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1、第一章礦山巖石和巖體的基本性質巖石的物理力學性質是巖體最基本、最重要的性質之一，也是巖石力學中研究最早、最完善的內容之一。本章介紹：巖石的地質構成及分類；巖石物理、力學性質及測定；巖石的破壞機理和強度理論；巖體及其力學特征。第一節(jié)巖石的基本物理性質1.概念巖石：礦物或巖屑在地質作用下按一定規(guī)律聚集形成的自然物體。（巖石=礦物顆粒+膠結物+孔隙+水）礦物：存在地殼中的具有一定化學成分和物理性質的自然元素和化合物。結構：組成巖石的物質成分、顆粒大小和形狀以及其相互結合的情況。(結晶、膠結)構造:組成成分的空間分
2、布及其相互間排列關系。（節(jié)理、裂隙、孔隙、邊界、缺陷）礦物、結構、構造是影響巖石力學性質和物理性質的三個重要因素。一、巖石的基本概念巖漿巖：強度高、均質性好2.巖石地質分類沉積巖：強度不穩(wěn)定，各向異性變質巖：不穩(wěn)定，與變質程度和巖性有關3.沉積巖石的力學特性：①不連續(xù)性；（物質不能充滿空間，有孔隙存在）②各向異性；（任一點的物理、力學性質沿不同方向均不相同）③不均勻性；（由不同物質組成，各點物理力學性質都不相同）④巖塊單元的可移動性；⑤地質因素影響特性（水、氣、熱、初應力）（上述特性導致巖石力學的研究方法以
3、實驗測試為主）巖石由固體，水，空氣等三相組成。（一）密度（ρ）和重度(體積力γ)：單位體積的巖石的質量稱為巖石的密度。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。相應地，巖石的重度可分為天然重度、干重度和飽和重度。二、巖石的基本物理性質固體水空氣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)下巖石試件的質量(g；)V——巖石試件
4、的體積(cm3)；g——重力加速度（N/g）。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量，相應的重度即為干重度。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)下巖石試件的質量(g)；V——巖石試件的體積(cm3)；g——重力加速度。（g/cm3）(kN/m3)（二）比重（相對密度）(Δ)巖石的
5、比重就是指巖石固體的質量與同體積水的質量之比值。巖石固體體積，就是指不包括孔隙體積在內的體積。巖石的比重可在實驗室進行測定，其計算公式為：式中：Δ——巖石的比重；Ws——干燥巖石的質量(g);Vs——巖石固體體積(cm3);ΔW—40C時水的密重。（三）巖石的孔隙性孔隙：巖石中孔隙和裂隙的總稱。小開型孔隙孔隙閉型孔隙開型孔隙大開型孔隙閉型孔隙：巖石中不與外界相通的孔隙。開型孔隙：巖石中與外界相通的孔隙。包括大開型孔隙和小開型孔隙。在常溫下水能進入大開型孔隙，而不能進入小開型孔隙。只有在真空中或在150個大氣
6、壓以上，水才能進入小開型孔隙?？紫抖龋褐笌r石的裂隙和孔隙發(fā)育程度，其衡量指標為孔隙率(n)或孔隙比（e）。根據巖石孔隙類型不同，巖石的孔隙率分為：(1)總孔隙率n(2)大開孔隙率nb(3)小開孔隙率nl(4)總開孔隙率n0(5)閉孔隙率nc一般提到巖石的孔隙率時系指巖石的總孔隙率。1、孔隙率(1)總孔隙率n:即巖石試件內孔隙的體積（VV)占試件總體積(V)的百分比。(2)大開孔隙率nb:即巖石試件內大開型孔隙的體積（Vnb)占試件總體積(V)的百分比。(3)小開孔隙率nl:即巖石試件內小開型孔隙的體積（Vn
7、l)占試件總體積(V)的百分比。(4)總開孔隙率（孔隙率）n0:即巖石試件內開型孔隙的總體積（Vn0)占試件總體積(V)的百分比。(5)閉孔隙率nc:即巖石試件內閉型孔隙的體積（Vnc)占試件總體積(V)的百分比。所謂孔隙比是指巖石試件內孔隙的體積（VV)與巖石試件內固體礦物顆粒的體積（Vs)之比。2、孔隙比(e)（四）巖石的水理性質巖石遇水后會引起某些物理、化學和力學性質的改變，巖石的這種性質稱為巖石的水理性。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
8、閉程度。巖石的吸水性指標有吸水率、飽水率和飽水系數。（1）巖石吸水率(ω1)：是指巖石試件在標準大氣壓力下吸入水的重量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、裂隙的數量、大小、開閉程度及其分布情況，并且還與試驗條件（整體和碎塊，浸水時間等）有關。根據巖石的吸水率可求得巖石的大開孔隙率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
