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岩石的水理性质及其抗冻性能-《土木工程地质》

时间:2023-08-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于岩石浸水后,当温度降到0℃时,其空隙中的水将冻结,体积膨胀,产生较大的膨胀压力,使岩石的结构和构造发生改变,直到破坏,反复冻融后,将使岩石的强度降低,用强度的损失率和质量损失率表示岩石的抗冻性。强度损失率和质量损失率的大小主要取决于岩石空隙发育程度,吸水性和可溶性矿物含量及矿物颗粒间联结强度。

岩石的水理性质及其抗冻性能-《土木工程地质》

岩石的水理性质是指岩石与水相互作用时所表现的性质,包括吸水性、软化性和抗冻性。

1.岩石的吸水性

岩石在一定试验条件下的吸水性能称岩石吸水性。它取决于岩石空隙数量大小、开闭程度、连通与否等情况。表征岩石吸水性的指标有吸水率、饱水率和饱水系数等。

吸水率是指岩石在常压下所吸入水分的质量Gw1与干燥岩石质量Gs的比值为

饱水率指岩石试件在高压或真空条件下所吸水分的质量Gw2与干燥岩石质量Gs的比值,为

饱水系数指岩石吸水率与饱水率的比值。饱水系数愈大,表明岩石的吸水能力愈强,受水作用愈加显著。一般认为饱水系数小于0.8的岩石抗冻性较高。一般岩石饱水系数在0.5~0.8之间。

2.岩石的透水性

岩石能被水透过的性能称岩石透水性。它主要取决于岩石空隙的大小、数量、方向及其相互连通情况。岩石透水性可用渗透系数(k)衡量。渗透系数等于水力坡降为1时,水在岩石中的渗透速度,其单位用m/d或cm/s表示。

3.岩石的溶解性

岩石的溶解性是指岩石溶解于水的性质,常用溶解度或溶解速度表示。在自然界中常见的可溶性岩石有石膏石灰岩白云岩大理岩等。岩石的溶解性不但和岩石的化学成分有关,而且还和水的性质有很大的关系。淡水一般溶解能力较小,而富含CO2的水,则有较大的溶解能力。

4.岩石的软化性

岩石受水的浸泡作用后,其力学强度和稳定性趋于降低的性能,称为岩石的软化性。软化性的大小取决于岩石的空隙性、矿物成分及岩石结构、构造等因素。凡空隙大,含亲水性或可溶性矿物多,吸水率高的岩石,受水浸泡后,岩石内部颗粒之间的联结强度降低,导致岩石软化。(www.xing528.com)

岩石软化性大小常用软化系数来衡量。

式中 Rw——岩石饱水状态下的抗压强度

Rc——岩石干燥状态下的抗压强度。

软化系数是制定岩石耐风化、耐水浸能力的指标之一。软化系数值越大,则岩石的软化性愈小。当η>0.75时,岩石工程性质较好。

5.岩石的抗冻性

岩石抵抗冻融破坏的能力称为岩石的抗冻性。由于岩石浸水后,当温度降到0℃时,其空隙中的水将冻结,体积膨胀,产生较大的膨胀压力,使岩石的结构和构造发生改变,直到破坏,反复冻融后,将使岩石的强度降低,用强度的损失率和质量损失率表示岩石的抗冻性。

强度损失率指冻融前后饱和岩样抗压强度之差值与冻融前饱和抗压强度比值。

质量损失率指冻融试验前后干试件的质量差与试验前干试件质量的比值。

强度损失率和质量损失率的大小主要取决于岩石空隙发育程度,吸水性和可溶性矿物含量及矿物颗粒间联结强度。一般认为强度损失率小于25%或质量损失率小于2%时岩石是抗冻的。

现将常见岩石的物理性质和水理性质的指标列表1-7中。

表1-7 常见岩石的物理性质和水理性质指标

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