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1、第二章巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)本章內(nèi)容：§2－1巖石的基本物理性質(zhì)§2-2巖石的變形特性§2-3巖石的強(qiáng)度特性§2-4巖石的擴(kuò)容§2-5巖石的流變性（時(shí)效性、粘性）§2-6影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素1、巖石的基本物理性質(zhì)；2、巖石的單軸壓縮變形特性，應(yīng)力－應(yīng)變?nèi)^程曲線的工程意義；3、巖石的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及其實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法；4、巖石在三軸壓縮條件下的力學(xué)特性；5、莫爾強(qiáng)度理論、格里菲斯斷裂強(qiáng)度理論及判據(jù)；6、巖石的流變性。重點(diǎn):§2－1巖石的基本物理性質(zhì)巖石由固體，水，空氣等三相組成。一、密度（ρ
2、）和重度(γ)：?jiǎn)挝惑w積的巖石的質(zhì)量稱為巖石的密度。單位體積的巖石的重力稱為巖石的重度。所謂單位體積就是包括孔隙體積在內(nèi)的體積。（g/cm3），γ＝ρg(kN/m3)巖石的密度可分為天然密度、干密度和飽和密度。相應(yīng)地，巖石的重度可分為天然重度、干重度和飽和重度。1、天然密度（ρ）和天然重度（γ）指巖石在天然狀態(tài)下的密度和重度。（g/cm3）(kN/m3)式中：W――天然狀態(tài)下巖石試件的質(zhì)量(g；)V——巖石試件的體積(cm3)；g——重力加速度。干密度是指巖石孔隙中的液體全部被蒸發(fā)后單位體積巖石的質(zhì)量，相
3、應(yīng)的重度即為干重度。2、干密度（ρd）和干重度(γd)（g/cm3）(kN/m3)式中：Ws——巖石試件烘干后的質(zhì)量(g)；V——巖石試件的體積(cm3)；g——重力加速度。3、飽和密度（ρ）和飽和重度(γw)飽和密度就是飽水狀態(tài)下巖石試件的密度。式中：WW——飽水狀態(tài)下巖石試件的質(zhì)量(g)；V——巖石試件的體積(cm3)；g——重力加速度。（g/cm3）(kN/m3)二、比重(Δ)巖石的比重就是指巖石固體的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之比值。巖石固體體積，就是指不包括孔隙體積在內(nèi)的體積。巖石的比重可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行
4、測(cè)定，其計(jì)算公式為：式中：Δ——巖石的比重；Ws——干燥巖石的質(zhì)量(g);Vs——巖石固體體積(cm3);ΔW—40C時(shí)水的密重。三、巖石的空隙性空隙：巖石中孔隙和裂隙的總稱。小開型空隙空隙閉型空隙開型空隙大開型空隙閉型空隙：巖石中不與外界相通的空隙。開型空隙：巖石中與外界相通的空隙。包括大開型空隙和小開型空隙。在常溫下水能進(jìn)入大開型空隙，而不能進(jìn)入小開型空隙。只有在真空中或在150個(gè)大氣壓以上，水才能進(jìn)入小開型空隙?？障抖龋褐笌r石的裂隙和孔隙發(fā)育程度，其衡量指標(biāo)為空隙率(n)或空隙比（e）。根據(jù)巖石空隙
5、類型不同，巖石的空隙率分為：(1)總空隙率n(2)大開空隙率nb(3)小開空隙率nl(4)總開空隙率n0(5)閉空隙率nc一般提到巖石的空隙率時(shí)系指巖石的總空隙率。1、空隙率(1)總空隙率n:即巖石試件內(nèi)空隙的體積（VV)占試件總體積(V)的百分比。(2)大開空隙率nb:即巖石試件內(nèi)大開型空隙的體積（Vnb)占試件總體積(V)的百分比。(3)小開空隙率nl:即巖石試件內(nèi)小開型空隙的體積（Vnl)占試件總體積(V)的百分比。(4)總開空隙率（孔隙率）n0:即巖石試件內(nèi)開型空隙的總體積（Vn0)占試件總體積(
6、V)的百分比。(5)閉空隙率nc:即巖石試件內(nèi)閉型空隙的體積（Vnc)占試件總體積(V)的百分比。所謂空隙比是指巖石試件內(nèi)空隙的體積（VV)與巖石試件內(nèi)固體礦物顆粒的體積（Vs)之比。2、空隙比(e)四、巖石的水理性質(zhì)巖石遇水后會(huì)引起某些物理、化學(xué)和力學(xué)性質(zhì)的改變，巖石的這種性質(zhì)稱為巖石的水理性。1、巖石的吸水性巖石吸收水分的性能稱為巖石的吸水性，其吸水量的大小取決于巖石孔隙體積的大小及其密閉程度。巖石的吸水性指標(biāo)有吸水率、飽水率和飽水系數(shù)。（1）巖石吸水率(ω1)：是指巖石試件在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下吸入水的重
7、量Wω1與巖石干重量Ws之比。巖石的吸水率的大小，取決于巖石所含孔隙、裂隙的數(shù)量、大小、開閉程度及其分布情況，并且還與試驗(yàn)條件（整體和碎塊，浸水時(shí)間等）有關(guān)。根據(jù)巖石的吸水率可求得巖石的大開空隙率nb：式中：Ws為干燥巖石的重量；γd,γw分別為干燥巖石和水的重度。（2）巖石的飽水率（ω2）巖石的飽水率指在高壓（150個(gè)大氣壓）或真空條件下，巖石吸入水的重量Wω2與巖石干重量Ws之比，即：根據(jù)飽水率求得巖石的總開空隙率n0：式中：Ws為干燥巖石重量；γd,γw干燥巖石和水的重度。（3）巖石的飽水系數(shù)（Ks
8、）巖石吸水率與飽水率之比稱為巖石的飽水系數(shù)，即飽水系數(shù)反映了巖石中大開空隙和小開空隙的相對(duì)含量。飽水系數(shù)越大，巖石中的大開空隙越多，而小開空隙越少。吸水性較大的巖石吸水后往往會(huì)產(chǎn)生膨脹，給井巷支護(hù)造成很大壓力。2、巖石的軟化性巖石的軟化性是指巖石在飽水狀態(tài)下其強(qiáng)度相對(duì)于干燥狀態(tài)下降低的性能，可用軟化系數(shù)η表示。軟化系數(shù)指巖石試樣在飽水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度σcb與在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度σc之比，即各類巖石的ηc=0.45～0.9之間
