巖石性質影響因素

巖體的內在特點——

巖體的礦物成分和結構外部條件——水的影響、作用力的特點、溫度、地應力等因素巖石力學性質主要是指巖石的變形特征及巖石的強度。影響巖體力學性質的主要因素巖石力學性質及影響因素

對任何工程現象來說，只有將某些因素影響下的巖石力學性質逐一進行研究，才能認識到哪些是主要影響因素，哪些是次要因素。從而得出某些參數，建立巖石的本構方程和破壞準則，為進一步研究分析提供一定模式與依據。要研究這些復雜因素對巖石力學性質的影響，只能在實驗室內嚴格控制某些因素的情況下進行。然后將所得結果應用到實踐中去驗證，修正，直到與實際相符。

1.對于顆粒間聯結很強的巖石，礦物本身強度的高低并不起主要作用；如果巖石的粒間聯結較弱，礦物成分對巖石強度有影響；礦物成分的影響通過大量試驗資料，總結出下列規律：例如：雖然黑色礦物的強度較淺色礦物的強度為低，但新鮮的基性和超基性巖石（黑色礦物含量高）比酸性巖石的強度高。黑色礦物——橄欖石、輝石、角閃石、黑云母等淺色礦物——基性斜長石、酸性斜長石、鉀長石、石英等2.碎屑沉積巖膠結物的成分對其強度的影響（硅質—鐵質—鈣質—泥質）3.粘土礦物的種類和含量對巖石強度，尤其是對巖體中結構面填充物強度有極大影響。聯結性質膠結物成分膠結類型聯結程度聯結質量——吸引力的大小，主要取決于相鄰質點的距離和吸引力的特性聯結數量——聯結面積的大小，顆粒大小，形狀，膠結類型。例如細粒巖石的力學性能總是高于由粗粒組成的風化程度相同的同類巖石結構的影響顆粒間的牢固聯結是巖石的一種重要結構特征。從工程地質觀點，巖石顆粒間的聯結特征包括——巖石力學性質圍壓溫度孔隙流體時間彈性變形：巖石在外力作用下發生變形，當外力解除后，又完全恢復到變形前的狀態，該變形稱為彈性變形。特點：應力和應變成正比，符合虎克定律。 σ=Ee E—彈性模量/楊氏模量塑性變形：隨著外力繼續增加，變形繼續增大，當應力超過巖石的彈性極限后，再將應力撤去，變形巖石已不能完全恢復原來的形狀，保留一定的永久變形，該變形稱為塑性變形。巖石變形的應力－應變曲線1.圍壓增大圍壓的效應有兩方面：增大了巖石極限強度；增大了巖石的韌性。

巖石在地下一般處于三向應力狀態，為了模擬這種狀態下的力學性質，一般在室內進行巖石三軸應力實驗三軸應力實驗可分為常規三軸應力實驗（σ1≠σ2=σ3）及真三軸應力實驗（σ1≠σ2≠σ3)兩種，目前大多數三軸應力實驗實驗屬于常規三軸應力實驗。常規三軸應力實驗，通常將一定尺寸圓柱形巖心試件用橡皮套或金屬箔包好，放置在三軸壓力機的高壓釜內，四周通過液體或氣體加載，(這個力就是σ3

用來模擬圍壓)由活塞施加軸向載荷進行實驗。采用差應力σ1-

σ3為直角坐標系的縱軸，以軸向應力ε為橫軸，繪制出應力一應變曲線。2.溫度溫度是影響巖石力學性質和流變強度的重要因素。溫度的升高使巖石的韌性增大，屈服強度降低；溫度升高和圍壓增加，導致巖石從脆性向韌性過渡，孕育著發震層；3.流體（fluid）孔隙流體對巖石力學性質影響表現為兩個方面：物理方面影響和化學方面影響。當巖石中流體含量增加時，巖石強度降低。流體促使礦物在應力作用下的溶解和重結晶，從而促使塑性變形；產生孔隙流體壓力效應：地殼中流體孔隙壓力（靜水壓力）大約為靜巖壓力的40％。在變形過程中孔隙壓力（Pp）的作用會抵消圍壓（Pc）的作用，對變形實際起作用時有效圍壓（Pe）Pe=Pc-Pp（課本第35頁表1—10）有效壓力（Pe）降低，使巖石易于破裂，強度降低。4.時間與實驗室巖石力學研究不同，地質條件的巖石變形時間很長，一個造山帶變形要經歷幾百萬年才完成。應變速率的影響（?=ε/t）?降低，材料強度降低，向韌性方向轉變隕石的碰撞或地震是快速?阿爾卑斯山變形速率10-12/s-10-14/s左右時間對巖石蠕變和松