土木工程地质白志勇第四章岩石及特殊土的工程性质.doc

第四章 岩石及特殊土的工程性质 第一节 岩石的物理性质 一、密度和重度： 密度：单位体积的质量（r）。（g/cm3） 重度：单位体积的重量（）。（N/cm3） 二、颗粒密度和比重（相对密度） 颗粒密度：单位体积固位颗粒的质量（）。（g/cm3） 比重（相对密度）：单位体积固体颗粒的重力与4℃时同体积水的重力之比（ds）。 三、孔隙度和孔隙比： 孔隙度：孔隙体积与岩石总体积之比（n）。 孔隙比：孔隙体积与岩石中固体颗粒体积之比（e）。 第二节 岩石的水理性质 一、吸水性：指岩石吸收水的性能。其吸水程度用吸水率表示。 吸水率：（常压条件下）吸入水量与干燥岩石质量之比。 饱水率：（150个大气压下或真空）吸入水量与干燥岩石质量之比。 饱水系数：岩石吸水率与饱水率之比。 （） 二、透水性：指岩石能透过水的能力。用渗透系数K表示。（m/s） 达西层流定律： 渗透系数： 三、软化性：指岩石浸水后强度降低的性质。用软化系数KR表示。 软化系数： 一般软化系数的岩石具软化性。 四、抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的能力。 强度损失率： 不抗冻的岩石 RL＞25％ 重量损失率： GL＞2％ KW＞0.7 五、可溶性：指岩石被水溶解的性能。 六、膨胀性：指岩石吸水后体积增大的性能。 七、崩解性：岩石（干燥）泡水后，因内部结构破坏而崩解的性能。 第三节 岩石的力学性质 一、变形：岩石受力后发生形状改变的现象。主要变形模量和泊松比表示。 2、泊松比：指横向应变与纵向应变之比。 二、强度：指岩石受力破坏时承受的最大应力。 1、抗压强度：（烘干、垂直结构面受压、单轴） 2、抗拉强度：（一般用劈裂法） 3、抗剪强度 4、点荷载强度： 第四节 风化作用 一、定义：地表及地下一定深度的岩石，在自然因素作用下，发生机械破碎和成分改变的过程。 二、风化作用类型： 1、物理风化：指岩石在自然因素作用下以机械破碎为主，无明显成分改变的过程。 （1）热胀冷缩作用：主要发生在昼夜温差变化大的地区。 （2）冰劈作用：主要发生在雪线附近。 （水结冰时，体积增加1／11，对两壁岩石产生96Mpa的压力） （3）盐类结晶作用：主要发生在强烈蒸发的干旱地区。 （明矾结晶，体积膨胀50％，压力达40kg/cm2） 2、化学风化：指岩石在自然因素作用下以化学成分改变为主，无明显机械破碎的过程。 （1）溶解作用： （2）水化作用： （3）氧化作用： （4）碳酸化作用： 3、生物风化：指由生物活动过程引起的岩石风化。 （1）生物物理风化：根劈作用 （2）生物化学风化：有机酸侵蚀 （三）影响风化的内部因素： （四）岩石风化程度分级： 1、分级依据： 2、分级：（共五级） 未风化 微风化 弱风化 强风化 全风化 第五节 岩石、土的工程分类 一、按岩石坚硬程度划分： 坚硬岩 较坚硬岩 较软岩 软岩 极软岩 Rc：＞60MPa 60-30MPa 30-15MPa 15-5MPa 5MPa 二、岩土按施工工程分级：（铁路部门） VIVIVIIIIII松土普通土硬土软石次坚石坚石 三、土的分类 （一）土的颗粒分组及按颗粒级配分类 2、按颗粒级配（不同粒级的含量）分类 备注：液限：土从流动状态变为可塑状态的界限含水量。WL 塑限：土从可塑状态变为半固体状态的界限含水量。（目前用搓条法确定塑限）。WP 塑性指数：是液限和塑限的差值。表示土处在可塑状态的含水量变化范围。 （三）特殊土分类 1、定义：指按区域性分布的，具有某种特殊性质的土。 第六节 特殊土的工程性质 特殊土：主要按区域分布，具有某种特殊性质的土。 一、黄土： 1、定义：在干旱气候条件下形成的一种淡黄色或褐黄色的特殊土。 2、成因和分布：沙漠下风处，即秦岭以北11个省市，面积64万km2。主要在甘肃中部和东部、宁夏南部、陕西北部、山西北部，共41.2万km2，厚100－200m。 3、特征： （1）颗粒粒度：以粉砂为主，占60~70％，其次为粘土。 （2）易溶盐含量高，碳酸盐类占10~30％，其次为氯化物和硫化物。 （3）质地均一，结构松散，孔隙大，孔隙度为33~64％。 （4）垂直节理发育。 （5）具湿陷性。 4、分类： 5、主要工程地质问题 （1）黄土的湿陷性：地表局部汇水?溶解潜蚀?碟形洼地 （2）黄土陷穴：地下水潜蚀?地下洞穴?塌陷（形成于地下水水力梯度大的地方）。 6. 湿陷性黄土的土质改良 (1) 重锤表层夯实：一般采用2.5～3.0t的重锤，落距 4