第二節(jié)　巖石基本物理力學(xué)性質(zhì)

一、物理性質(zhì)試驗(yàn)

為獲取巖石的基本物理性質(zhì)指標(biāo)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的巖石進(jìn)行了巖石塊體密度、顆粒密度、含水率、孔隙率、吸水率和飽和吸水率試驗(yàn)。

巖石塊體密度——采用量積法測(cè)定；

巖石顆粒密度——采用比重瓶法測(cè)定；

巖石含水率——采用烘干法測(cè)定；

巖石吸水率——采用自由浸水法測(cè)定；

巖石飽和吸水率——采用真空抽氣法測(cè)定；

巖石的孔隙率——依據(jù)試樣的密度比重與含水率計(jì)算得出。

二、單軸壓縮試驗(yàn)

為獲得巖石的基本力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，在室內(nèi)對(duì)灰質(zhì)泥巖進(jìn)行天然、干、濕狀態(tài)下的單軸壓縮試驗(yàn)。

1．試驗(yàn)儀器

（1）YAW6206微機(jī)控制電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)，見(jiàn)圖1－2－3。

（2）惠斯頓電橋、萬(wàn)用表、兆歐表。

（3）電阻應(yīng)變儀。

2．試驗(yàn)步驟

將表面貼有電阻應(yīng)變片的試件置于試驗(yàn)機(jī)承壓板中心（圖2－2－3），調(diào)整球形座，使試件受力均勻，以0．5～1．0MPa/s的速度加荷，逐級(jí)測(cè)讀荷載與應(yīng)變值，直至試樣破壞。

3．力學(xué)參數(shù)求取

巖石單軸抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式如下

各級(jí)應(yīng)力計(jì)算公式如下

巖石平均彈性模量和平均泊松比計(jì)算公式如下

巖石物理性質(zhì)試驗(yàn)成果見(jiàn)表2－2－2。

三、物理力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果與分析

由于軟巖具有遇水膨脹、崩解的特性，因而在試驗(yàn)過(guò)程中按常規(guī)對(duì)巖樣進(jìn)行抽氣飽水比較困難，多采用低壓抽氣長(zhǎng)時(shí)間浸泡巖樣，然后測(cè)試巖石的濕抗壓強(qiáng)度、彈性模量、變形模量及抗剪強(qiáng)度等指標(biāo)。對(duì)常規(guī)抽氣飽水和低壓抽氣長(zhǎng)時(shí)間浸泡巖樣的含水率及孔隙比等物性指標(biāo)對(duì)比，飽和狀態(tài)與濕狀態(tài)的指標(biāo)比較接近，由此也可以說(shuō)明濕狀態(tài)的力學(xué)成果與飽和狀態(tài)的也很接近，以下對(duì)巖石飽和狀態(tài)下的地質(zhì)評(píng)價(jià)可以引用濕狀態(tài)下的物理力學(xué)試驗(yàn)成果。通過(guò)試驗(yàn)獲得的巖石物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表2－2－2。

從試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)的情況來(lái)看，第三系砂質(zhì)泥巖，干燥狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度為8．5～12．1MPa，濕單軸抗壓強(qiáng)度為0．1～1．6MPa，軟化系數(shù)為0．02～0．33；干燥狀態(tài)下彈性模量為3．30GPa，濕彈性模量接近于0．003～1．30GPa。其濕抗壓強(qiáng)度、濕彈性模量明顯低于天然狀態(tài)，屬于易軟化巖石，水的作用對(duì)其力學(xué)強(qiáng)度影響顯著。

白堊系泥巖，在干燥狀態(tài)和天然狀態(tài)下，其平均單軸抗壓強(qiáng)度為18．5～37．3MPa和20．2～23．7MPa，彈性模量和變形模量也相對(duì)較高。但飽和狀態(tài)下其平均抗壓強(qiáng)度僅4．3～8．5MPa，明顯低于干燥狀態(tài)和天然狀態(tài)；軟化系數(shù)0．22～0．37，最低僅0．1。同樣彈性模量和變形模量也具有相似的規(guī)律性，巖石遇水軟化特性明顯。