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1、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
2、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
3、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
4、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
5、，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。,