岩石的水理性质.ppt

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。,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。,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(Wa)：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(mw1)与岩样干质量(ms)之比，用百分数表示，即,s,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(mw2)与岩样干质量(ms)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。,几种岩石的吸水率,几种岩石的吸水性指标值,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(KR)：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。KR0.75，岩石的软化性弱，工程地质性质较好。KR0.75，岩石软化性较强，工程地质性质较差。,常见岩石的软化系数,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KR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。,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(Rd)：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(Km)：冻融试验前后干质量之差(ms1ms2)与试验前干质量(ms1)之比，以百分数表示:,Rd75，Km2抗冻性高。一般，吸水率Wa5、软化系数KR0.75，饱水系数小于0.8的岩石，抗冻性高。,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，,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,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。,