岩石在温度升高时体积膨胀，温度降低时体积收缩的性质，称为岩石的热膨胀性，用线膨胀(收缩)系数或体膨胀(收缩)系数表示。

当岩石试件的温度从T1升高至T2时，由于膨胀使试件伸长Δl，伸长量Δl用下式表示：

?l?Al(T2?T1) (3-21) 式中：α为线膨胀系数(1／K)；l为岩石试件的初始长度，由(3-21)式可得：

?l (3-22) ??l(T2?T1)岩石的体膨胀系数大致为线膨胀系数的3倍。某些岩石的线膨胀系数见表3-5，可知多数

－3

岩石的线膨胀系数为(0.3～3)×101／K左右。另外，层状岩石具有热膨胀各向异性，同时岩石的线膨胀系数和体膨胀系数都随压力的增大而降低。

四、温度对岩石特性的影响

人类在开发地下资源及工程建设的过程中，都要遇到高温或低温(0℃以下)条件下的岩体力学问题。这时有必要研究岩石的热学性质及温度对岩石特性的影响。

温度对岩石特性的影响主要包括两方面：一是温度对岩体力学性质的影响；二是由于温度变化引起的热应力的影响。目前，这方面的研究刚起步。在国内，由于液化天然气的贮存、复杂地质条件下的冻结施工及核废料处理等工程的需要，温度的影响问题已逐渐为人们所重视。

岩石在低温条件下，总的来说，其力学性质都有不同程度的改善，如图3-1、图3-2所示，各种岩石的抗压强度与变形模量随温度降低而逐渐提高。但其改善的程度则取决于冻结温度、岩石的空隙性及其力学性质。

图3-1单轴抗压强度增长率(σc(0)／σc)与温度(t)的关系 (a)含水饱和状态；(b)干燥状态；σc(0)为低温下的强度

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在高温条件下，岩石特性甚至有某些化学上的变化，目前这方面的研究还很少。就已有的资料来看，岩石的抗压强度σc和变形模量(E)均随温度升高而逐渐降低(表3-6)。

图3-2 弹性模量增长率(E(0)／Ee)与温度(t)的关系 (a)含水饱和状态；(b)干燥状态；E(0)为低温下的模量 表3-6 围压16MPa下，不同温度对大理岩特性的影响

另外，温度的变化在岩石中产生热应力效应，使岩石遭受破坏。某些研究资料表明：在较高的温度作用下，温度改变1℃，可在岩石内产生0.4～0.5MPa的热应力变化(表3-5)，这是相当可观的。

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