岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性 质称为岩石的软化性。软化学性主要决定于岩 石的矿物成分、结构和构造特征。黏土矿物含 量高、孔隙度大 、吸水率高的岩石，与水作 用容易软化而丧失其强度和稳定性。
• 软化性指标是软化系数(softening coefficient)： 在数值上，等于岩石在饱和状态下的极限抗压 强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用 小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的 强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。
• 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应
的应力e为弹性极限强度或比例极限。
膨胀试验仪器
岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
• （1）岩石的变形性质 • 岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。 • 1）弹性变形 • 岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原
有的形状及体积的变形称为弹性变形。
• 2）塑性变形 • 岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤
包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗 粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩
石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
• （2）重度(容重, unit weight）：指岩石单位体积的重
量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与 其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物 的比重，岩石的孔隙性及其含水情况。
性。表征岩石吸水性的指标有吸水率、饱和吸水率和 饱水系数。
• 岩吸入石水吸的水质率量（（wa，m0%-）ms是,g试）件与在试大件气固压体力质和量室（温ms条，件g）下
的比值，以百分数表示；--与孔隙度大小、孔隙张开 程度有关；吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸 湿、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水影响显著。
• 岩大值吸，石水以饱量百和（分吸m数水p表率ms示（，。wgs）a，与%）试是件试固件体在质强量制（状ms，态g下）的的最比
• 岩石饱水系数kw是指岩石吸水率与饱水率的比值，以
百分数表示。
•
一般岩石的饱水系数kw介于0.5～0.8之间。饱水
系数对于判别岩石的抗冻性具有重要意义。
• （6）岩石的软化性
去后不能完全恢复其原有的形状及体积的变形称为塑性 变形。
• 3）黏性变形 • 岩石在外力作用下变形不能在瞬间完成，并且应变速率
d/dt是应力的函数，即，应力随着应变速率d/dt的增
大而增大，当外力撤去后不能恢复其原有形状及体积的
变形称为黏性变形。
单轴压缩条件下岩石变形特征（曲线）
应 力
应变
• 单轴压缩条件下岩石变形特征（变形阶段划分）
• 岩石孔隙度的大小，主要决定于岩石的结构和构造，同 时也受外力因素的影响。--砾岩、砂岩等沉积岩孔隙度 大。
• （4）岩石的含水率
• 岩石的含水率（w，%）是试件在105～110℃下烘干至
恒g）量的时比所值失，去以的百水分的数质表量示（。m0-ms,g）与试件干质量（ms，
（5）岩水
• 3）第三变形阶段为图中BC段曲线，属于初级膨胀阶段，
岩石的应力—应变曲线为略向下凹的曲线，该曲线上C点 所对应的应力y为屈服极限。
• （7）岩石的抗冻性(frost resistance)
岩石孔隙中有水存在时，水一结冰，体积
膨胀，就产生巨大的压力，由于这种压力的作 用，会促使岩石的强度降低和稳定性破坏，岩 石抵抗这种压力作用的能力，称为岩石的抗冻 性。一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降 低率表示。抗压强度降低率小于20%～25%的 岩石，认为是抗冻的，大于25%的岩石，认为 是非抗冻性的。
•
岩石的崩解性是指由于吸水膨胀作用，致使岩石内
部出现非均匀分布的应力，加之有的胶结物被溶解掉，
因而造成岩石中颗粒及其集合体分散。
•
岩石耐崩解性指数（Id2，%）是试件在经过干燥和
浸水两个标准循环后，试件残留的质量（mr，g）与原质
量（ms，g）之比，以百分数表示。岩石耐崩解性试验主
要适用于黏土类岩石和风化岩石。
（8）岩石的膨胀性
•
膨胀性是指某些由黏土矿物组成的岩石浸水后，因黏
土矿物具有较强的亲水性，致使岩石中颗粒间的水膜增厚，
或者水渗入矿物晶体内部，从而引起岩石的体积或长度膨
胀。表征岩石膨胀性的指标有岩石自由膨胀率、岩石侧向
约束膨胀率和岩石膨胀压力等。
•
岩石自由膨胀率（VH）是岩石试件在浸水后产生的径
向变形（D，mm）和轴向变形（H，mm）分别与岩石
• 岩石孔隙中完全没有水存在时的重度，称为干重度。其大小 决定于岩石的孔隙性及矿物的比重。
• 岩石中的孔隙全被水充满时的重度，称为岩石的饱和重度。 • 一般来讲，重度大，说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石
的强度和稳定性也比较高。
• （3）岩石的孔隙性
• 岩石的孔隙性，反映岩石中各种孔隙(包括细微的裂隙) 的发育程度，对岩石的强度和稳定性产生重要的影响。 用孔隙度表示。孔隙度在数值上等于岩石中各种孔隙的 总体积与岩石总体积的比。用百分数表示。
工程地质-岩石及岩体的工程地 质性质
3.5.1 岩石的主要物理力学性质
1、岩石的主要物理性质指标 2、岩石的主要力学性质指标 3、影响岩石工程性质的因素
• 1、岩石的主要物理性质(physical properties)指标
• （1）比重(相对密度)(specific gravity)：岩石固体(不
试件直径（D，mm）和高度（H，mm）之比，以百分数
表示。岩石侧向约束膨胀率（VHP）是岩石试件在有侧限
条件下，轴向受有限荷载时，浸水后产生的轴向变形
（H1，mm）与试件原高度（H，mm）之比，以百分数 表示。岩石膨胀压力（Ps，MPa）是岩石试件浸水后保持
原体积不变所需的压力。
（9）岩石的耐崩解性