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1、p工程地质学 第二讲岩土体工程性质 第二讲 岩土体的工程性 质 一、岩土体的地质成因一、岩土体的地质成因 二、岩土体的物质组成二、岩土体的物质组成 三、岩土体的结构构造三、岩土体的结构构造 四、岩土体的物理和水理性质四、岩土体的物理和水理性质 五、岩石的风化五、岩石的风化 六、岩土体的分类六、岩土体的分类 第二讲岩土体工程性质 一、岩土体的地质成因 第二讲岩土体工程性质 岩石和土都是矿物的集合体，是自岩石和土都是矿物的集合体，是自 然地质作用的产物，并在地质作用然地质作用的产物，并在地质作用 下相互转化。下相互转化。 石石 英英 正正 长长 石石 白云母白云母 第二讲岩土体工程性质 粘土矿物粘
2、土矿物 高岭石高岭石晶层之间连结牢固，水不能自由渗入，故其 亲水性差，可塑性低，胀缩性弱； 蒙脱石蒙脱石则反之，晶胞之间连结微弱，活动自由，亲 水性强，胀缩性亦强； 伊利石（水云母）伊利石（水云母）的性质介于二者之间。 第二讲岩土体工程性质 岩体地质成因 岩浆岩 沉积岩 变质岩 冲积物 洪积物 残积物 坡积物 风积物 湖积物 滑坡堆积物 崩塌堆积物 。 土体地质成因土体地质成因 第二讲岩土体工程性质 二、岩土体的三相组成 岩土体是由固体相、液体相、气体相组成的三相 体系。 第二讲岩土体工程性质 1、土的颗粒级配 自然界中土一般都是由大小不等的 土粒混合而组成的，也就是不同大 小的土颗粒按不同的
3、比例搭配关系 构成某一类土，比例搭配（级配）比例搭配（级配） 不一样，则土的性质各异不一样，则土的性质各异。 土粒的大小通常以土粒的大小通常以粒径粒径表示，以表示，以mm 为单位。为单位。 土粒按粒径大小分为若干组别，称土粒按粒径大小分为若干组别，称 为为粒组粒组。 粒组就是一定的粒径区段，以毫米粒组就是一定的粒径区段，以毫米 表示。表示。 第二讲岩土体工程性质 土的粒组划分方案 粒粒 组组 统统 称称 粒组名称粒组名称粒径粒径d d范围范围 （mmmm） 分分 析析 方方 法法 主主 要要 特特 征征 巨巨 粒粒 漂石（块漂石（块 石）粒石）粒 d200 d200 直直 接接 测测 定定 透
4、水性很大，压缩透水性很大，压缩 性极小，颗粒间无性极小，颗粒间无 粘结，无毛细性。粘结，无毛细性。 卵石（碎卵石（碎 石）粒石）粒 60d200 60d200 粗粗 粒粒 砾砾 粒粒 粗砾粗砾 20d60 20d60 筛筛 分分 法法 透水性大，压缩性透水性大，压缩性 小，无粘性，有一小，无粘性，有一 定毛细性。定毛细性。 细砾细砾2d202d20 砂砂 粒粒 粗砂粗砂0.5d2 0.5d2 中砂中砂 0.25d0.0.25d0. 5 5 第二讲岩土体工程性质 特征粒径特征粒径 d10有效粒径有效粒径（de）；）；d50平均平均粒 径； d30、d60限制粒径限制粒径。 颗粒级配累积曲线颗粒级
5、配累积曲线 第二讲岩土体工程性质 土的不均匀系数土的不均匀系数Cu Cu5的土称 为级配良好的非均粒土。 土的曲率系数土的曲率系数Cc Cc=13时，为级配连续； Cc3时，时，级配 不连续。 1060 2 30 dd d Cc 10 60 d d Cu 第二讲岩土体工程性质 细粒土 粗粒土 土 砂土 碎石土 粘性土 粉土 无粘性土 土按颗粒级配的分类土按颗粒级配的分类 第二讲岩土体工程性质 粗粒土：粗粒土：土中粒径0.075mm的质量 超过全部质量的50%。 细粒土：细粒土：土中粒径0.075mm的质量 小于全部质量的50%。 粒径2mm的质量超过50%的称为碎碎 石土石土； 粒径2mm的质
6、量小于50而大于 0.075mm的质量超过50%的称为砂土砂土； 大于0.075mm的质量小于50%的定为 粉土粉土或粘性土粘性土。 岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范 第二讲岩土体工程性质 2、岩土体中的水 岩土体中岩土体中 的水的水 矿物成分水矿物成分水 结合水结合水 重力水重力水 毛细水毛细水 结晶水结晶水 空隙水空隙水 自由水自由水 弱结合水弱结合水 强结合水强结合水 第二讲岩土体工程性质 受颗粒表面电场受颗粒表面电场 作用力吸引而包作用力吸引而包 围在颗粒周围，围在颗粒周围， 不传递静水压力不传递静水压力 不能任意流动的不能任意流动的 水，称为结合水。水，称为结合水。 从水分子的角度从
7、水分子的角度 讲，双电层的外讲，双电层的外 层就是结合水层。层就是结合水层。 结合水结合水 反离子层反离子层 弱结合水（扩散层）：是一种粘滞水膜，是弱结合水（扩散层）：是一种粘滞水膜，是 粘性土在一定含水量范围内具可塑性的原因粘性土在一定含水量范围内具可塑性的原因 强结合水（固定层）：性质接近与固体，具强结合水（固定层）：性质接近与固体，具 蠕变性，略高于蠕变性，略高于100可蒸发可蒸发 第二讲岩土体工程性质 三、岩土体的结构特征 岩土体的结构是指组成岩土体的内岩土体的结构是指组成岩土体的内 部组合情况。部组合情况。 土的结构是指组成土的土粒大小、土的结构是指组成土的土粒大小、 形状、表面特征
8、，土粒间的连结关形状、表面特征，土粒间的连结关 系和土粒的排列情况。系和土粒的排列情况。 岩块的结构是指岩石内矿物颗粒的岩块的结构是指岩石内矿物颗粒的 大小、形状、排列方式及微结构面大小、形状、排列方式及微结构面 发育情况与粒间连结方式等反映在发育情况与粒间连结方式等反映在 岩块构成上的特征。岩块构成上的特征。 岩体的结构是指岩体中结构面与结岩体的结构是指岩体中结构面与结 构体的排列组合关系。构体的排列组合关系。 第二讲岩土体工程性质 1、粒间的连结关系 结晶连结：结晶连结：矿物颗粒通过结晶相互嵌合 在一起，它是通过共用原子或离子使不 同晶粒紧密接触。 胶结连结：胶结连结：颗粒之间存在着许多胶
9、结物 质，将颗粒胶结连结在一起。 接触连结：接触连结：颗粒之间的直接接触，接触 点上的连结强度主要来源于外加压力所 带来的有效接触压力。这种连结方式在 砂土、粉土中或近代沉积土中普遍存在。 结合水连结：结合水连结：通过结合水膜而将相邻土 粒连结起来的连结形式，又叫水胶连结， 这种连结在一般粘性土中普遍存在。 冰连结冰连结 第二讲岩土体工程性质 2、土的结构类型 粗粒土的结构主要为单粒结构。粗粒土的结构主要为单粒结构。 根据颗粒间的排列接触关系可分为松散结构根据颗粒间的排列接触关系可分为松散结构 和密实结构。和密实结构。 （1）巨粒土与粗粒土的结构类型）巨粒土与粗粒土的结构类型 第二讲岩土体工程
10、性质 （2）细粒土的结构类型 细粒土颗粒细小，细粒土一般为团聚结细粒土颗粒细小，细粒土一般为团聚结 构（海绵状结构或蜂窝状结构）。构（海绵状结构或蜂窝状结构）。 细粒土的团聚结构按土粒均匀与否可分细粒土的团聚结构按土粒均匀与否可分 为均粒和非均粒两种类型。为均粒和非均粒两种类型。 第二讲岩土体工程性质 岩体：地质历史过程中形成的，由 岩块和结构面网络组成的，具有一 定的结构并赋存于一定的天然应力 状态和地下水等地质环境中的地质 体。 3、岩体的结构类型 第二讲岩土体工程性质 岩块：岩块：不含显著结构面的岩石块体，是 构成岩体的最小岩石单元体。 结构面：结构面：指地质历史发展过程中，在岩 体内形
11、成的具有一定的延伸方向和长度， 厚度相对较小的地质界面或带。 结构体：结构体：岩体中被结构面切割围限的岩 石块体。 第二讲岩土体工程性质 （1 1）结构面的特征）结构面的特征 地质成因类型地质成因类型 v原生结构面 v构造结构面 v次生结构面 力学成因类型力学成因类型 v张性结构面 v剪性结构面 成成 因因 类类 型型 第二讲岩土体工程性质 成因 类型 地质类型 主 要 特 征 工程地质评价 产状分布性质 原 生 结 构 面 沉积 结构 面 1层理层面 2软弱夹层 3不整合面,假整合面 4沉积间断面 一般与岩层产 状一致，为层 间结构面 海相岩层中此类结 构面分布稳定，陆 相岩层中呈交错状，
12、易尖灭 层面、软弱夹层等结构面较为 平整；不整合面及沉积间断面 多由碎屑泥质物构成，且不平 整 国内外较大的坝基滑动及滑坡很多 由此类结构面所造成的，如奥斯汀、 圣弗朗西斯、马尔帕塞坝的破坏， 瓦依昂水库附近的巨大滑坡 岩浆 岩结 构面 1侵入体与围岩接触 面 2岩脉岩墙接触面 3原生冷凝节理 岩脉受构造结 构面控制，而 原生节理受岩 体接触面控制 接触面延伸较远， 比较稳定，而原生 节理往往短小密集 与围岩接触面可具熔合及破碎 两种不同的特征，原生节理一 般为张裂面，较粗糙不平 一般不造成大规模的岩体破坏，但 有时与构造断裂配合，也可形成岩 体的滑移，如有的坝肩局部滑移 变质 结构 面 1片
13、理 2片岩软弱夹层 产状与岩层或 构造方向一致 片理短小，分布极 密，片岩软弱夹层 延展较远，具固定 层次 结构面光滑平直，片理在岩层 深部往往闭合成隐蔽结构面， 片岩软弱夹层具片状矿物，呈 鳞片状 在变质较浅的沉积岩，如千枚岩等 路堑边坡常见塌方。片岩夹层有时 对工程及地下洞体稳定也有影响 构造结 构面 1节理（X型节理、 张节理） 2断层（冲断层、捩 断层、横断层） 3层间错动 4羽状裂隙、劈理 产状与构造线 呈一定关系， 层间错动与岩 层一致 张性断裂较短小， 剪切断裂延展较远， 压性断裂规模巨大， 但有时为横断层切 割成不连续状 张性断裂不平整，常具次生充 填，呈锯齿状，剪切断裂较平
14、直，具羽状裂隙，压性断层具 多种构造岩，成带状分布，往 往含断层泥、糜棱岩 对岩体稳定影响很大，在上述许多 岩体破坏过程中，大都有构造结构 面的配合作用。此外常造成边坡及 地下工程的塌方、冒顶 次生结 构面 1卸荷裂隙 2风化裂隙 3风化夹层 4泥化夹层 5次生夹泥层 受地形及原结 构面控制 分布上往往呈不连 续状，透镜状，延 展性差，且主要在 地表风化带内发育 一般为泥质物充填，水理性质 很差 在天然及人工边坡上造成危害，有 时对坝基、坝肩及浅埋隧洞等工程 亦有影响，但一般在施工中予以清 基处理 第二讲岩土体工程性质 张性结构面：张性结构面：由拉应力形成，由拉应力形成， 如羽毛状张裂面、纵张
15、及横张破如羽毛状张裂面、纵张及横张破 裂面、岩浆岩中的冷凝节理等裂面、岩浆岩中的冷凝节理等 特点：张开度大、连续性差、形特点：张开度大、连续性差、形 态不规则、面粗糙，起伏度大及态不规则、面粗糙，起伏度大及 破碎带较宽破碎带较宽, ,易被充填易被充填, ,常含水丰常含水丰 富，导水性强富，导水性强 剪性结构面：剪性结构面：剪应力形成，破剪应力形成，破 裂面两侧岩体产生相对滑移，如裂面两侧岩体产生相对滑移，如 逆断层、平移断层以及多数正断逆断层、平移断层以及多数正断 层等。层等。 特点：连续性好，面较平直，延特点：连续性好，面较平直，延 伸较长并有擦痕镜面伸较长并有擦痕镜面 力学成因类型力学成因
16、类型 第二讲岩土体工程性质 结构面规模 级级 指大断层或区域性断层。控制 工程建设地区的地壳稳定性，直接 影响工程岩体稳定性； 级级 指延伸长而宽度不大的区域性 地质界面。 级级 指长度数十米至数百米的断层、 区域性节理、延伸较好的层面及层 间错动等。 、级结构面控制着工程岩体力 学作用的边界条件和破坏方式，它 们的组合往往构成可能滑移岩体的 边界面，直接威胁工程安全稳定性 第二讲岩土体工程性质 级级 指延伸较差的节理、层面、次 生裂隙、小断层及较发育的片理、劈 理面等。是构成岩块的边界面，破坏 岩体的完整性，影响岩体的物理力学 性质及应力分布状态。 级结构面主要控制着岩体的结构、 完整性和物
17、理力学性质，数量多且具 随机性，其分布规律具统计规律，需 用统计方法进行研究。 级级（微结构面）常包含在岩块内， 主要影响岩块的物理力学性质，控制 岩块的力学性质。 第二讲岩土体工程性质 软弱结构面 软弱结构面软弱结构面是岩体中具有一定厚度 的软弱带(层)，与两盘岩体相比具 有高压缩和低强度等特征，在产状 上多属缓倾角结构面。 主要包括原生软弱夹层、构造及挤 压破碎带、泥化夹层及其他夹泥层 等。 第二讲岩土体工程性质 结构面产状 第二讲岩土体工程性质 结构面的连续性反映结构面的贯通程 度。 线连续性系数：线连续性系数：指沿结构面延伸方 向，结构面各段长度之和(a)与测线 长度的比值。 ba a
18、 K1 结构面的连续性结构面的连续性 第二讲岩土体工程性质 v结构面的密度反映结构面发育的密集程度。 v线密度线密度(Kd)是指结构面法线方向单位测线长度上 交切结构面的条数(条/m)。 v间距间距(d)则是指同一组结构面法线方向上两相邻 结构面的平均距离。 结构面密度结构面密度 第二讲岩土体工程性质 结构面的张开度是指结构面两壁面 间的垂直距离。 结构面两壁面不紧密接触，使结构 面实际接触面积减少，导致结构面 粘聚力降低和渗透性增大。 如在层流条件下，平直而两壁平行 的单个结构面的渗透系数(Kf)可表达 为： v ge K f 12 2 结构面的张开度 第二讲岩土体工程性质 结构面的形态结构
19、面的形态 结构面的形态可以用 侧壁的起伏形态及粗 糙度来反映。 结构面侧壁的起伏形 态分为：平直的、波 状的、锯齿状的、台 阶状的和不规则状的。 ) 2 ( L h arctgi 第二讲岩土体工程性质 粗糙度系数粗糙度系数JRC(joint JRC(joint roughness coefficient)roughness coefficient) 第二讲岩土体工程性质 结构面的组合关系结构面的组合关系 n结构面的组合关系控制着可能滑移岩体的几何边界条结构面的组合关系控制着可能滑移岩体的几何边界条 件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型，它是工件、形态、规模、滑动方向及滑移破坏类型，它是工 程
20、岩体稳定性预测与评价的基础。程岩体稳定性预测与评价的基础。 n任何坚硬岩体的块体滑移破坏，都必须具备一定的几任何坚硬岩体的块体滑移破坏，都必须具备一定的几 何边界条件。因此，在研究岩体稳定性时，必须研究何边界条件。因此，在研究岩体稳定性时，必须研究 结构面之间及其与临空面之间的组合关系，确定可能结构面之间及其与临空面之间的组合关系，确定可能 失稳块体的形态、规模和可能滑移方向等。失稳块体的形态、规模和可能滑移方向等。 n结构面组合关系的分析可用赤平投影、立体投影和三结构面组合关系的分析可用赤平投影、立体投影和三 角几何计算法等进行。角几何计算法等进行。 第二讲岩土体工程性质 岩体结 构类型 岩
21、体地质类型 主要 结构 形状 结构面发育情况岩土工程特征 可能发生的岩土 工程问题 整体状 结 构 均质，巨块状岩浆岩、 变质岩，巨厚层沉积 岩、正变质岩 巨块 状 以原生构造节理为主，多呈闭合型， 裂隙结构面间距大于15m，一般 不超过12组，无危险结构面组成 的落石掉块 整体性强度高，岩体稳定， 可视为均质弹性各向同性体 不稳定结构体的 局部滑动或坍塌， 深埋洞室的岩爆 块状 结构 厚层状沉积岩、正变 质岩、块状岩浆岩、 变质岩 块状 柱 状 只具有少量贯穿性较好的节理裂隙， 裂隙结构面间距0.71.5m。一般 为23组，有少量分离体 整体强度较高，结构面互相 牵制，岩体基本稳定，接近 弹
22、性各向同性体 层状 结构 多韵律的薄层及中厚 层状沉积岩、副变质 岩 层状 板状 透镜 体 有层理、片理、节理，常有层间错 动面 接近均一的各向异性体，其 变形及强度特征受层面及岩 层组合控制，可视为弹塑性 体，稳定性较差 不稳定结构体可 能产生滑塌，特 别是岩层的弯张 破坏及软弱岩层 的塑性变形 碎裂状 结构 构造影响严重的破碎 岩层 块状 断层、断层破碎带、片理、层理及 层间结构面较发育，裂隙结构面间 距0.250.5m，一般在3组以上，由 许多分离体形成 完整性破坏较大，整体强度 很低，并受断裂等软弱结构 面控制，多呈弹塑性介质， 稳定性很差 易引起规模较大 的岩体失稳，地 下水加剧岩体
23、失 稳 散体状 结构 构造影响剧烈的断层 破碎带，强风化带， 全风化带 碎屑 状颗 粒状 断层破碎带交叉，构造及风化裂隙 密集，结构面及组合错综复杂，并 多充填粘性土，形成许多大小不一 的分离岩块 完整性遭到极大破坏，稳定 性极差，岩体属性接近松散 体介质 易引起规模较大 的岩体失稳，地 下水加剧岩体失 稳 （2 2）岩体的结构类型）岩体的结构类型 第二讲岩土体工程性质 块状结构块状结构 整体状结构 第二讲岩土体工程性质 层状结构 第二讲岩土体工程性质 碎裂状结构 第二讲岩土体工程性质 散体状结构 第二讲岩土体工程性质 （3 3）岩体结构控制论）岩体结构控制论 具有一定结构的岩体，往往具有与之
24、相对应的具有一定结构的岩体，往往具有与之相对应的 力学属性。力学属性。 工程实践表明，岩体的应力传播、变形破坏以工程实践表明，岩体的应力传播、变形破坏以 及岩体力学介质属性无不受控于岩体结构。岩及岩体力学介质属性无不受控于岩体结构。岩 体结构对工程岩体控制作用主要表现在三方面：体结构对工程岩体控制作用主要表现在三方面： 即岩体的应力传播特征、岩体的变形与破坏特即岩体的应力传播特征、岩体的变形与破坏特 征及工程岩体的稳定性。征及工程岩体的稳定性。 第二讲岩土体工程性质 a b c d 块状及层状结构岩体块状及层状结构岩体 块体滑移块体滑移 薄层状结构岩体薄层状结构岩体 弯曲倾倒弯曲倾倒 碎裂结构
25、岩体碎裂结构岩体 剪切破坏及塑性变形剪切破坏及塑性变形 松散及破碎结构岩体松散及破碎结构岩体 塑性变形塑性变形 岩体变形破坏方式岩体变形破坏方式 第二讲岩土体工程性质 四、岩土体的物理和水理性质四、岩土体的物理和水理性质 物理性质：指岩土体由于三相组成的相物理性质：指岩土体由于三相组成的相 对比例关系不同所表现的物理状态。对比例关系不同所表现的物理状态。 水理性质：水理性质：岩土体在水溶液作用下表现岩土体在水溶液作用下表现 出来的性质，称为水理性质出来的性质，称为水理性质 第二讲岩土体工程性质 气气 水水 固体颗粒固体颗粒 msmw m VsVw V Va 质量质量m体积体积V Vv ma 第
26、二讲岩土体工程性质 1、密度 （1）颗粒密度）颗粒密度/土粒密度土粒密度 (s) （2）块体密度）块体密度/土体密度土体密度 () 测试方法测试方法 s-比重瓶法；比重瓶法； -环刀法、量积法、水环刀法、量积法、水 中称量法中称量法 )(g/cm 3 s s s V m swa sw VVV mm V m 第二讲岩土体工程性质 2、岩土体的空 隙 溶洞 空隙空隙裂隙 孔隙空（孔）隙率 空（孔）隙比 %100 v V V n s v V V e -n n e e e n 11 或 第二讲岩土体工程性质 岩石岩石 类型类型 n(%) 岩石岩石 类型类型 n(%) 岩石类岩石类 型型 n(%) 花岗
27、花岗 岩岩 0.4 0.5 玢岩玢岩 2.1 5.0 白云岩白云岩 0.3 25.0 闪长闪长 岩岩 0.2 0.5 玄武玄武 岩岩 0.5 7.2 片麻岩片麻岩 0.7 2.2 辉绿辉绿 岩岩 0.35.0 凝灰凝灰 岩岩 1.5 7.5 石英片石英片 岩岩 0.7 3.0 辉长辉长 岩岩 0.3 4.0 0.8 10.0 绿泥石绿泥石 片岩片岩 0.8 2.1 几种岩石的空隙率 土的孔隙度一般为2752%。 新沉积的淤泥，孔隙度可达80%。 第二讲岩土体工程性质 3、岩土体的含水性（吸 水性） 土的含水量土的含水量 含水量含水量指土中所含水分的质量与固体颗粒质量之比，以百 分数表示，又称土
28、的含水率含水率。 一般所说的含水量指的是天然含水量。 土的孔隙中全被水充满时的含水量，称为饱和含水量饱和含水量wsat。 饱和含水量既能反映土孔隙中全部充满水时含水多少。又 能反映土的孔隙率大小。 %100 s w m m w %100 v sat s w m V w 测定方法：烘干法测定方法：烘干法 第二讲岩土体工程性质 饱和度 土孔隙中所含水的体积与土中孔隙体积的比值称为土的 饱和度饱和度，以百分数表示。 或天然含水量与饱和含水量之比： 工程实际中，按饱和度大小常将砂类土划分为如下三种 含水状况： Sr80% 饱和的 %100 v w r V V S %100 sat w w S r 第二
29、讲岩土体工程性质 岩石的吸水性 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。 吸水率(Wa)：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 %100 2 1 w w a m m W %100 d d a w aVb b W W V V n 第二讲岩土体工程性质 饱和吸水率饱和吸水率(Wp) 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: %100 2 s w p m m W %100 d d 0 0 Wp W V V n w p V 第二讲岩土体工程性质
30、 饱水系数饱水系数 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。 第二讲岩土体工程性质 几种岩石的吸水性指标值几种岩石的吸水性指标值 岩岩 石石 名名 称称 吸水率（）吸水率（）饱和吸水率饱和吸水率 （）（） 饱水系数饱水系数 花岗岩花岗岩0.460.460.840.840.550.55 石英闪长石英闪长 岩岩 0.320.320.540.540.590.59 玄武岩玄武岩0.270.270.390.390.690.69 基性斑岩基性斑岩0.350.350.420.420.830.83 云母片岩云母片岩0.130.131.311.3
31、10.100.10 砂岩砂岩7.017.0111.9911.990.600.60 石灰岩石灰岩0.090.250.36 白云质灰白云质灰 岩岩 0.740.920.80 第二讲岩土体工程性质 4、岩石的软化性 岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为 软化性。软化性。 软化系数软化系数(KR)为岩石试件的饱和抗压强为岩石试件的饱和抗压强 度度(cw)与干抗压强度与干抗压强度(c)的比值。的比值。 c cw R K 岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，大开空隙较 多，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
32、软化性较强，工程地质性质较差。 第二讲岩土体工程性质 常见岩石的软化系数常见岩石的软化系数 岩石类岩石类 型型 KR 岩石类岩石类 型型 KR 岩石类岩石类 型型 KR 花岗岩花岗岩 0.72 0.97 砾岩砾岩 0.50 0.96 千枚岩千枚岩 0.67 0.96 闪长岩闪长岩 0.60 0.80 砂岩砂岩 0.65 0.97 泥质板泥质板 岩岩 0.39 0.52 辉绿岩辉绿岩 0.33 0.90 页岩页岩 0.24 0.74 石英片石英片 岩岩 0.44 0.84 绿泥石绿泥石 片岩片岩 0.53 0.69 石灰岩石灰岩 0.70 0.94 石英岩石英岩 0.94 0.96 第二讲岩土体
33、工程性质 5、岩石的抗冻 性 岩石抵抗冻融破坏的能力， 称为抗冻性。 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 %100 1 2 c c d R 第二讲岩土体工程性质 质量损失率质量损失率(Km)：冻融试验前后干：冻融试验前后干 质量之差质量之差(ms1ms2)与试验前干质与试验前干质 量量(ms1)之比，以百分数表示之比，以百分数表示 %100 1 21 s ss m m mm K Rd75，Km2，抗冻性高，抗冻性高; 吸水率吸水率Wa5、软化系数、软化系数KR0.75，饱水系数，饱水系数 小于小于0.8的岩石，抗冻性高。
34、的岩石，抗冻性高。 第二讲岩土体工程性质 6、粘性土的稠度与可塑 性 0 固态或半固态固态或半固态可塑状态可塑状态流动状态流动状态 塑限塑限P液限液限L 第二讲岩土体工程性质 （1）粘性土的稠度状态 粘性土因含水多少而表现出的稀稠软硬 程度，称为稠度稠度。 因含水多少而呈现出的不同的物理状态 称为粘性土的稠度状态稠度状态。 固态：含水量相对较少，粒间主要为强 结合水连结，连结牢固，土质坚硬，力 学强度高，不能揉塑变形，形状大小固 定。 塑态：含水量较固态为大，粒间主要为 弱结合水连结，在外力作用下容易产生 变形，可揉塑成任意形状不破裂、无裂 纹，去掉外力后不能恢复原状。 流态：含水量继续增加、
35、粒间主要为液 态水占据，连结极微弱，几乎丧失抵抗 外力的能力，强度极低，不能维持一定 的形状，土体呈泥浆状，受重力作用即 可流动。 第二讲岩土体工程性质 （2）界限含水量稠度界限 缩限 塑限 液限 0 固态 半固态 可塑状态 流动状态 土从某种稠度状态转变为另一种状态时 的界限含水量称为稠度界限，又称为 Atterberg界限 工程上常用的有液性界限wL和塑性界限wp 液性界限液性界限，相当于土从塑性状态转变为液性状态时的含 水量，简称液限液限 wL 粉土的液限在3238%之间，粉质粘土为3846%，粘土 为4050%。 塑性界限塑性界限，相当于土从半固体状态转变为塑性状态时的 含水量，简称塑
36、限塑限 wp 常见值为1728% 第二讲岩土体工程性质 液性指数液性指数IL反映土的天然含水量与 界限含水量之间的关系，工程上用 来表示土的稠度状态。 L pL p L I ww ww I 习惯上采用小数表示 pL 0 -p L-p 状态状态 液性指数液性指数 坚硬坚硬硬塑硬塑可塑可塑软塑软塑流塑流塑 IL00IL0.250.25IL0.750.75IL1IL1 第二讲岩土体工程性质 （3）粘性土的可塑性 当粘性土的含水量在某范围内时，当粘性土的含水量在某范围内时， 可用外力塑成任何形状而不发生可用外力塑成任何形状而不发生 裂纹，并在外力移去时能保持既裂纹，并在外力移去时能保持既 得的形状，土
37、的这种性能叫可塑得的形状，土的这种性能叫可塑 性。性。 粘性土中含水量在液限与塑限两粘性土中含水量在液限与塑限两 个稠度界限之间时，土处于可塑个稠度界限之间时，土处于可塑 状态，具有可塑性，这是粘性土状态，具有可塑性，这是粘性土 的独特性能。的独特性能。 wL和和wp的差值可以反映可塑性的的差值可以反映可塑性的 大小，工程上定义为塑性指数大小，工程上定义为塑性指数 IP IP=wL-wp 第二讲岩土体工程性质 （3）粘性土的可塑性 IP17为粘土为粘土 17IP10为粉质粘土为粉质粘土 IP10为粉土或砂类土为粉土或砂类土 10 粉土 粉质粘土 粘土 Ip17 粘性土 第二讲岩土体工程性质 风
38、化：岩石在各 种风化营力作用 下，发生的物理 和化学变化过程。 风化壳：遭受风 化的岩石圈表层。 五、岩石的风化五、岩石的风化 风化程 度 未风化 微风化 中等风 化 强风化 全风化 残积土 第二讲岩土体工程性质 衡量岩石的风化程度的指标 颜色颜色 l风化岩石在外观上表现出颜色的差异风化岩石在外观上表现出颜色的差异 破碎程度：风化程度越深，原岩破碎破碎程度：风化程度越深，原岩破碎 程度愈大程度愈大 l从深部完整新鲜岩石至地表：从深部完整新鲜岩石至地表： 岩块岩块块石块石碎石碎石砂粒砂粒粉粘粒粉粘粒 l总体上：上部以粉粘粒为主，夹砂粒、碎总体上：上部以粉粘粒为主，夹砂粒、碎 石；下部以块石、碎石
39、为主，裂缝中夹粉石；下部以块石、碎石为主，裂缝中夹粉 粘粒、砂粒粘粒、砂粒 第二讲岩土体工程性质 矿物成分变化：不同风化带、矿物矿物成分变化：不同风化带、矿物 组合特点不同组合特点不同 l全、强风化带：除石英外，大部分全、强风化带：除石英外，大部分 矿物已经变异，形成稳定的矿物，矿物已经变异，形成稳定的矿物， 如粘土矿物如粘土矿物 l中等中等、微风化带：矿物变异主要发、微风化带：矿物变异主要发 生在块石裂缝周围，形成薄膜生在块石裂缝周围，形成薄膜 第二讲岩土体工程性质 水理性质及物理力学性质的变水理性质及物理力学性质的变 化化 由上至下：由上至下： l孔隙性、压缩性由大变小孔隙性、压缩性由大变
40、小 l吸水性由强吸水性由强弱弱 l波速由小波速由小大大 l强度由低强度由低高高 第二讲岩土体工程性质 岩土工程勘察规范（GB50021- 2001） 风化程 度 野外特征 未风化 岩质新鲜,偶见风化痕迹 微风化 结构基本未变,仅节理面有渲染 或略有变色,有少量风化裂隙 中等风 化 结构部分破坏,沿节理面有次生 矿物,风化裂隙发育,岩体被切割 成岩块,用镐难挖,岩芯钻方可钻 进 强风化 结构大部分破坏,矿物成分显著 变化,风化裂隙很发育,岩体破碎, 用镐可挖,干钻不易钻进 第二讲岩土体工程性质 定量指标 n风化空隙率指标风化空隙率指标(Iw)：快速浸水后风：快速浸水后风 化岩块吸入水的质量与干燥
42、分级指标：岩体基本质量指标BQ BQ=90+3cw +250 Kv 当cw90Kv30时，令cw90Kv30 当Kv0.04cw0.4时，令Kv0.04cw0.4 六、岩土体的分类 第二讲岩土体工程性质 岩石饱和单轴抗压强度 cw(MPa) 60603030151555 坚硬程度坚硬岩较坚硬岩较软岩软岩极软岩 岩石坚硬程度划分表岩石坚硬程度划分表 岩体完整程度划分表岩体完整程度划分表 岩体完整性系 数Kv 0.750.750.550.550.350.350.150.15 完整程度完整较完整较破碎破碎极破碎 Jv与与Kv对照表对照表 Jv(条/m3) 33101020203535 Kv0.750
43、.750.550.550.350.350.150.15第二讲岩土体工程性质 按岩体基本质量指标BQ进行初步分级 基本 质量 级别 岩体质量的定性特征 岩体基本 质量指标 (BQ) 坚硬岩，岩体完整550 坚硬岩，岩体较完整；较坚硬岩，岩体完整550451 坚硬岩，岩体较破碎；较坚硬岩或软、硬岩互层，岩体较完 整；较软岩，岩体完整 450351 坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎破碎；较软岩 或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整较破碎；软岩， 岩体完整较完整 350251 较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎破碎；全部极软岩 及全部极破碎岩 250 第二讲岩土体工程性质 当地下洞室围岩处于高
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