岩石的水理性质

二、岩石的水理性质

岩石的水理性质,是指岩石与水作用时有关的性质,主要有岩石的透水性、给水性、溶解性、软化性、泥化性和崩解性等。

(1)岩石的透水性岩石允许水通过的能力,称为岩石的透水性。岩石透水性的大小,主要取决于岩石中空隙的大小和连通情况,其次才是空隙率的大小。岩石的透水性常用渗透系数(K)和透水率(q)来表示。它们分别采用钻孔抽水试验和压水试验方法来测定。渗透系数等于水力坡度为1 时,水在岩石中的渗透速度,其单位用m/d或cm/s 表示。透水率是指在1MPa压力下,压入1m试段中每分钟的水量,以L/min计,其单位为Lu(吕容)。

根据透水性的不同将岩石分为:极微透水、微透水、弱透水、中等透水、强透水、极强透水岩石等6 类(见表1-11)。工程上,一般将极微透水的岩土层作为隔水层。

表1-11 岩石透水性分级表

(引自《水利水电工程地质勘察规范》GB50287—99)。

(2)岩石的给水性饱水岩石在重力作用下能自由排出一定水量的性能,称为岩石的给水性。衡量岩石给水性的指标是给水度(μ)。给水度是指饱水岩石能自由流出水的体积与岩石总体积之比,通常用百分数表示,即

岩石的给水性与透水性成正比。岩石透水性越强,其给水度值越大。松散沉积物的给水度值见表1-12。

表1-12 松散沉积物的给水度经验值

(3)岩石的溶解性溶解性是指岩石溶解于水的性质,常用溶解度或溶解速度表示。在自然界中常见的可溶性岩石有岩盐、石膏、石灰岩、白云岩及大理岩等。岩石的溶解性不但与岩石的化学成分有关,而且还和水的性质有很大的关系。如淡水一般溶解力很小,而富含侵蚀性CO2 的水,则对碳酸盐岩具有较大的溶解能力。

(4)岩石的软化性软化性是指岩石在水的作用下,其强度及坚固性降低的一种性质,通常用软化系数表示。软化系数是岩石的湿抗压强度与干抗压强度之比值,即

式中Kd——岩石的软化系数(无量纲量);

Rb——岩石的湿抗压强度,kPa;

Rc——岩石的干抗压强度,kPa。

一般裂隙发育,风化严重,含有大量粘土矿物的岩石极易软化。软化系数也是评价岩石抗风化和抗冻性的间接指标。一般认为软化系数大于0.75 的岩石是软化性弱,抗风化、抗冻性强的岩石。

(5)岩石的泥化性与崩解性岩石的泥化与崩解,主要是粘土岩及粘土质岩石所具有的一种性质。泥化是指粘土质岩石与水作用后,变成可塑状态,即形成塑性泥。崩解是指粘土质岩石与水作用后,由于吸水使其体积膨胀,从而降低了颗粒之间的粘结力,使岩石产生崩散解体的现象。含蒙脱石的岩石极易产生崩解,如斑脱土、膨润土等。此外,富含碳酸钙的黄土,遇水浸湿后,土体强烈崩解,湿陷明显。