PAGE1巖石的物理性質(zhì)及工程分類1.1巖土體的特性1.1.1巖土體是地殼的物質(zhì)組成。巖體是地殼表層圈層，經(jīng)建造和改造而形成的具一定組分和結(jié)構(gòu)的地質(zhì)體。巖(石)體的特性巖石是由礦物的組成的，按成因巖石可劃分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖。成因類型不一樣，差別也很大，因此，工程性質(zhì)極為多樣。1）巖漿巖的性質(zhì)巖漿巖具有較高的力學(xué)強度，可作為各種建筑物良好的地基及天然建筑石料。但各類巖石的工程性質(zhì)差異很大，如：深成巖具結(jié)晶聯(lián)結(jié)，晶粒粗大均勻，孔隙率小、裂隙較不發(fā)育，巖塊大、整體穩(wěn)定性好，但值得注意的是這類巖石往往由多種礦物結(jié)晶組成，抗風(fēng)化能力較差，特別是含鐵鎂質(zhì)較多的基性巖，則更易風(fēng)化破碎，故應(yīng)注意對其風(fēng)化程度和深度的調(diào)查研究。(1)侵入巖：是巖漿在地下緩慢冷凝結(jié)晶生成的，礦物結(jié)晶良好，顆粒之間連接牢固，多呈塊狀構(gòu)造。因此，侵入巖孔隙率低、抗水性強、力學(xué)強度及彈性模量高，具有較好的工程性質(zhì)。常見的侵入巖有花崗巖、閃長巖及輝長巖等。從礦物上看，石英、長石、角閃石及輝石的含量越多，巖石強度越高，云母含量增加使巖石強度降低。從結(jié)構(gòu)上看，晶粒均勻細小的巖石強度高，粗粒結(jié)構(gòu)及斑狀結(jié)構(gòu)巖石強度相對較低。

(2)噴出巖：是巖漿噴出地表后迅速冷凝生成的，由于地表條件復(fù)雜，使噴出巖具有很不相同的地質(zhì)特征。具有隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、致密塊狀構(gòu)造的粗面巖、安山巖、玄武巖等，工程性質(zhì)良好，其強度甚至可大于花崗巖。但當這類巖石具有明顯的流紋、氣孔構(gòu)造或含有原生節(jié)理時，工程性質(zhì)變差，孔隙度增加，抗水性降低，力學(xué)強度及彈性模量減小。在具體評述巖漿巖的工程性質(zhì)時，還必須充分考慮它的節(jié)理發(fā)育程度及風(fēng)化程度。

2）沉積巖的性質(zhì)碎屑巖的工程地質(zhì)性質(zhì)一般較好，但其膠結(jié)物的成分和膠結(jié)類型影響顯著，如硅質(zhì)基底式膠結(jié)的巖石比泥質(zhì)接觸式膠結(jié)的巖石強度高、孔隙率小、透水性低等。此外，碎屑的成分、粒度、級配對工程性質(zhì)也有一定的影響，如石英質(zhì)的砂巖和礫巖比長石質(zhì)的砂巖為好。(1)碎屑巖：是碎屑顆粒被膠結(jié)構(gòu)膠結(jié)在一起而形成的巖石。它的工程性質(zhì)主要取決于膠結(jié)物成分、膠結(jié)方式。從膠結(jié)物成分看，按硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)、粘土質(zhì)的順序，強度依次降低。從膠結(jié)方式看，基底式膠結(jié)的巖石膠結(jié)緊密，強度較高，受膠結(jié)物成分控制；孔隙式膠結(jié)巖石的工程性質(zhì)與碎屑顆粒成分、形狀及膠結(jié)物成分有關(guān)，變化很大；接觸式膠結(jié)巖石的孔隙度大，透水性強，強度低。

(2)粘土巖：是工程性質(zhì)最差的巖石之一。粘土巖強度低、抗水性差、親水性強。當粘土巖有較多節(jié)理、裂隙時，一旦遇水浸泡，工程性質(zhì)迅速惡化，常產(chǎn)生膨脹、軟化或崩解。在常見的三類粘土礦物中，富含蒙脫石的粘土巖工程性質(zhì)(3)化學(xué)巖和生物化學(xué)巖：化學(xué)巖中最常見的是石灰?guī)r和白云巖類巖石，這類巖石一般情況下工程性質(zhì)良好。它們具有足夠高的強度和彈性模量，有一定的韌性，是較好的建筑材料。但要特別注意它們是否被溶蝕，形成了對工程建筑不利的溶隙和空洞。此外，化學(xué)巖中的石膏巖或碳酸鹽類巖石中的石膏夾層、石膏成分，工程性質(zhì)都是很差的。它們強度較低，吸水膨脹，可溶性較大，溶于水后生成有害的硫酸，必須給予足夠重視。生物化學(xué)巖中常見的煤層及常與之共生的煤系地層，工程性質(zhì)較差，要注意地下工程中常常遇到的瓦斯問題。

3）變質(zhì)巖的性質(zhì)變質(zhì)巖的工程性質(zhì)與原巖密切相關(guān)，往往與原巖的性質(zhì)相似或相近。一般情況下，由于原巖礦物成分在高溫高壓下重結(jié)晶的結(jié)果，巖石的力學(xué)強度較變質(zhì)前相對增高。但是，如果在變質(zhì)過程中形成某些變質(zhì)礦物，如滑石、綠泥石、絹云母等，則其力學(xué)強度(特別是抗剪強度)會相對降低，抗風(fēng)化能力變差。動力變質(zhì)作用形成的變質(zhì)巖(包括碎裂巖、斷層角礫巖、糜棱巖等)的力學(xué)強度和抗水性均甚差。(1)具有片理構(gòu)造的變質(zhì)巖：片巖、千枚巖及板巖的片理構(gòu)造發(fā)育，工程性質(zhì)具有各向異性。千枚巖、滑石片巖、綠泥石片巖、石墨片巖等巖石強度低，抗水性很差，特別是沿這些巖石的片理或節(jié)理面，抗剪、抗拉強度很低，遇水容易滑動，沿片理、節(jié)理容易剝落。

片麻巖片理構(gòu)造不太發(fā)育，當石英、正長石含量較多時，工程性質(zhì)比較好。但是，由于片麻巖多為年代久遠的巖石，要注意其受構(gòu)造運動影響而破碎和風(fēng)化程度。

(2)塊狀構(gòu)造變質(zhì)巖：常見的是石英巖和大理巖，除大理巖微溶于水外，它們都是結(jié)晶連接、礦物成分穩(wěn)定或比較穩(wěn)定的單礦物巖石。強度高，抗風(fēng)化能力強。有良好的工程性質(zhì)。

(3)由動力變質(zhì)作用形成的巖石：由動力地質(zhì)作用形成的巖石一般較破碎，強度差、裂隙發(fā)育，常形成滲水通道和滑動面。物理性質(zhì)指標巖石的膨脹性是指巖石浸水后體積增大的性質(zhì)。某些含粘土礦物（如蒙脫石、水云母及高嶺石）成分的軟質(zhì)巖石，經(jīng)水化作用后在粘土礦物的晶格內(nèi)部或細分散顆粒的周圍生成結(jié)合水溶劑膜（水化膜），并且在相鄰近的顆粒間產(chǎn)生楔劈效應(yīng)，只要楔劈作用力大于結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)力，巖石顯示膨脹性。大多數(shù)結(jié)晶巖和化學(xué)巖是不具有膨脹性的，這是因為巖石中的礦物親水性小和結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)力強的緣故。如果巖石中含有絹云母、石墨和綠泥石一類礦物，由于這些礦物結(jié)晶具有片狀結(jié)構(gòu)的特點，水可能滲進片狀層之間，同樣產(chǎn)生楔劈效應(yīng)，有時也會引起巖石體積增大。巖石膨脹大小一般用膨脹力和膨脹率兩項指標表示，這些指標可通過室內(nèi)試驗確定。目前國內(nèi)大多采用土的固結(jié)儀和膨脹儀的方法測定巖石的膨脹性。5)巖石的崩解性巖石的崩解性是指巖石與水相互作用時失去粘結(jié)性并變成完全喪失強度的松散物質(zhì)的性能。這種現(xiàn)象是由于水化過程中削弱了巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)聯(lián)絡(luò)引起的。常見于由可溶鹽和粘土質(zhì)膠結(jié)的沉積巖地層中。1.4.1巖體的工程分類巖體工程分類既是工程巖體穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)，也是評價巖體工程地質(zhì)條件的一個重要途徑。巖體工程分類實際上是通過巖體的一些簡單和容易實測的指標，把工程地質(zhì)條件和巖體的力學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來，并借鑒已建工程設(shè)計、施工和處理等方面成功與失敗的經(jīng)驗教訓(xùn)，對巖體進行歸類的一種工作方法。其目的是通過分類，概括地反映各類工程巖體的質(zhì)量好壞，預(yù)測可能出現(xiàn)的巖體力學(xué)問題。為工程設(shè)計、加固、建筑物選型和施工方法選擇等提供參數(shù)和依據(jù)。目前國內(nèi)外已提出的巖體分類方案得到大家共識的有數(shù)