第二节岩石的水理性质

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 岩石的水理性质,定义：,岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质。,主要有含水性、吸水性、软化性、抗冻性和透水性。,一、岩石的含水性,1. 天然含水率,天然状态下岩石的孔隙中含水的质量与固体质量之比的百分数。,2.饱和含水率,饱和状态下岩石的孔隙中含水的质量与固体质量之比的百分数。,1,3.表示岩石中含水程度的指标,表示岩石中水含量的指标除含水量外，还有饱和度：,饱和度,岩石孔隙中所含水的体积与孔隙体积的比值称为饱和度，以百分数表示。,饱和度可以说明岩石孔隙中充水的程度。,含水率的工程意义：,岩石遇水强度有所降低，特别是含粘土矿物较多的岩石，遇水软化，直接影响岩石的变形和强度性质。,2,二、岩石的吸水性,定义：,岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。,1、吸水率(,W,a,),：,是指岩石试件在大气压力和室温条件下自由吸入水的质量(,m,w,1,)与岩样干质量(,m,s,)之比，用百分数表示，即,s,3,2、饱和吸水率(,Wp,)：,是指岩石试件在高压(一般压力为15MPa)或真空条件下吸入水的质量(,m,w,2,)与岩样干质量(,m,s,)之比，用百分数表示，即,3、饱水系数：,岩石的吸水率(,Wa,)与饱和吸水率(,Wp,)之比，称为饱水系数。它反映了岩石中大、小开空隙的相对比例关系。,一般,饱水系数越大,大开空隙相对越多,而小开空隙越少,常压下吸水后余留的空隙(小开空隙)越少,抗冻性越差。,4,几种岩石的吸水率,岩石类型,吸水率（%）,岩石类型,吸水率（%）,岩石类型,吸水率（%）,花岗岩,0.14.0,凝灰岩,0.57.5,石英片岩,0.10.3,闪长岩,0.35.0,砾 岩,0.32.4,绿泥石片岩,0.10.6,辉绿岩,0.85.0,砂 岩,0.29.0,千枚岩,0.51.8,辉长岩,0.54.0,页 岩,0.53.2,泥质板岩,0.10.3,安山岩,0.34.5,灰 岩,0.14.5,大理岩,0.11.0,玢 岩,0.41.7,泥灰岩,0.53.0,石英岩,0.11.5,玄武岩,0.32.8,白云岩,0.13.0,片麻岩,0.10.7,5,几种岩石的吸水性指标值,岩石名称,吸水率（%）,饱和吸水率（%）,饱水系数,花岗岩,0.46,0.84,0.55,石英闪长岩,0.32,0.54,0.59,玄武岩,0.27,0.39,0.69,基性斑岩,0.35,0.42,0.83,云母片岩,0.13,1.31,0.10,砂岩,7.01,11.99,0.60,石灰岩,0.09,0.25,0.36,白云质灰岩,0.74,0.92,0.80,6,三、岩石的软化性,1、定义：,岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性，通常用软化系数表示。,2、软化系数(,K,R,)：,岩石试件的饱和抗压强度(,cw,)与干抗压强度(,c,)的比值。,岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，大开空隙较多时，岩石的软化性较强，软化系数较小。,K,R,0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好。,K,R,0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差。,7,常见岩石的软化系数,岩石类型,软化系数（%）,岩石类型,软化系数（%）,岩石类型,软化系数（%）,花岗岩,0.720.97,凝灰岩,0.520.86,片麻岩,0.750.97,闪长岩,0.600.80,砾 岩,0.500.96,石英片岩,0.440.84,辉绿岩,0.330.90,砂 岩,0.650.97,绿泥石片岩,0.530.69,安山岩,0.810.91,页 岩,0.240.74,千枚岩,0.670.96,玢 岩,0.780.81,灰 岩,0.70094,泥质板岩,0.390.52,玄武岩,0.30.95,泥灰岩,0.440.54,石英岩,0.940.96,8,工程意义：,岩石的软化系数愈小，说明岩石吸水饱和后其抗压强度降低的越多,岩石软化性愈强。如,粘土岩和泥质胶结的岩石，,其K,R,一般,为0.40.6,。对水下建筑影响大。,另外，软化系数是评价岩石力学性质的一个重要物理性质指标。,9,四、岩石的抗冻性,岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。,1、抗冻系数(,R,d,)：,岩石试件经反复冻融后的干抗压强度(,c2,)与冻融前干抗压强度(,c1,)之比，用百分数表示,2、质量损失率(,K,m,)：,冻融试验前后干质量之差(,m,s,1,m,s,2,)与试验前干质量(,m,s,1,)之比，以百分数表示:,R,d,75，,K,m,2抗冻性高。,一般，吸水率,W,a,5、软化系数,K,R,0.75，饱水系数小于0.8的岩石，抗冻性高。,10,五、岩石的透水性,在一定的水力梯度或压力差作用下，岩石能被水透过的性质，称为透水性。,常用,渗透系数,来表征。,一般认为，水在岩石中的流动，如同水在土中流动一样，也服从于线性渗流规律达西定律，即:,U为渗透流速，cm/s；K为渗透系数，cm/s；J为水力梯度。,渗透系数,数值上等于水力梯度为1时的渗透流速，,cm/s或m/d,水力梯度,渗透流速,11,渗透系数,大小主要取决于岩石空隙的数量、大小、方向及其连通性等，水只能通过连通的空隙渗透。因此，裂隙岩体的渗透系数（透水性）远大于岩块的渗透系数，,12,13,六、岩石的膨胀性,某些岩石遇水后具有膨胀性，特别是富含粘土矿物的粘土岩、页岩等。岩石的膨胀性可用不同条件下的膨胀率和膨胀压力等参数来反映。,1.岩石的自由膨胀率,岩石试件在无任何约束条件下浸水后所产生的膨胀变形 量与原试件尺寸的比值。,轴向自由膨胀率：,径向自由膨胀率：,浸水后岩石试件的轴向膨胀变形量,浸水后岩石试件的径向膨胀变形量,试件试验前的高度,试件试验前的直径,14,2.岩石的侧向约束膨胀率,将具有侧向约束的试件浸入水中，使岩石试件仅产生轴向膨胀变形时求得的轴向膨胀率。,3.膨胀压力,浸水后岩石试件保持原有体积所需施加的最大压力。,岩石膨胀性的工程意义：,用于地下洞室围岩的变形和稳定性计算，为工程设计提供参数。,15,