岩石性质及其分类56内容丰富

第四章岩石性质及其分类主要内容

4.1岩石的物理性质4.2岩石的力学性质4.3岩石的分级1岩石的孔隙度ηη为岩石中孔隙总体积V0与岩石的总体积V之比，用百分率表示。第一节岩石的物理性质密度ρ:不包括孔隙在内的岩石密度。(g/cm3)容重γ:包括孔隙在内的岩石单位体积重量，也称岩石的体重。(t/m3)2密度ρ和容重γ岩石的孔隙度、密度、容重主要影响岩石的抛掷、堆积、装运以及炸药的选择。几种岩石孔隙度、密度、容重见表1。

表1几种岩石的孔隙度、密度、容重岩石名称孔隙度（%）密度（g/cm）容重（t/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0.5~1.50.1~0.20.6~1.25.0~201.0~5.05.0~2510~300.5~1.50.5~2.00.1~0.84530~502.6~2.72.8~3.02.85~3.02.71~2.852.5~2.62.58~2.692.2~2.42.3~2.72.9~3.02.6~2.72.65~2.91.6~2.11.5~1.72.56~2.672.75~2.902.8~2.92.46~2.652.3~2.42.47~2.562.0~2.32.1~2.572.65~2.852.52.54~2.851.6~2.01.4~1.63碎胀性

碎胀性是指岩石破碎后，总体积增加的性质。表征岩石的碎胀性用碎胀系数K表示，碎胀系数也称为松散系数。碎胀系数k也称为松散系数，一般为k=1.3~1.6，在挤压爆破和深孔天井掘进中，k值非常重要。表1-2

几种岩石的碎胀系数岩石名称砂、砾石砂质粘土中硬岩石坚硬岩石碎胀系数k1.05~1.201.20~1.251.30~1.501.50~2.504、岩石的波阻抗ρc为波阻抗，表示岩石对应力波传播的阻尼作用，一般ρc越大，凿爆越困难；岩石结构致密，坚硬，强度大，无大的地质构造弱面，则ρc大，日本关于岩石的分级多采用ρc指标（见表1-3）视频1表1-3几种材料的波阻抗材料名称密度(g/cm3)纵波速度(m/s)波阻抗(kg/cm2.s)钢铜花岗岩玄武岩辉绿岩辉长岩石灰岩白云岩砂岩板岩石英岩7.88.4~8.92.6~3.02.7~2.862.85~3.052.9~3.12.3~2.82.3~2.82.1~2.92.3~2.72.65~2.9513036704000~68004500~70004700~75005600~63003200~55005200~67003000~46002500~60005000~650040003170800~19001400~20001800~23001600~1950700~19001200~1900600~1300575~16201100~19001变形特征变形特征—研究动、静载荷作用下应力和应变的关系1）应力与应变

静载—载荷不随时间变化或随时间变化不大。岩石应力应变曲线见图1。图1静载变形特性曲线第二节岩石的力学性质

①脆性—岩石没有产生显著著的永久变形形就开始破破坏的性性质，一一般岩石石呈脆性性破坏。。②塑性—与脆性相相反，在在破坏前前有较明显的的永久变形形，如泥页页岩，高高岭土矿矿，巷道道底鼓。。③弹性—在弹性变变形范围围内，当当外载去去掉后，，岩石恢恢复原形形的性质质。岩石石在弹性性极限内内呈弹性性，岩石石可用与与材料力力学中各各弹性常常数一样样表示。。视频1视频2视频32）岩石动动载变形形特性（1）动载的的特点①动载荷荷随时间间而变化化P=f(t)；冲击载荷荷就是一种种动载荷荷，凿岩岩中活塞塞与钎尾尾、钎头头与岩石石爆破中中的起爆爆、传爆爆、爆轰轰波，应应力波对对岩石的的作用都都是冲击击载荷。。图1-2冲击载荷荷与时间间的关系系②岩石变变形不均均匀，质质点运动动速度不不一致即岩石中中各质点点不是以以一致速速度运动动，岩石石不是均均匀地变变形，这这是与静静载作用用根本区区别所在在。如图图1-3。图1-3钎杆中应应变波传传播情况况运动与变变形首先先开始于于受冲击击的端面面，端面面处质点点受到扰扰动后，，产生变变形和应应力，由由于质点点间的弹弹性联系系，变形形和应力力以速度度c传播，在在时间t内，变形形范围为为ct.2岩石的强强度特征征岩石的强强度特征征是指岩石石能承受受一定外外力的作作用而不不破坏的的性能，，它是以以岩石恰恰在破坏时应应力大小小来表示的的。分动动、静载载强度。。表1-4几种岩石石的动、、静强度度表岩石种类应力波的平均传播速度（m/s）抗压强度（MPa）抗拉强度（MPa）加载速度(Mpa/s)载荷持续时间（ms）静态动态静态动态大理石和泉砂岩多湖砂岩群马砂岩辉绿岩石英-闪长岩4500~60003700~43001800~35004100~57005300~60003700~590090~110100~14015~25200~240320~350240~330120~200120~20020~50350~500700~800300~4005~98~92~316~2322~3211~1920~4050~7010~2020~3050~6020~30107~108107~108106~107107~108107~108107~10810~3020~3050~10010~2020~5030~50坚固性是指岩石石对外界各种种机械破破坏的1）强度岩石能承承受一定定外力作作用而不不破坏的的性能岩石表面面抵抗工工具侵入入的性能能，与凿凿岩性密密切相关关。凿岩岩时，比比单向抗抗压强度度更有意意义，指指岩石表表面被破破坏的性性能。（（莫氏硬硬度：滑2）硬度3）磨蚀性性岩石对工工具的磨磨蚀能力力，主要要与岩石石的成分分有关。。4）凿岩性性表示岩石石被爆碎碎的难易易程度：：用单位原岩岩的炸药药消耗量量和所需需炮眼长长度表示。岩石被凿凿碎的难难易程度度：用每米炮眼眼所消耗耗的钎头头数，纯纯凿速，，比能三指标表表示5）爆破性性1普氏分级级法1）基本观观点是岩石的的坚固性性所综合合上述各各特性趋趋于一致致，即硬度、强强度、凿凿岩性、、爆破性性是一致致的。用坚固性性系数f来大致概概括，作作为分级级的根据据。f=R/10,或共分第三节岩等级坚固性程度典型的岩石f值Ⅰ最坚固最坚固、细致和有韧性的石英岩、玄武岩及其它坚固岩石20Ⅱ很坚固很坚固花岗岩、石英斑岩、硅质片岩、较坚固的砂岩和石灰岩15Ⅲ坚固致密花岗岩、很坚固砂岩和石灰岩，石英质矿脉等10Ⅲa坚固坚固的石灰岩、砂岩、大理岩、不坚固的花岗岩、黄铁矿8Ⅳ较坚固一般的砂岩、铁矿6Ⅳa较坚固砂质页岩、页岩质砂岩5Ⅴ中等坚固的粘土质岩石、不坚固的砂岩和石灰岩4Ⅴa中等各种不坚固的页岩、致密的泥灰岩3Ⅵ较软弱软弱的页岩，很软的石灰岩，白垩、岩盐、石膏、冻土2Ⅵa较软弱碎石质土壤，破碎页岩、坚固的煤等1.5Ⅶ软弱致密黏土，软弱的烟煤、坚固的冲击层、黏土质土壤1.0Ⅶa软弱轻砂质黏土、黄土、砾石0.8Ⅷ土质岩石腐植土、泥煤、轻砂质土壤、湿砂0.6Ⅸ松散性岩石砂、细砾石、松土、采下的煤0.5Ⅹ流沙性岩石流沙，沼泽土壤、含水黄土及其它含水土壤0.33）该评价价方法的的评价强调了一一致性，，忽视