爆破工程地质及岩石与构件材料的性质(10) - 雅安市经济和信息化局
爆破工程地质及岩石与构件材料的性质(10)
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土(岩)的物理特性
土(岩)有三个基本物理特性,即平均密度、固体颗粒的密度和含水量,亦称为三个基本指标,可由试验方法测定。其它物理特性(指标),如干密度、孔隙率、空隙比和饱和度等,可用基本指标推算得出。
(1)、平均密度:即按三相介质考虑的密度,用0表示:
0=11+22+33=m/v (1-2-1)
式中,1、2、3─单位体积中包含的固相、液相、气相物质体积;
1、2、3─固相、液相、气相物质的密度;
m─三相物质的总质量;
V─对应上述总质量的总体积。
土(岩)密度一般在(1.1~3.0)×103kg/m3之间,常见几种土岩的密度见表(1-2-1)。随着密度的增加,土(岩)的强度和抵抗爆破作用的能力通常会增加,破碎和移动土(岩)所消耗的能量也增加。
(2)、固体颗粒的密度:固体颗粒的质量m1与其体积1之比。即
1=m1/1 (1-2-2)
(3)、含水量:孔隙中水的质量与固体颗粒的质量之比。用W表示:
W=22/11×100% (1-2-3)
对于土,当含水量不同时,可处于固体状态、塑性状态和液体状态。土从固体状态转变为塑性状态的分界含水量称为塑限(WP);从塑性状态转变为液体状态时的分界含水量,称为液限(WT);液限与塑限的差值称为塑性指数(Wn=WT-WP)。根据塑性指数可以划分粘土种类:当1Wn7,为亚砂土;当7Wn17,为亚粘土;当Wn17,为粘土。
(4)、干密度:天然结构的土(岩),其单位体积内固体颗粒的质量(不包括水),亦称骨架密度,用G表示:G=11 (1-2-4)
表1-2-1 几种岩土的孔隙率、密度和容重
岩 石 名 称 孔隙率(%) 密度(103kg/m3)
花岗岩
玄武岩
辉绿岩
石灰岩
白云岩
砂 岩
页 岩
板 岩
片麻岩
大理岩
石英岩
粘 土
砂 子 0. 5~1.5
0.1~0.2
0.6~1.2
5.0~20
1. 0~5.0
5.0~25
10~30

0.5~1.2
0.5~2.0
0.1~0.8
45
30~50 2.6~2.7
2.8~3.0
2.85~3.0
2.71~2.85
2. 5~2.6
2.58~2.69
2.2~2.4
2.3~2.7
2.9~3.0
2.6~2.7
2.65~2.9
1.6~2.1
1.5~1.7

(5)、孔隙率:单位体积中的孔隙体积,用p表示:
p=2+3 或 p%=(2+3)×100% (1-2-5)
土(岩)的孔隙率在0.1%~50%之间变化,常见硬岩的空隙率一般在1%~20%之间(几种岩土的孔隙率见表1-2-1)。土岩受压时,其孔隙率减小,例如孔隙率为50%的粘土受压时孔隙率可减小到7%。随着孔隙率的增加,土岩中冲击波和应力波的传播速度亦随之降低。土岩的可压缩性也就是其体积变小的可能性,土岩体积的压缩主要是靠土岩中孔隙的缩小。可压缩性的绝对值与土岩的孔隙率大小有关,亦与压力荷载的大小及荷载作用时间有关。此外,含水量对土岩的压缩可起到润滑作用,当土岩中含水量达到某一值时,土岩的爆破压缩效果最好,此时的含水量称为最佳含水量。
 

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