第2章巖石物理性質(zhì)試驗

1、Hohai UniversityHohai University巖石力學(xué)(Rock Mechanics)巖土工程科學(xué)研究所巖土工程科學(xué)研究所孔綱強(qiáng)孔綱強(qiáng)2011年12月巖石含水率試驗（重點）巖石含水率試驗（重點）主主要要內(nèi)內(nèi)容容第二章 巖石物理性質(zhì)試驗Hohai UniversityHohai University巖石顆粒密度試驗（重點）巖石顆粒密度試驗（重點）巖石膨脹性試驗巖石膨脹性試驗（重點）（重點）巖石抗凍性試驗（了解）巖石抗凍性試驗（了解）巖石吸水性試驗（重點）巖石吸水性試驗（重點）巖石塊體密度試驗（重點）巖石塊體密度試驗（重點）巖石耐崩解性試驗巖石耐崩解性試驗（了解）（了解）Hoha

2、i UniversityHohai University第一節(jié)第一節(jié) 巖石含水率試驗巖石含水率試驗 巖石含水率在實驗室采用烘干法測定，按式（巖石含水率在實驗室采用烘干法測定，按式（2-1）計算：計算：00100%ddmmm（2-1） 巖石含水率反映了巖石在天然狀態(tài)下的實際情況。巖石含水率反映了巖石在天然狀態(tài)下的實際情況。 烘干標(biāo)準(zhǔn)對巖石試件天然含水率測定的影響比較明烘干標(biāo)準(zhǔn)對巖石試件天然含水率測定的影響比較明顯。顯。Hohai UniversityHohai University 巖石試件的烘干標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外有兩種規(guī)定：巖石試件的烘干標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外有兩種規(guī)定：1、時間控制，規(guī)定在指定的溫度下烘干若干小

3、時；、時間控制，規(guī)定在指定的溫度下烘干若干小時；2、稱量控制，規(guī)定在指定溫度下烘至恒量。、稱量控制，規(guī)定在指定溫度下烘至恒量。Hohai UniversityHohai University第二節(jié)第二節(jié) 巖石吸水性試驗巖石吸水性試驗 巖石的自然吸水率、飽和吸水率和巖石飽水系數(shù)分巖石的自然吸水率、飽和吸水率和巖石飽水系數(shù)分別按式（別按式（2-2）（）（2-4）計算：）計算： 100%adadmmm（2-2） 巖石吸水性采用自然吸水率、飽和吸水率和飽水系巖石吸水性采用自然吸水率、飽和吸水率和飽水系數(shù)等指標(biāo)表示。數(shù)等指標(biāo)表示。Hohai UniversityHohai University 100%

4、sdsdmmm（2-3）100%swak （2-4） 表表2-4反映了部分巖石的吸水率；反映了部分巖石的吸水率；Hohai UniversityHohai University Hohai UniversityHohai University 另外，巖石吸水時間對試驗成果的影響不能忽略。另外，巖石吸水時間對試驗成果的影響不能忽略。采用自由吸水進(jìn)行吸水性試驗時，規(guī)程規(guī)定吸水性試采用自由吸水進(jìn)行吸水性試驗時，規(guī)程規(guī)定吸水性試驗浸水時間為試件全部被水淹沒后驗浸水時間為試件全部被水淹沒后48h。采用真空飽和。采用真空飽和吸水性試驗時，抽氣時間不得少于吸水性試驗時，抽氣時間不得少于4h。采用煮沸飽和。采

5、用煮沸飽和吸水性試驗時，煮沸時間不得少于吸水性試驗時，煮沸時間不得少于6h。 巖石不同浸水時間吸水率、煮沸時間及抽氣時間比巖石不同浸水時間吸水率、煮沸時間及抽氣時間比較見表較見表2-6表表2-8。 巖石吸水率與飽和吸水率之間存在著一定差別，其巖石吸水率與飽和吸水率之間存在著一定差別，其差值取決于巖性和吸水方式，見表差值取決于巖性和吸水方式，見表2-10。Hohai UniversityHohai University Hohai UniversityHohai University Hohai UniversityHohai University Hohai UniversityHohai U

6、niversityHohai UniversityHohai University第三節(jié)第三節(jié) 巖石顆粒密度試驗巖石顆粒密度試驗 12dpwdmmmm（2-5） 巖石顆粒密度是巖石固相物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值，巖石顆粒密度是巖石固相物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值，采用比重瓶法采用比重瓶法 或水中稱量法測定，分別按式（或水中稱量法測定，分別按式（2-5）或）或式（式（2-6）計算。）計算。dpwdwmmm（2-6）Hohai UniversityHohai University 部分巖石的顆粒密度見表部分巖石的顆粒密度見表2-11；Hohai UniversityHohai University 巖石顆粒

7、密度試驗方法可分為兩種：比重瓶法和水巖石顆粒密度試驗方法可分為兩種：比重瓶法和水中稱量法。中稱量法。 表表2-18是比重瓶法與水中稱量法試驗成果比較。是比重瓶法與水中稱量法試驗成果比較。 影響巖石顆粒密度的因素有很多：影響巖石顆粒密度的因素有很多： （1）試件粒徑大??；）試件粒徑大??； （2）試件烘干時間；）試件烘干時間； （3）比重瓶大小。）比重瓶大小。Hohai UniversityHohai University Hohai UniversityHohai University第四節(jié)第四節(jié) 巖石塊體密度試驗巖石塊體密度試驗 00wswmmmsswswmmm（2-7） 巖石的塊體密度是指單

8、位體積的巖石質(zhì)量，水中稱巖石的塊體密度是指單位體積的巖石質(zhì)量，水中稱量法巖石塊體密度按式（量法巖石塊體密度按式（2-7）（）（2-9）計算：）計算：（2-8）ddwswmmm（2-9）Hohai UniversityHohai University 巖石的塊體密度試驗有量積法、水中稱量法、密封巖石的塊體密度試驗有量積法、水中稱量法、密封法三種：法三種： 1、量積法，適用于能制成規(guī)則試件的巖石；、量積法，適用于能制成規(guī)則試件的巖石； 2、水中稱量法，適用于除遇水不崩解、不溶解和不、水中稱量法，適用于除遇水不崩解、不溶解和不干縮濕脹的其他各類巖石。其優(yōu)點有：（干縮濕脹的其他各類巖石。其優(yōu)點有：（1

9、）對巖石試）對巖石試件的精度沒有要求；（件的精度沒有要求；（2）可連續(xù)測定巖石含水率、自）可連續(xù)測定巖石含水率、自然吸水率和飽和吸水率等指標(biāo)。用水中稱量法比較規(guī)然吸水率和飽和吸水率等指標(biāo)。用水中稱量法比較規(guī)則試件和不規(guī)則試件巖石塊體密度成果見表則試件和不規(guī)則試件巖石塊體密度成果見表2-20。 3、密封法，適用于不能用量積法或直接在水中稱量、密封法，適用于不能用量積法或直接在水中稱量進(jìn)行試驗的巖石；進(jìn)行試驗的巖石；Hohai UniversityHohai University Hohai UniversityHohai University第五節(jié)第五節(jié) 巖石膨脹性試驗巖石膨脹性試驗 巖石膨脹性

10、是指含親水易膨脹的礦物（蒙托石類）巖石膨脹性是指含親水易膨脹的礦物（蒙托石類）的巖石在水的作用下，吸收無定量的水分子，產(chǎn)生體的巖石在水的作用下，吸收無定量的水分子，產(chǎn)生體積膨脹的性質(zhì)。積膨脹的性質(zhì)。 表征巖石膨脹性的指標(biāo)有巖石自由膨脹率、側(cè)向約表征巖石膨脹性的指標(biāo)有巖石自由膨脹率、側(cè)向約束膨脹率和體積不變條件下膨脹壓力。束膨脹率和體積不變條件下膨脹壓力。Hohai UniversityHohai University 測定巖石膨脹壓力的試驗方法有平衡測定巖石膨脹壓力的試驗方法有平衡加壓法、膨加壓法、膨脹脹加壓恢復(fù)法和加壓加壓恢復(fù)法和加壓膨脹法三種試驗方法。膨脹法三種試驗方法。 巖石試件的含水率

11、對測試成果的影響尤為明顯，這巖石試件的含水率對測試成果的影響尤為明顯，這可以從表可以從表2-21看出?？闯?。 由于膨脹巖石具有活動能力很強(qiáng)、分子結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)由于膨脹巖石具有活動能力很強(qiáng)、分子結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定和吸水后很快發(fā)生膨脹變形的特點，因此對巖石膨定和吸水后很快發(fā)生膨脹變形的特點，因此對巖石膨脹特性穩(wěn)定時間規(guī)定了觀測標(biāo)準(zhǔn)和時間，見表脹特性穩(wěn)定時間規(guī)定了觀測標(biāo)準(zhǔn)和時間，見表2-22。Hohai UniversityHohai UniversityHohai UniversityHohai UniversityHohai UniversityHohai University第六節(jié)第六節(jié) 巖石耐崩解性試

12、驗巖石耐崩解性試驗 巖石的耐崩解性是指巖石在干濕交替作用下抵抗崩巖石的耐崩解性是指巖石在干濕交替作用下抵抗崩解的能力，通常以耐崩解性指數(shù)解的能力，通常以耐崩解性指數(shù) 表示，表示， 按式（按式（2-10）計算：）計算：（2-10）100%rddmImIdId 膠結(jié)較好的巖石，往往需要膠結(jié)較好的巖石，往往需要2次以上的循環(huán)才能滿次以上的循環(huán)才能滿足，規(guī)定用第二次循環(huán)的崩解指數(shù)來表示，見表足，規(guī)定用第二次循環(huán)的崩解指數(shù)來表示，見表2-23。Hohai UniversityHohai University Hohai UniversityHohai University 烘干標(biāo)準(zhǔn)有時間控制和稱量控制兩種，表烘干標(biāo)準(zhǔn)有時間控制和稱量控制兩種，表2-24是由是由實測資料用時間控制的例子。實測資料用時間控制的例子。Hohai UniversityHohai University第七節(jié)第七節(jié) 巖石抗凍性試驗巖石抗凍性試驗fKfL 巖石抗凍性是指巖石抵抗凍融破壞的性能，以凍融巖石抗凍性是指巖石抵抗凍融破壞的性能，以凍融質(zhì)量損失率質(zhì)量損失率 和凍融系數(shù)和凍融系數(shù) 表示分別按式（表示分別按式（2-11）和式（和式（2-12）計算：）計算：（2-11）100%s