普氏岩石硬度系数知识

1、普氏系数是单轴抗压强度除以10极硬（f = 20）、很硬（f = 15）、坚硬（f =810）、较硬（f = 56）、普通（f = 34）、较软（f = -2）、软层（f = - 1）、 松软（f<1）等8类。额分类普氏分类土壤及岩石天然湿度下极限压碎强用轻钻孔机开挖方法及紧固系数名称平均容重度钻进 1m工具Kg/m3Kg/cm2minf四类土壤IV土含碎石重1950用尖锹并同粘土，其中包时用镐和撬括石炭纪、侏罗纪的硬粘土1950棍开挖含有碎石、卵石、 建筑碎料和 重 达 25kg的顽石（总体积 10%以内） 等杂质的肥 粘土和重壤土冰碛粘土，含有重量在50kg 以 内 的巨砾，其含量为

2、总体积10%以内2000泥板岩2000不含或含有重 量 达 10kg的顽石1950松石V含有重量在2100小于 200部分用手凿50kg 以 内 的工具、部分用巨砾 （占体积10%以上）的冰碛石矽藻岩和软白垩岩1800爆破米开挖胶结力弱的 砾岩1900各种不坚实 的版岩26002200次坚石VI凝灰岩、和浮1100200400用风镐的爆石破法来开挖灰岩多孔和1200裂隙严重的石灰岩和介质石灰岩中等硬变的2700中等硬变的2300泥灰岩W石灰石胶结2200400600用爆破方法的带有卵石开挖和沉积岩的砾石风化的和有2000大裂缝的粘土质砂岩坚实的泥板2800岩坚实的泥灰2500岩vrn砾质花岗岩

3、2300600800用爆破方法泥灰质石灰2300开挖岩粘土质砂岩2200砂质云片岩2300硬石高2900普坚石IX严重风化的25008001000用爆破方法软弱的花岗开挖岩、片麻岩和正长岩滑石化的蛇2400纹岩致密的石灰2500岩含有卵石、沉2500积岩的硝质胶结的砾岩砂岩2500砂质石灰灰2500质片岩4668810上一页？1? 2 ?3?下一页定额分类普氏分类土壤及岩石 名称天然湿度下平均容重Kg/m3极限压碎强度Kg/cm2用轻钻孔机钻进 1mmin开挖方法及工具紧固系数f一 、 二类I砂1500用尖锹开挖土壤砂壤土1600腐殖土1200泥炭600n轻壤土和黄1600用锹开挖并土类土少数

4、用镐开潮湿而松散1600挖的黄土，软的盐渍土和碱土平均15MM1700内的松散而软的砾石含有草根的1400用尖锹开挖密实腐殖土并少数用镐含有直径在开挖30MM内根类的泥炭和腐殖土掺有卵石、碎石和石屑的砂和腐殖土含有卵石、或碎石杂质的胶结成块的填土含有卵石、碎石和建筑料杂质的砂壤土三类土壤m肥粘土其中1800用尖锹并同包括石炭纪、时用镐和撬侏罗纪的粘棍开挖（ 30%）土和冰粘土重壤土、粗砾1750石、粒径为15-40MM勺碎石或卵石干 黄 土 和 掺 1790有碎石或卵石的自然含水量黄土含有直径大 1400于30MM艮类的腐殖土或泥炭掺有碎石或 1900卵石和建筑碎料的土壤（1 ?2?3?下一页

5、定额分类普氏分类土壤及岩石天然湿度下极限压碎强用轻钻孔机开挖方法及名称平均谷重度钻进1m工具Kg/m3Kg/cm2min普坚石X白玄后27001000 2000用爆破方法坚固的石灰2700开挖岩大理岩2700石灰岩质胶2600结的致密砾石坚固的砂质2600小特坚石XI粗花岗岩28001200 1400用爆破方法非常坚硬的2900开挖白云岩蛇纹岩2600石灰质胶结2800的含有火成岩之卵石的砾石石英胶结的2700坚固砂岩粗粒正长岩2700xn具有风化痕27001400 1600用爆破方法迹的安山岩开挖和幺武石片麻后2600非常坚固的2900石灰岩紧固系数f101212141416硅质胶结的290

6、0含有火成岩之卵石的砾岩粗石岩2600xm中粒花岗岩31001600 1800用爆破方法1618坚固耐用的2800开挖片麻岩辉绿岩2700玢岩2500坚固的粗面2800岩中粒正长岩2800XVI非 常 坚 硬 的 33001800 2000用爆破方法1820细粒花岗岩开挖花岗岩麻岩2900闪长岩2900高硬度的石3100灰岩坚固的玢岩2700X V安山岩、玄武31002000 2500用爆破方法2025岩、 坚固的负开挖页岩高硬度的辉2900绿岩和闪长岩坚固的辉长2800岩和石英岩XVI拉 长 玄 武 岩 3300大 于 2500 小 于 60用爆破方法大 于和 橄 榄 玄 武开挖岩25:小塌

7、方：塌方高度 3m或体积30m3中塌方：塌方高度 36m,或体积30100m3;大塌方：塌方高度6m或体积100m3;表 1-9 按坚固性系数对岩石可钻性分级表岩石坚固代表性岩石f级别程度日PPT20I取坚固取坚固、致笛、有韧性的心英石、幺武石和其他各种特力1坚固的石石。n很坚固很坚固的花博岩、石英斑岩、硅质片岩，较坚固的石英岩，最坚固的砂 岩和石灰岩。15m坚固致密的花茴岩，很坚固的砂岩和石灰岩，石英矿脉，坚固的砾岩，很坚 固的铁矿石。10ma坚固坚固的砂岩、石灰岩、大埋岩、白石岩、黄铁方,不坚固的花岗岩。8w比较坚固一般的砂岩、铁矿石6Wa比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。5V中等坚固坚固的泥

8、质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾石。4Va中等坚固各种不坚固的页岩，致号的泥灰岩。3VI比较软软弱页岩，很软的石灰岩，白垩，盐岩，石膏，无烟煤，破碎的砂岩和 石质土壤。2Via比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾后、碎石，坚固的煤，硬化的 粘土。vn软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。1Wa软软砂质粘土、砾石，黄土。vrn土 状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。IX松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采卜来的煤。X流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤。奥国矿物学家摩氏(FrederichMohs)创立一种硬度表，作为评判矿物硬度的标准。最软者为滑石，最硬者为金刚

9、石，共有十种矿物，定为十级，分别为:滑石(Talc)石膏(Gypsum)指甲方解石(Calcite)铜币萤石(Fluorite)磷灰石(Apatite)钢刀玻璃-6正长石(Orthoclase)钢锂石英(Quartz)黄玉(Topaz)刚玉(Corundum) | 金冈J石(Diamond)摩氏硬度表中所刊载的数字，并没有比例上的关系。例如正长石硬度 6,并不表示他是方解石硬度的两倍，数字的大小 仅表明硬度排行而已。当鉴定硬度时，如果没有以上的摩氏硬度计，可用其他东西代替，如小刀其硬度约为；铜币约为至 4;指甲约为2至3;玻璃硬度为6。关于矿石硬度等级的划分矿石硬度等Kg/cm2普氏硬度系可碎

10、性系数级数很软<200<2软20080028中硬8001600816硬160020001620很硬>2000>20可磨性系岩石实例数石膏，石板岩泥灰岩、石灰石硫化矿，硬质页岩硅化页岩铁矿，硬沙岩硬花岗岩，玄武岩，含铁石英岩M. M.普罗托齐雅科诺夫基于实际工程观察和模型试验结果，提出了天然平衡拱法分析围岩应力。此法在我国简称为普氏 fk 法，得到了普遍的应用。此法认为，洞室开挖后围岩一部分砂体失去平衡而向下塌落，塌落部位以上和两侧砂体，处于新的平衡状态而稳定。塌落边界轮廓呈拱形。若洞室侧围砂体沿斜面滑动，洞顶仍塌落后呈拱形。若有支撑或衬砌，作用在支撑或衬砌上的压力，便是

11、拱圈以内塌落的砂体重量，而拱圈以外的砂体已维持自身平衡。这个拱便称为“天然平衡拱”。设洞壁铅直，把侧围三角形滑塌体内最大主应力方向视为铅直的，则天然条件下滑塌斜面就会与侧壁呈45。一。/2的夹角。由此，对散粒土体根据静力平衡的平面问题做出假定条件后，便可求出拱圈（ 塌落体） 高度。普氏将此方法推广到岩体上，认为被许多裂隙切割的岩体也可以视为具一定凝聚力的松散体，并认为坚固系数为岩石抗压强度的1/100;又fk4的岩土，按上述方法计算洞顶和洞壁的围岩压力；又fk4的岩石，则只有洞顶出现围岩压力，一般没有侧壁围岩压力。fk反映了岩土强度特性。软弱岩石fk值均小于4, 土的fk值均小于。对于4=0的

12、浮砂及饱水淤泥，一般可按静水压力原则计算围岩压力。普氏平衡拱理论有一定优点，把塌落体的重量视为围岩压力，很直观，易理解，也有理论根据。但把所有围岩塌落体均视为拱形，便有很大局限性。实际上，除一般土体外，岩体塌落体大都不呈拱形。普氏理论完全不考虑岩体结构、构造应力，特别是围岩应力重分布的影响。目前，由于长期实践，多数部门仍沿用坚固系数fk ，并按 fk 法确定围岩塌落的拱高度，计算围岩压力。当确定岩体坚固系数时，使其带有经验性质的系数，即反映了岩体具体的地质条件，如岩性、风化破碎及构造特征等，便更符合实际。尽管如此fk 法最好只用于土体和软弱岩体，对坚硬岩石的围岩应具体分析岩体结构等特征，去确定

13、围岩压力熟悉新奥法施工的原理和技术要点；了解矿山法（ 爆破法 ）的原理及技术要点；熟悉掘进机法、盾构法的特点及适用条件；了解太沙基理论的分析方法；熟悉土体应力、地应力、应变测试和弹性波测试方法及应用。? ? 散体地压的两种计算方法l 地压的 普氏 计算方法（1）? ? 破碎岩石强度条件的修正围岩未破碎时的强度条件：？ ？?？ t =c+（T tan（）? ? ? ? ?产生散体地压时，非弹性变形区内的岩石已被破坏，c、。值有所降低，强度曲线由原来的AA/,变BB/,如图所示，相应c、。值降低为c/、巾/。由于降低后的c/、e/很难测定，且松散岩体黏聚力很低，故可以通过原点的斜直线。比似代替BB

14、/,即用3角相对于。角的变化，反映c、。的降低值c/、。/。称3角为“似内摩擦角”或“内阻力角”。因此，破碎岩石的强度条件近似为：=er tan 3。式中？?tan 3=?, ?为普氏坚固性系数，？=Sc/100（Sc为岩石单轴抗压强度）。=（rtan 3,岩石破碎前、后的内摩擦角分为。/,(? ? ? ?) 。【例题1】按照地压的 普氏理论，破碎岩石的强度近似条件为：T 关于3及。/的比较，下列各项中正确的是（? ? ?）。A 3 （）（）/；B 3 （）（）/;C （） 3 （）/ ；DX（I）/ 3 。；答案：A【例题2】当地下洞室的围岩产生散体地压时，被破坏的岩石是指A弹性变形区内的岩

15、石；以塑性变形区内的岩石；C被软弱结构面切割成块体的围岩；D原已破碎的围岩；答案：B、 C、 D（2 平巷地压普氏 计算法图61-1松散岩体省喇E 15.1-2自批平I硼受力图巷道顶板的冒落形式呈拱形最x、V。作用于OMt的外力有右半拱?普氏理论即自然平衡拱理论 。其主要之点是：视冒落岩体为具有一定凝聚力的松散体; 终稳定下来，这种拱称作自然平衡拱；自然平衡拱的轮廓线是一条抛物线。? ?如图所示，拱上作用有均布重力荷载q,取脱离体OM如图（b）,设M（的坐标为的水平推力T,垂直均布荷载q和左半半拱被截掉部分的反力 R。由拱的平衡条件取 2 MM=0Li可见，蚁目最平蹴的雌为一擅懒期可芳科计算：

16、卜£/甘/式D L髓辐：/一笳普氏瞿固性躲；LT氤格班W支点的生标代入铁自M有，-，仲，弁代人辛寓投由段方老式，香黄顶推力耒色式为：屈协力黑砂做平方醐促幽W魂心绡褪二，乖，艺取七嬲K=2，幅：kt=tIT制W：tr-/肝题勒 帽子段坳L舟祺内杯脸 M砌赃下勘新豆*设岫城的面积呼功；24 4?2=一总比=一由=3 v则,躲髓m板岩石作月上喻p为：4?4 公一15,u3/普氏 坚固性系数?可按单轴抗压强度的百分之一，Sc/100 。为了更确切的反映岩体的实际强度，可结合地下工程具体条件加以修正。【例题3】按照普氏 理论，对于产生散体地压的围岩，其作用于支护结构上的压力为(? ? ?) 。

17、A大于拱内岩石的重量；日等于拱内岩石的重量；C小于拱内岩石的重量；D以上A、B、C三种情况均有可能产生；答案：B【例题4】关于普氏 坚固性系数?，下列各项中不正确的是(? ?) 。A、 ?可按单轴抗压强度的百分之一；B、 ?可按抗剪强度的百分之一；C为了更确切的反映岩体的实际强度，？值可结合地下工程具体条件加以修正；？ ？ ？ ？ ？D、 ?可按抗拉强度的百分之一；答案：B、D【例题5】自然平衡拱理论 是指 (？ ？ ？ )。A、普氏理论；以太沙基理论；C TBMS工理论；D NAT施工理论；答案：A【例题6】按照普氏 理论，自然平衡拱的轮轮廓线为(？ ？ ？) 。A 一条直线；以一条对数线；

18、C 一条单曲线；D 一条抛物线；答案： D2 地压太沙基计算方法太沙基理论也把破裂岩体看成松散体。它的特点是从应力传递的概念出发，推导出作用于支架上的垂直应力计算公式。当巷道埋深不大时，支护结构的弯曲和下沉引起覆盖岩层下滑，嫡分隹聿施淬h可耳的肝工至二雁孤方即式由麟宜般甑能距鸟之轨 即计宜微元珏阳山山|(? ? ?)从松散体理论分析围岩压力计算公式中，不难看出，土柱底部局部塌落，从而建立两种围岩压力的计算公式_9。口-歹E前四版釉姗小，杆腿麴大，磔勖辆怪硝繇廉蒯费分刈-W妪X半，"构虱；2L臂射度;半：q部内审飙； 广相对里g堞烫,产一； %C-闷磁Z :厂I密度；工一似导理I,通常以启1,覆或舱口重直肚马不平劝 靖，将酎髓术肝彝和解蒯压桂. 71出奥丈秋嘎理年岂地下福室二的瞪岩层下罡 器髓面史亘面踉舶%于NQk叮； 二篁口-一 ： U重叫一；222(P、心二； 等冥口弓 L【例题8】太沙基计算法的适用范围是 A、一般用于埋深不大的巷道地压计算； 日一般用于埋深较大的巷道地压计算； C 一般用于冲击地压计算；D 一般用于变形地压的计算； 答案：A产生围岩压力的根本原因，在于两种不同的土体塌落：整体塌落或。当埋深？