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岩石水力学性质

/hydraulic properties of rock/
条目作者王媛

王媛

最后更新 2024-12-05
浏览 162
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岩石与水作用时所表现出的与水有关的性质与状态。

英文名称
hydraulic properties of rock
所属学科
土木工程

岩石水力学性质包括渗透性、膨胀性、崩解性及软化性等。

渗透性。水压力作用下,岩石的孔隙和裂隙透过水的能力,采用渗透系数作为指标。长期以来有关渗流的研究基本集中在孔隙介质中的渗流,并假定它服从达西定律,对于裂隙介质中的渗流研究则很不成熟,一般认为是非达西流。根据达西定律,认为大部分情况下岩石内水的渗流速度v与水力坡降i成正比。渗透系数的物理意义是介质对某种特定流体的渗透能力,因此,对于水在岩石中渗流来说渗透系数的大小就取决于岩石的物理特性和结构特性,例如岩石中孔隙和裂隙的大小、开启程度以及连通情况等,岩石的渗透系数可在现场或实验室内通过实验确定,实验过程如图所示。

渗透系数测量示意图渗透系数测量示意图

膨胀性。岩石浸水后体积增大的性质。这是由于某些含黏土矿物(如蒙脱石、水云母及高岭石)成分的软质岩石,经水化作用后在黏土矿物的晶格内部或细分散颗粒的周围生成结合水溶剂膜,并且在相邻近的颗粒间产生楔劈效应,只要楔劈作用力大于结构联结力,岩石显示膨胀性。岩石膨胀性大小一般用膨胀力和膨胀率两项指标表示,这些指标可通过室内试验确定,目前国内大多采用土的固结仪和膨胀仪的方法测定岩石的膨胀性,常用试验方法有平衡加压法、压力恢复法、加压膨胀法。

崩解性。岩石与水相互作用时失去黏结性并变成完全丧失强度的松散物质的性能。这种现象是由于水化过程中削弱了岩石内部的结构联络引起的。岩石崩解性一般用岩石的耐崩解性指数表示,这项指标可以在实验室内通过干湿循环试验确定。

软化性。岩石与水相互作用时降低强度的性能,软化作用的机理也是由于水分子进入粒间间隙而削弱颗粒间连接造成的,岩石的软化性与其矿物成分,粒间连接方式、孔隙率以及微裂隙发育程度等因素有关,岩石的软化性高低一般用软化系数表示。

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