岩体的工程性质岩体工程性质指标

可通过三个途径取得：①试块室内试验；②野外原位试验；③工程作用下岩体变形的原型观测。不论通过那种途径，都必须与岩体的地质特性，即岩性、结构、环境条件的研究相结合。试块室内试验、野外原位试验以及原型观测所取得的资料都只能代表试验、观测地点某一地质单元的工程性质。因此，综合性地质分析是岩体的工程性质研究的基础，贯穿于研究工作的始终（见岩体力学试验和测试）。2100433B

主要指地应力及地下水作用。随地应力增高，变形模量和强度随之增高，岩体结构的影响也逐渐消失。地下水的影响表现在两个方面:①孔隙-裂隙水压力作用；②软化作用。随着孔隙－裂隙水压力增大或含水量增加，岩体变形模量和抗压强度将显著降低。对于软弱岩体，这一效应尤为明显。岩体中温度作用也是很可观的，岩体中应力随温度升降而增减，它是表层岩体中地应力的一个组成部分，同时，也是岩体物理风化的一个重要因素。

在工程应用中分为定性的和定量的两类。定性指标可用于规划和初步设计阶段技术方案比较和经济概算，如评价岩体质量、岩体工程地质评价和分类及工程地质条件的对比等。定量指标可用于技术设计和施工图设计阶段的岩体的力学与分析计算工作，如分析岩体在工程作用下的变形、破坏、渗漏及其对工程稳定性的影响等。

岩体成分多种多样，使岩体的工程性质差异很大（见岩石和岩体）。如石英岩抗压强度可达数千兆帕，而软弱的粘土岩抗压强度则低至数兆帕。这种差异还在很大程度上与其中的软弱物质和胶结物有关。如云母类矿物对岩浆岩和变质岩的强度有较大的影响，亲水性很强的粘土矿物对沉积岩强度和变形性也有很大影响。当岩体内湿度变化时，易使岩体力学性质发生变化。沉积岩岩体的力学性质，很大程度上决定于其胶结物的性质,按胶结强度大小依次为:矽质、铁质、钙质、粘土质。其抗风化能力大体亦是如此。矽质胶结的岩石强度极高，抗风化能力极强，不易受环境因素变迁的影响；而粘土质的岩石强度较低，抗风化能力很弱。

岩体结构　在断层、节理、层理、片理等结构面切割下，易形成不连续结构。对岩体变形、破坏等工程性质有很大影响。被节理、裂隙等结构面切割的碎裂岩体的工程性质远远低于岩块的工程性质，且具有明显的各向异性。

在天然岩体中设计和建造各种工程构筑物时所必须掌握的岩体物理、力学等工程特性。常以下列指标表达：①物理性质指标：比重、比热、热传导系数、热膨胀系数、电阻率、吸水率、饱水率、渗透系数、波导性等；②状态指标：容重、孔隙或裂隙率、孔隙比、完整性系数、含水量、饱和度、风化程度指数等；③力学性质指标：弹性模量、泊松比、结构面法向刚度、剪切刚度、粘滞系数、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等；④易变性指标：浸水软化系数、抗冻稳定性系数等；⑤化学指标：溶解度等；⑥岩体质量指标：有效岩心采取率、岩体质量系数等。

黄土的工程性质　一般分为新黄土和老黄土两大类，其性质也有显著差异（见黄土地区筑路、路基设计）。

软土的工程性质　软土一般指压缩性大和强度低的饱和粘性土，多分布在江、河、海洋沿岸、内陆湖、塘、盆地和多雨的山间洼地。软土的孔隙比一般大于1.0,天然含水量常高出其液限，不排水抗剪强度很低，压缩性很高，因而常需加固处理。最简单的方法是预压加固法（见预压法）。软土强度的增加有赖于孔隙压力的消失，因而在地基中设置砂井以加快软土中水的排出，这是最常用的加固方法之一。预压加固过程中通过观测地基中孔隙水压力的消失来控制加压，这是保证施工安全和效率的有效方法。此外，也可用碎石桩（见振冲法）和生石灰桩等加固软土地基。

膨胀土的工程性质　粘土中的粘土矿物（主要是蒙脱石），当遇水或失水时，将发生膨胀或收缩，引起整个土体的大量胀缩变形，给建筑物带来损害（见膨胀土地基）。

多年冻土的工程性质　高纬度或高海拔地区，气温寒冷，土中水分全年处于冻结状态且延续三年以上不融化冻土称多年冻土。冻土地带表层土随季节气温变化有冻融交替的变化，季节冻融层的下限即为多年冻土的上限，上限的变化对建筑物的变形和稳定有重大影响（见冻土地基、多年冻土地区筑路）。

盐渍土的工程性质　见盐渍土地区筑路。

红粘土的工程性质　热带和亚热带温湿气候条件下由石灰岩、白云石、玄武岩等类岩石风化形成的残积粘性土。粘土矿物主要是高岭石，其活动性低。中国红粘土的特点一般是天然含水量高、孔隙比大，液限和塑性指数高，但抗水性强,压缩性较低,抗剪强度也较高，可用作土坝填料。2100433B

应变关系　土的变形和强度是土的最重要的工程性质。60年代以前，在工程上通常分别确定土的变形和强度指标，不考虑强度与变形间的相互影响。因为土的应力-应变关系是非线性的并具有弹塑性、 甚至粘弹塑性特征，而当时的计算技术，尚无法进行分析。随着计算机和数值分析法的普及,已可能把土的应力-应变关系纳入土工建筑物的分析计算中。正常固结粘土和松砂的剪应力和轴向应变的曲线呈双曲线型，在整个剪切过程中，土的体积发生收缩，这类土具有应变硬化的特性。 超固结粘土和密实砂的应力-应变曲线则有峰值，其后应变再增大时,则土的强度下降,最后达稳定值。剪切过程中,土的体积先有轻微压缩,随后即不断膨胀，这类土具有应变软化的特征。为了使用数学方程描述各类土的应力-应变特性,现已有各种非线性弹性、弹塑性和粘弹塑性模型。利用这些模型和数值分析法，可以分析一些复杂边界条件和不均质土体的变形和稳定问题。但是这些模型中所对应的土的参数,目前尚难正确测定,土体的原始应力状态也难确定，因而还难于在工程中普遍应用。