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巖石物理力學性質

(一)巖石的主要物理性質

1.重量

巖石的重量是巖石最基本的物理性質之一，一般用比重和重度兩個指標表示。

巖石的比重是巖石固體(不包括孔隙)部分單位體積的重量，在數值上等于巖石固體顆粒的重量與同體積的水在4℃時重量的比。常見的巖石的比重一般介于2.4～3.3之間。巖石的比重決定于組成巖石的礦物的比重及其在巖石中的相對含量。

巖石的重度也稱容重，是巖石單位體積的重量，在數值上等于巖石試件的總重量(包括孔隙中的水重)與其總體積(包括孔隙體積)之比。巖石重度的大小決定于巖石中礦物的比重、巖石的孔隙性及其含水情況。巖石孔隙中完全沒有水存在時的重度，稱為干重度;孔隙全部被水充滿時的重度，稱為飽和重度。

一般來講，組成巖石的礦物比重大，或巖石的孔隙性小，則巖石的重度就大。在相同條件下的同一種巖石，重度大就說明巖石的結構致密、孔隙性小，巖石的強度和穩定性也較高。

2.孔隙性

巖石的孔隙性用孔隙度表示，反映巖石中各種孔隙的發育程度。在數值上等于巖石中各種孔隙的總體積與巖石總體積的比，以百分數計?？紫缎詫r石的強度和穩定性產生重要的影響。巖石孔隙度的大小，主要取決于巖石的結構和構造，同時也受外力因素的影響。未受風化或構造作用的侵入巖和某些變質巖，其孔隙度一般是很小的，而礫巖、砂巖等一些沉積巖類的巖石，則經常具有較大的孔隙度。

3.吸水性

巖石的吸水性一般用吸水率表示，反映巖石在一定條件下(在通常大氣壓下)的吸水能力。在數值上等于巖石的吸水重量與同體積干燥巖石重量的比，也可以百分數計。巖石的吸水率與巖石孔隙度的大小、孔隙張開程度等因素有關。巖石的吸水率大，則水對巖石顆粒問結合物的浸潤、軟化作用就強，巖石強度和穩定性受水作用的影響也就越大。

4.軟化性

巖石的軟化性是指巖石受水作用后，強度和穩定性發生變化的性質，主要取決于巖石的礦物成分、結構和構造特征。黏土礦物含量高、孔隙度大、吸水率高的巖石，與水作用容易軟化而喪失其強度和穩定性。

用軟化系數作為巖石軟化性的指標，在數值上等于巖石飽和狀態下的極限抗壓強度與風干狀態下極限抗壓強度的比。其值越小，表示巖石的強度和穩定性受水作用的影響越大。未受風化作用的巖漿巖和某些變質巖，軟化系數大都接近于1，是弱軟化的巖石，其抗水、抗風化和抗凍性強。軟化系數小于0.75的巖石，是軟化性較強的巖石，工程性質比較差。

5.抗凍性

巖石孔隙中的水結冰時體積膨脹，會產生巨大的壓力。巖石抵抗這種壓力作用的能力，稱為巖石的抗凍性。在高寒冰凍地區，抗凍性是評價巖石工程性質的一個重要指標。

巖石的抗凍性，有不同的表示方法，一般用巖石在抗凍試驗前后抗壓強度的降低率表示。抗壓強度降低率小于25%的巖石，認為是抗凍的;大于25%的巖石，認為是非抗凍的。

(二)巖石主要力學性質

1.巖石的變形

巖石受力作用會產生變形，在彈性變形范圍內用彈性模量和泊松比兩個指標表示。彈性模量是應力與應變之比，以“帕斯卡”為單位，用符號Pa表示。相同受力條件下，巖石的彈性模量越大，變形越小。即彈性模量越大，巖石抵抗變形的能力越強。泊松比是橫向應變與縱向應變的比。泊松比越大，表示巖石受力作用后的橫向變形越大。

巖石并不是理想的彈性體，巖石變形特性的物理量也不是一個常數。通常所提供的彈性模量和泊松比，只是在一定條件下的平均值。

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（責任編輯：wrr）

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