‘壹’ 岩石的物理力学性质有哪些
1岩石的物理性质
容重、含水量、坚固性、弹性、塑性、韧性、碎涨性、流变性、孔隙度、密度,容重 、渗透性、声波速度（在岩石中的传播速度)等等.
2岩石力学性质
2.1非限制压缩强度
2.2点荷载强度
2.3 三轴压缩强度
2.4拉伸强度
2.5剪切强度
2.6全应力—应变曲线及破坏后强度
‘贰’ 岩、矿石的热物理性质
（一）热流密度与热导率
热流密度（q）即单位时间内流过单位面积的热量。它是一个以温度降低方向为正向的矢量。根据稳定热传导原理，热流密度等于岩石的热导率与相应地温梯度的乘积，即
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式中：κ为岩石的热导率；z为深度；负号表示热流向上，由高温处流向低温处。q的国际单位为毫瓦/米2（mW/m2）或瓦/米2（W/m2）。在过去很多文献中，是以CGS制单位，表示为微卡/（厘米2·秒）［μcal/（cm2·s）］，称为热流单位（符号HFU），其换算关系为
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热导率（κ）是表征岩石导热能力的一个重要物理量。它的物理意义是，沿热传导方向，单位厚度（l）岩石两侧温度差为1℃（或1K）时，在单位时间内通过单位面积的热 量。表达式为
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热导率也是热流密度与地温梯度之间的比例系数。热导率κ的国际通用单位为瓦/（米·开）［W/（m·K）］。K（开尔文）为热力学温标单位。
由表6-1可见，各种矿物的热导率都有一个确定的值。但由造岩矿物组成的岩石却无定值，而有一个较大的变化范围（图6-2），松散的物质如干砂、干黏土和土壤的热导 率最低；湿砂、湿黏土及某些热导率低的岩石具有相近的热导率；沉积岩中，页岩、泥岩 的热导率最低，砂岩、砾岩的热导率变化范围大，石英岩、岩盐和石膏的热导率最大；岩 浆岩、变质岩及火山岩的热导率为（1.8～5.1）W/（m·K）。
表6-1 某些造岩矿物的近似热导率（30℃时）
（据沈显杰等，1988）
图6-2 各类岩石的热导率
影响岩石热导率的因素很多，主要有岩石的成分、结构、温度、湿度和压力等。在致密的岩石中，造岩矿物的性质对岩石的热导率起主要控制作用，热导率高的矿物含量越 高，岩石的热导率也越高；除矿物成分外，孔隙度和湿度对岩石热导率也有较大的影响，岩石热导率一般随孔隙度的增加而降低，随湿度的增加而增加；另外，岩石的热导率还具 有各向异性的特点，热流方向平行于层理、片理等结构面时热导率较高，垂直于这些结构 面时则较低；温度和压力对地壳上部岩石的热导率影响极小，一般可忽略不计，但在研究 地壳深部热状态时却很重要。
（二）比热容与热容
1克（g）岩石每增温1℃（或1K）所需的热量称为该岩石的比热容（c）。其计算公
式为
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式中：m为岩石物质的质量； 为物质吸收的微小热量dQ与其上升温度dT之比，称 为热容。热容的单位为焦/（米3·开）［J/（m3·K）］。比热容的单位为焦/（千克·开）［J/（kg·K）］。
大部分岩石和有用矿物的比热容变化范围都不大，一般为586～2093J/（kg·K），由 于水的比热容较大（15℃时为4186.8 J/（kg·K）），因此，随着岩石湿度的增加，其比热 容也有所增加。沉积岩如黏土、页岩、灰岩等，在自然条件下都含有一定量的水分，其比 热容稍大于结晶岩，前者为786～1005J/（kg·K），后者为628～837J/（kg·K）。
（三）热扩散率
岩石的热扩散率（λ）是一个综合性参数，它反映岩石的热惯性特征，即在受热或冷却时各部温度趋于一致的能力。其表达式为
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式中：k为热导率；c为比热容；ρ为密度。热扩散率的单位为米2/秒（m2/s）。
岩石的热扩散率主要与其热导率及密度有关，比热容因数值变化不大，对热扩散率影响较小。
岩石的热扩散率随深度的增加而增加，随湿度的增高而略有减小。对层状岩石来说，热扩散率具有各向异性特点，即顺岩石层理方向比垂直层理方向要高。
（四）放射性生热率
放射性生热率（A）为单位体积岩石中所含的放射性元素在单位时间内由衰变所释放的热量。其表达式为
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式中：Q为热量；V为体积；t为时间。放射性生热率A的单位为瓦/米3（W/m3）。
‘叁’ 岩石的物理性质指标有哪些
岩石物理性质指岩石的力学、热学、电学、声学、放射学等特性参数和物理量。
岩石的物理性质包括：颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口、脆性和延展性、弹性和挠性、相对密度、磁性、发光性、电性、其它性质。在力学特征中包括渗流特性和机械特性。
‘肆’ 岩石的物理性质
岩石的物理性质主要包括密度、磁性（包括磁化率、磁化强度、剩余磁化强度以及剩余磁化强度同感应磁化强度的比值等）、电性（包括电导率、电容率、极化率等）、孔隙度、渗透率、弹性波速度、导热性、放射性、热学性质（热导率、热容）、硬度等。这里仅介绍几种对理解岩石过程和深部地质最重要的物理性质。
（一）密度
岩石的密度是岩石基本集合相（固相、液相和气相）的单位体积质量。岩石的密度取决于它的矿物组成、结构构造、孔隙度和它所处的外部条件。大多数造岩矿物如长石、石英、辉石等具有离子型或共价型结晶键，密度为2.2～3.5g/cm3（极少数达4.5g/cm3）。结晶键为离子－金属型或共价－金属型的矿物，如铬铁矿、黄铁矿、磁铁矿等密度较大，为3.5～7.5g/cm3。
侵入岩从长英质到超镁铁质，随着SiO2含量的减少和铁镁氧化物含量的增加，岩石的密度逐渐增大。岩石中金属矿物的含量增高，岩石的密度就增大。矿区花岗岩的密度有的高达2.7g/cm3以上。喷出岩的孔隙度比侵入岩大因而与相应的侵入岩相比密度要小。另外，沉积岩的密度是由组成沉积岩的矿物密度、孔隙度和填充孔隙气体和液体的密度决定的。变质岩的密度主要决定于其矿物组成。密度在重力勘探、油气储层中岩性识别、测井解释等方面应用广泛，此外对理论研究也很重要。
（二）磁性
岩石磁性是由岩石所含铁磁性矿物产生的磁性。常用的岩石磁性参数是磁化率、磁化强度、剩余磁化强度矢量，以及剩余磁化强度同感应磁化强度的比值。岩石的磁性主要决定于组成岩石的矿物的磁性，并受成岩后地质作用过程的影响。一般说，橄榄岩、辉长岩、玄武岩等超基性、基性岩浆岩的磁性最强；变质岩次之；沉积岩最弱。火成岩的磁性取决于岩石中铁磁性矿物的含量。结构构造相同的岩石，铁磁性矿物含量愈高，磁化率值愈大。铁磁性侵入岩的天然剩余磁化强度，按酸性、中性、基性、超基性的顺序逐渐变大；沉积岩的磁性主要也是由铁磁性矿物的含量决定的；变质岩的磁性是由其原始成分和变质过程决定的。
图4－15 火成岩的热导率与温度的关系（转引自Williams et al.，1979）
（三）热导率
热导率是物质导热能力的量度，是一个重要的物理量。符号为λ或k。其定义为：在物体内部垂直于导热方向取两个相距1m，面积为1m2的平行平面，若两个平面的温度相差1K，则在1s内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率，它既控制着稳态条件下地壳各层的地温梯度，又决定着诸如侵入体的冷却等非稳态的时间尺度。热导率定义为在稳态热传导条件下，热流密度（即通过单位面积的热流量）除以一维导热体中的温度梯度所得的商。硅酸盐熔体是热的不良导体，它们的热导率（图15）与两种传热体制有关，即正常晶格热传导和辐射热传递。随温度升高和晶格结构膨胀，前一种机制的作用降低，而后一种的增大。到达熔融范围内，两种效应趋于平衡，但在高温下基性岩浆的热导率通常以一个不断增大的速率降低，这种情况待续到1200℃。温度更高时，晶体或流体的暗度快速降低，辐射热传递增强，总的热导率就要高得多。更酸性的岩石，如安山岩和流纹岩，暗度较低，因而在低得多的温度范围内就显示了热导率的增大。
岩石的热导率取决于组成岩石的矿物和固体颗粒间的介质如空气、水、石油等的绝热性质。火成岩和变质岩的热导率相对于沉积岩来说变化范围不大，数值较高。侵入岩中，超基性岩的热导率较高，花岗岩次之，中间成分的侵入岩又次之。喷出岩的热导率比相应的侵入岩小。沉积岩的热导率变化范围大是热导率较低的孔隙充填物造成的。岩石和矿物的热导率与温度、压力有关系。一般说来，温度升高，热导率降低。
（四）热容
岩浆和火成岩的最具特色的热学性质之一是，它们比热容小，而熔融热或结晶热很大。热容（heat capacity）C的定义为C＝△Q/△T（δ－17）。即当一系统接受一微小热量△Q而温度升高△T时，比值△Q/△T即为该系统的热容C。比热容（specific heat capacity）c，则是单位质量的热容，亦即单位质量物质升高一度所需的热量，c＝C/m＝△Q/（m·△T）。熔融热或结晶热△HF是在液相、固相共存的温度下，使单位质量物质熔融或结晶所需增加或移出的热量。对大多数火成岩，常压下的比热容cp约为1255J/（kg·K）（Mcbirney，1984）。例如，玄武岩浆cp可取1214J/（kg·K），而酸性岩浆的cp可取1340J/（kg·K）（马昌前等，1994）。而熔融热或结晶热△HF的典型值约介于（2.5×105～4.2×105）J/kg之间。可见在相变温度下，使岩石熔融所需吸收（或放出）的热量，在其他温度时则能使这些岩石（或岩浆）温度改变200～300℃。
（五）弹性波速
横波（S）是指振动方向与传播方向相垂直的波，纵波（P）是指振动方向与传播方向相同的波。在岩石和矿物中传播的速度vP和vS是地球物理勘探中常用的两个参数。岩石中的波速取决于其矿物成分和孔隙充填物的弹性。对固体矿产、油气、工程中的地震勘探、垂直地震剖面（Vertical Seismic Profiling，VSP）等非常重要。
火成岩和变质岩的弹性波速度与岩石密度的关系接近于线性关系，密度越大，速度越高。火成岩和变质岩的含水饱和度增大时，vP变大，vS也变大，但不如vP的变化那样显着。气饱和岩石的vP比相应的水饱和岩石的vP小。片麻岩等片理发育的岩石，沿片理面测量的波速大于垂直片理面测量的波速，有时相差1倍以上。与结晶岩相比，沉积岩中的弹性波速度受孔隙度的影响很大，变化范围很宽。表4－11列出了一些火成岩的P波速资料，可见，在未蚀变的火成岩中，速度是比较高的，但火山碎屑岩和蚀变的火成岩，波速就变化很大。
表4－11 火成岩的波速
（据Schutter，2003）
‘伍’ 岩土体的一些基本物理、热物理性质
1.岩石的主要物理性质
天然岩石受地质环境的制约，常常表现为不均一性和各向异性的特点，在分析判别岩石的热物理性质时岩石的物理性质是基础。
（1）比重：岩石的固体颗粒重量与其同体积水在4℃时的重量之比称为岩石的比重（Δ）。
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式中：W——绝对干燥时岩石的重量；
Vs——岩石干燥重为W时其中固体颗粒的体积；
rω——水在4℃时的容重。
（2）容重：
岩石单位体积的重量称为容重，容重在不同的含水状态分为干容重、天然容重和饱和容重三种。
常用干容重（rd）作为容重的评价指标（单位：kg/m3）：
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式中：V——岩石体积；
G——岩石的重量。
（3）孔隙度：
岩石的孔隙体积与岩石的总体积的百分率（n）：
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式中：Vδ——岩石孔隙体积；
V——岩石总体积。
（4）孔隙比：
岩石中孔隙体积和岩石固体颗粒体积之比称孔隙比（ξ）。孔隙比ξ可由孔隙度直接计算求得：
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2.土的主要物理性质
（1）土的重量和含水量：常常要测试土的比重△s，天然容重γ，干容重rd和天然含水量ω。
（2）土的颗粒组分。
（3）土的水理性质：土与水相互作用显示的一系列性质，包括土的塑性、膨胀性、收缩性等。
表1-1碎石土分类
表1-2砂土与粘性土分类
注：①对砂土定名时，应根据粒径分组，从大到小由最先符合者确定；当其粒径小于0.005mm的颗粒含量超过全重的10%时，按混合土定名，如“含粘性土细砂”等。
② 砂质粉土的工程性质接近粉砂。
③ 粘质粉土的定名（或Ip＜12的低塑性土），当按Ip定名与颗分定名有矛盾时，应以颗分定名为准。
④ 塑性指数的确定，液限以76g圆锥仪入土深度10mm为准；塑限以搓条法为准。
⑤对有机质含量Q＞5%的土，可定名为：5%＜Q≤10%时，定为有机质土；10%＜Q≤60%时，定名为泥炭质土；Q＞60%时，定名为泥炭土。
一般来讲，影响岩石物理性质的因素有两大类：①内部因素；②外部因素。内部因素是指岩石的矿物成分、结构构造以及孔隙充填物的物理性质。外部因素主要是指岩石所处环境的温度、压力、埋深等。
3.岩石的主要热物理性质
目前，关于岩土体的热物理性质的研究尚缺乏系统的资料，通常由岩石的热物理性质代替，而岩土体通常比单一岩石要复杂得多。在地壳岩石的各种热物理性质中，最重要的是岩石的导热系数或热导率（λ）、岩石热阻系数或热阻率（ξ）、岩石比热（C）、岩石热容量（Cp）及岩石温度传导系数或热扩散系数（a）。
（1）岩石的导热系数或热导率（λ）。
表示岩石导热能力的大小，即沿热流传递的方向单位长度（l）上温度（e）降低一度时单位时间（T）内通过单位面积（s）的热量（Q）。按傅里叶定律，在热流量一定的条件下，通过热传导作用所流经的物质的热导率与温度梯度成反比，可用下式表示：
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岩石的热导率［λ，W/m·℃]在数值上等于单位温度梯度下，单位导热面积上的导热速率。它表征物质导热能力的大小（热阻力的倒数），通常用实验测定。
岩石的热导率取决于岩石的成分、结构、湿度、温度及压力等条件，即热导率是密度、温度、压力等的函数，其表达式为λ＝λ（ρ，t,P……）。
一般情况下，岩石的热导率随压力、密度、湿度的加大而增高，随温度的增高而减小，但地壳上部的温度和压力对岩石的热导率的影响极小。除矿物成分外，岩石的孔隙度和湿度对其热导率有较大影响，一般随孔隙度的增加而降低，随湿度的增加而增加。对于各向同性的均质材料来说，热导率可以用一个单一的数值来表征；对于各向异性的岩石而言，不同方向的热导率差别较大，在从事浅层地温能资源开发利用过程中，第四系松散沉积物各向异性的特点应引起足够重视。
在致密的岩石中，造岩矿物的性质对岩石的热导率起主要控制作用，如果岩石中具有高热导率的矿物含量越高，岩石的热导率也越高。近年来，为计算大地热流值，世界各地岩石热导率的实测数据日益增多，致密坚硬的岩石一般在实验室测量，而松散层沉积物主要是深海沉积及湖底沉积，多为就地测量。土壤热导率（λ）大小同样由土壤组成成分和比例决定。土壤水分热导率居中，土壤空气热导率最小，土壤固体导热率最大。
在所有的固体中，金属是最好的导热体。一般对纯金属热导率是温度的函数，用λ＝λ（t）表示，并且随温度的升高热导率降低。对于金属液体，热导率也是随温度的升高热导率降低。
对于非金属的热导率可以表述为是组成、结构、密度、温度、压力等的函数，表示为λ＝λ（组成，结构，密度，温度t、压强P……）。一般情况下，非金属的热导率随温度的升高和压力的提高而增大。
对大多数均质的固体，热导率与温度成线性关系：
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式中：λ——t℃值；
αt——温度系数，金属为负，非金属为正；
λ0——0℃值。
应予指出，在热传导过程中，物体内不同位置的温度各不相同，因而热导率也不同，在工程计算中，热导率可取平均温度下的数值，视作常数。
液体的导热系数一般0.1～0.7W/（m·℃），随温度升高而降低。气体的导热系数真空最小，是良好的绝热体，有利于保温，绝热，如热水瓶夹层抽真空保温。再如非金属保温材料，空气夹层的双层玻璃，弹松的棉被等具有良好的保温功能的实质是含有大量的空气。气体的导热系数随气体密度和温度的升高而增大。在相当大的压强范围内（P＞2000at或p＜20mmHg），压强对导热系数无明显影响。
综上所述，金属的热导率值最大，非金属次之，液体的较小，气体的最小，常见的岩石热导率值可从手册中查得。
（2）岩石热阻系数或热阻率（ξ）
是岩石导热系数或热导率的倒数（单位：m·℃/W），即
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由傅里叶热传导方程可推出以下关系式：
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当热流（q）不变时，地温梯度（ΔT/ΔZ）与热阻率（ξ）成正比。
岩石热阻率一般呈现如下规律：随着岩石密度的增大（随着埋深加大，同一类沉积物的密度会变大），岩石和某些矿层的热阻减小；岩石热阻随总湿度的增加而减小，其原因是水的热阻（2.00）大大小于空气的热阻（46.00），由于干岩石孔隙中充满着空气，故热阻大，对未胶结的松散岩石，当湿度增加到20%～40%时，热阻大致可降低6～7倍；岩石热阻随着岩石透水性的增强而显着减小，因含水层中热的传递方式除传导作用外，还有对流现象发生；在具有层状构造的岩石中，可以观测到各向异性现象，即沿层理方向的热阻比垂直于层理方向的热阻要低；岩石热阻随温度增高而略微增大。
（3）岩石比热（C）：加热一千克物质使其上升摄氏一度时所需的热量，即
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式中：C——岩石的比热，J/g·℃；
ΔQ——加热p克物质温度升高△t时所需要的热量（J/g·℃）与容重（kg/m3）的乘积，即
Cp=C·ρ
Cp单位为J/m3·℃。大部分岩石和有用矿物的比热，其变化范围都不大，一般介于0.59～2.1J/g·℃之间。由于水的比热较大（15℃时为4.2J/g·℃），因此，随着岩石湿度的增加，其比热也有所增加。沉积岩如粘土、页岩、砂岩、灰岩等在自然埋藏条件下，一般都具有很大的湿度，其比热稍大于结晶岩，前者为0.8～1.0J/g·℃，后者为0.63～0.84J/g·℃。
土壤的热容量（Cv）分重量热容量和容积热容量。气象常用容积热容量。1g物质温度升高（或降低）1℃所吸收（放出）的热量，称重量热容量（J/g·℃）;1cm3的物质温度升高（或降低）1℃所吸收（放出）的热量，称容积热容量（J/cm3·℃）。
土壤的热容量大小由土壤组成成分和比例决定。土壤水分热容量最大，温度不易升、降，如潮湿土壤。土壤空气热容量最小，温度易升、降，如干燥土壤。土壤固体热容量，居中。
（4）岩石温度传导系数或导温率（a）：又称热扩散系数，表示在非稳定热态下岩石单位体积在单位时间内温度的变化，即岩层中温度传播的速度，其关系式如下：
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式中：a——岩石温度传导系数，m2/h；
λ——岩石热导率，J/m·℃；
ξ——岩石热阻率，m·℃/W;
C——岩石比热，J/g·℃；
ρ——岩石的容重，g/m3;
Cp——岩石的单位热容量，J/m3·℃。
岩石温度传导系数或温度传导率是一个综合性参数，主要反映岩石的热惯性特征，在分析钻孔内温度平衡的形成条件和用人工场方法研究钻孔剖面时具有重要意义。岩石温度传导系数主要与岩石的热阻及其容重有关，并与它们成反比关系。同时，岩石温度传导系数随岩石湿度增加而增加，随温度的增高而略微减小。对层状岩石来说具有各向异性特点，岩石温度传导系数顺岩石层理方向比垂直层理方向要高。
综上所述，为了获得有关地球温度场的量的相关参数，除在野外进行地温、热传导等测量、采取原状样品外，还必须开展实验室工作，以测定岩石热导率、比热及温度传导系数等热物理性质。
‘陆’ 岩石有哪些物理性质
岩石的性质主要包括物理性质､力学性质､化学性质和热力学性质｡1物理性质工程上一般主要对石材的体积密度､吸水率和耐水性等有要求｡大多数岩石的体积密度均较大
‘柒’ 岩石有哪些物理力学性质
岩石的物理性质
容重、含水量、坚固性、弹性、塑性、韧性、碎涨性、流变性、孔隙度、密度,容重 、渗透性、声波速度（在岩石中的传播速度)等等.
岩石力学性质：非限制压缩强度，点荷载强度 ，三轴压缩强度，拉伸强度，剪切强度，全应力—应变曲线及破坏后强度。
岩石是由一种或几种矿物和天然玻璃组成的，具有稳定外形的固态集合体。由一种矿物组成的岩石称作单矿岩，如大理岩由方解石组成，石英岩由石英组成等；由数种矿物组成的岩石称作复矿岩，如花岗岩由石英、长石和云母等矿物组成，辉长岩由基性斜长石和辉石组成等等。没有一定外形的液体如石油、气体如天然气以及松散的沙、泥等，都不是岩石。
岩石是组成地壳的物质之一，是构成地球岩石圈的主要成分。其中，长石是地壳中最重要的造岩成分，比例达到60%，石英则是数量第二多的矿石。
岩石根据其成因、构造和化学成分分类，大多数岩石含有二氧化硅（SiO2），而74.3%的地壳成分都是后者。岩石中硅的含量是决定岩石属性的重要因素之一。
岩石是人类早期工具的重要来源，在人类进化中具有重要意义。因此，人类的第一个文明时期被称为石器时代。岩石一直是人类生活和生产的重要材料和工具。
‘捌’ 岩石的物理性质有哪些
(1)密度,指岩石的颗粒质量与所占体积之比,一般常见岩石的密度为1400-3000kg/m3.(2)堆积密度.指包括空隙和水分在内岩石总质量与总体积之比,即单位体积岩石的质量.随着密度的增加,岩石的强度和抵抗爆破作用的能力增强,破碎岩石和移动岩石所耗费的能量也增加.所以,在工程实践中常用公式K=0.4+(y/2450)2(kg/m3)来估算标准抛掷爆破的单位用药量值.(3)孔隙率.指岩土中孔隙体积（气相,液相所占体积）与岩土的总体积之比,也称孔隙度.常见岩石的孔隙率一般在0.1%~30%之间.随着孔隙率的增加,岩石中冲击波和应力波的传播速度降低.(4)岩石波阻抗.指岩石中纵波波速(c)与岩石密度(p)的乘积.岩石的这一性质与炸药爆炸后传给岩石的总能量及这一能量传递给岩石的效率有着直接关系.通常认为选用的炸药波阻抗若与岩石波阻抗相匹配（接近一致）,则能取得较好的爆破效果.(5)岩石的风化程度.指岩石在地质内力和外力的作用下发生破环疏松的程度.一般来说随着风化程度的增大,岩石的孔隙率和变形性增大,其强度和弹性性能降低.所以,同一种岩石常常由于风化程度的不同,其物理力学性质差异很大.
‘玖’ 岩石有哪些主要的物理性质，它们对爆破效果有何影响
一、矿物是构成岩石的主要成分，矿物颗粒愈细、密度愈大，愈坚固，则愈难于作业。胶结物成分和颗粒大小也会影响效果。
二、随着岩石密度增加，岩石的强度和抵抗爆 破作用的能力增大，同时，破碎或抛移岩石所消耗的能量也增加。
三、岩石容重表示单位体积岩石的重量，容重越高越难以爆。
四、岩体的裂隙性，垂直层理、裂隙爆破时，比较容易破碎;而平行或顺着层理、裂隙的作业则比较困难。
五、岩石强度是表示岩石抵抗压、剪、拉诸应力，从而导致岩石破坏的能力。强度越高，越难以作业。