巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)及其試驗(yàn)方法(已修改)
2025-06-19 18:16 本頁(yè)面
【正文】 第一講 巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)及其試驗(yàn)方法(之一)一、內(nèi)容提要：本講主要講述巖石的物理力學(xué)性能等指標(biāo)及其試驗(yàn)方法，巖石的強(qiáng)度特性。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)：巖石的強(qiáng)度特性，對(duì)巖石的物理力學(xué)性能等指標(biāo)及其試驗(yàn)方法作一般了解。一、概述巖體力學(xué)是研究巖石和巖體力學(xué)性能的理論和應(yīng)用的科學(xué)，是探討巖石和巖體對(duì)其周 圍物理環(huán)境(力場(chǎng))的變化作出反應(yīng)的一門(mén)力學(xué)分支。所謂的巖石是指由礦物和巖屑在長(zhǎng)期的地質(zhì)作用下，按一定規(guī)律聚集而成的自然體。由于成因的不同，巖石可分成火成巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類(lèi)。巖體是指在一定工程范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體。通常認(rèn)為巖體是由巖石和結(jié)構(gòu)面組成。所謂的結(jié)構(gòu)面是指沒(méi)有或者具有極低抗拉強(qiáng)度的力學(xué)不連續(xù)面，它包括一切地質(zhì)分離面。這些地質(zhì)分離面大到延伸幾公里的斷層，小到巖石礦物中的片理和解理等。從結(jié)構(gòu)面的力學(xué)來(lái)看，它往往是巖體中相對(duì)比較薄弱的環(huán)節(jié)。因此，結(jié)構(gòu)面的力學(xué)特性在一定的條件下將控制巖體的力學(xué)特性，控制巖體的強(qiáng)度和變形?！纠}1】巖石按其成因可分為( )三大類(lèi)。A. 火成巖、沉積巖、變質(zhì)巖 B. 花崗巖、砂頁(yè)巖、片麻巖 C. 火成巖、深成巖、淺成巖 D. 堅(jiān)硬巖、硬巖、軟巖答案：A【例題2】片麻巖屬于( )。A. 火成巖 B. 沉積巖 C. 變質(zhì)巖 答案：C【例題3】在一定的條件下控制巖體的力學(xué)特性，控制巖體的強(qiáng)度和變形的是( )。A. 巖石的種類(lèi) B. 巖石的礦物組成C. 結(jié)構(gòu)面的力學(xué)特性 D. 巖石的體積大小答案：C二、巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)及其試驗(yàn)方法(一)巖石的質(zhì)量指標(biāo)與巖石的質(zhì)量有關(guān)的指標(biāo)是巖石的最基本的，也是在巖石工程中最常用的指標(biāo)。1 巖石的顆粒密度(原稱(chēng)為比重)巖石的顆粒密度 是指巖石的固體物質(zhì)的質(zhì)量與其體積之比值。 巖石顆粒密度通常采用比重瓶法來(lái)求得。其試驗(yàn)方法見(jiàn)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。巖石顆粒密度可按下式計(jì)算2 巖石的塊體密度巖石的塊體密度是指單位體積巖塊的質(zhì)量。按照巖塊含水率的不同，可分成干密度、飽和密度和濕密度。(1)巖石的干密度巖石的干密度通常是指在烘干狀態(tài)下巖塊單位體積的質(zhì)量。該指標(biāo)一般都采用量積法求得。即將巖塊加工成標(biāo)準(zhǔn)試件(所謂的標(biāo)準(zhǔn)試件是指滿(mǎn)足圓柱體直徑為48～54mm，～，含大顆粒的巖石，其試件直徑應(yīng)大于巖石最大顆粒直徑的10倍；并對(duì)試件加工具有以下的要求；沿試件高度，；；端面垂直于試件軸線。)。測(cè)量試件直徑或邊長(zhǎng)以及高度后，將試件置于烘箱中，在105～110℃的恒溫下烘24h，再將試件放入干燥器內(nèi)冷卻至重溫，最后稱(chēng)試件的質(zhì)量。巖塊干密度可按下式分式計(jì)算求得：(2)巖塊的飽和密度巖塊的飽和密度是指巖塊的空隙中充滿(mǎn)水的狀態(tài)下(飽和狀態(tài))所測(cè)得的密度。飽和密度的試驗(yàn)方法，通常也可采用量積法，只是在巖塊稱(chēng)重前，使試件成為飽和狀態(tài)。一般可采用真空抽氣法和水浸法兩種使試件飽和。而有關(guān)規(guī)范中建議采用真空抽氣法，由此求得的指標(biāo)偏差較小。(3)濕密度濕密度一般認(rèn)為是指巖塊在天然狀態(tài)下的密度。由于巖塊在取樣，加工過(guò)程中都用水來(lái)冷卻切割工具，因此在工程中不太采用這個(gè)參數(shù)而很少求該指標(biāo)。但是，在有些工程中的特殊需要，必須提供該指標(biāo)時(shí)，通常采用蠟封法求該指標(biāo)。蠟封法可按下式計(jì)算巖塊的干密度與濕密度?！纠}4】巖石的質(zhì)量指標(biāo)包括巖石的( )。A. 顆粒密度和塊體密度 B. 干密度和濕密度C. 干密度、飽和密度和濕密度 D. 顆粒密度和干密度答案：A【例題5】測(cè)試巖石的干密度時(shí)，需將標(biāo)準(zhǔn)試件置于烘箱中，在( )的恒溫下烘24h，再將試件放入干燥器內(nèi)冷卻至重溫，最后稱(chēng)試件的質(zhì)量。A. 105～110℃ B. 70～90℃ C. 90～110℃ D. 80～120℃ 答案：A【例題6】某巖石中顆粒最大粒徑為1cm，用該巖石制作標(biāo)準(zhǔn)試件時(shí)，試件直徑為( )。A. 48mm B. 50mm C. 54mm D. 12cm 答案：D(二)巖石的水理性質(zhì)1 巖石的含水率巖石的含水率是指巖石試件中含水的質(zhì)量與固體質(zhì)量的比值。由于大都巖塊的含水率比較小，因此對(duì)巖塊含水率試驗(yàn)也提出了相對(duì)比較高的要求，采集試樣不得采用爆破或鉆孔法。在試件采取、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和制備過(guò)程中，其含水率的變化不得大于1％。巖塊的含水率試驗(yàn)采用烘干法，即將從現(xiàn)場(chǎng)采取的試件加工成不小40g的巖塊，放入烘箱內(nèi)在105～110℃的恒溫下將試件烘干，后將其放置在干燥器內(nèi)冷卻至室溫稱(chēng)其質(zhì)量，重復(fù)上述過(guò)程直至將試件烘干至恒重為止。％，最后可按下式計(jì)算巖石的含水率：2
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