普氏岩石硬度系数知识

1、额分类四类土壤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 V1）等 8 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 及名称平均容重度钻进 1m工具Kg/m3Kg/cm2minIV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、 卵紧固系数松石石、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

2、巨砾，其含量 为总体积 10%以内 泥板岩 不含或含有 重 量 达10kg 的顽石 含有重量在 50kg以 内 的 巨砾（占体积 10%以上）的 冰碛石 矽藻岩和软 白垩岩 胶结力弱的 砾岩 各种不坚实 的版岩2000200019502100180019002600小于 200部分用手凿 工具、 部分用 爆破米开挖石膏2200次坚石凝灰岩、和浮石1100200400用风镐的爆241200破法米开挖灰岩多孔和 裂隙严重的 石灰岩和介 质石灰岩中等硬变的2700| r . rJU片岩中等硬变的泥灰岩2300vn石灰石胶结2200400600用爆破方法46的带有卵石 和沉积岩的 砾石开挖风化的和有2

3、000大裂缝的粘土质砂岩坚实的泥板岩2800坚实的泥灰岩2500砾质花岗岩2300600800用爆破方法68泥灰质石灰岩2300开挖粘土质砂岩2200砂质云片岩2300硬石膏2900普坚石IX严重风化的25008001000用爆破方法810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积岩的碴质胶结的砾岩砂岩2500砂质石灰灰 2500质片岩上一页？1? 2 ?3?下一页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 及紧固系数名称平均容重度钻进 1m工具Kg/m3Kg/cm2minf一 、 二类I砂1500用尖锹开挖

4、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用镐开潮湿而松散1600挖的黄土，软的 盐渍土和碱 土平均 15MM 以 1700内的松散而软的砾石含 有 草 根 的 1400 密实腐殖土 含有直径在30MM 以内根用尖 锹 开挖 并少数用镐 开挖类的泥炭和 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 土三类土壤川肥粘土其中1800包括石炭纪、用尖锹并 同 时用镐和撬侏罗纪的粘土和冰粘土棍开挖（ 3 0%）重壤土、粗砾 1750石、粒径为15-40MM 勺碎石或卵石干黄 土和掺

5、1790有碎石或卵 石的自然含 水量黄土含有直径大 1400于 30MIM 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 亘下一页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紧固系数名称平均容重度钻进 1m工具Kg/m3Kg/cm2minf普坚石X白云石27001000 2000用爆破方法1012坚固的石灰岩2700开挖大理岩2700石灰岩质胶 结的致密砾 石2600坚固的砂质| r . rJU片岩2600特坚石粗花岗岩28001200 1400用爆破方法1214非常坚硬的白云岩2900开挖蛇纹岩2600石灰质胶结 的含有火成 岩之卵石的

6、砾石2800石英胶结的2700坚固砂岩 粗粒正长岩2700刘具有风化痕27001400 1600用爆破方法1416片麻岩迹的安山岩 和玄武岩2600开挖非常坚固的 2900石灰岩硅 质 胶 结 的 2900 含有火成岩 之卵石的砾i-JU岩粗石岩 2600 xm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2800i-JU岩中粒正长岩2800 xw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2700XV安山岩、玄武31002000

7、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i-JU岩坚固的辉长2800岩和石英岩xw拉长玄武岩3300大 于 2500小 于 60用爆破方法大 于 25和橄榄玄武开挖i-JU:小塌方：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级别I坚固程度最坚固代表性岩石最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他各种特别坚固的岩石。f20n很坚固很坚固的花岗岩、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。15出坚固致密的花岗岩，很坚固的砂岩

8、和石灰岩，石英矿脉，坚固的砾岩，很坚 固的铁矿石。10川 a坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿，不坚固的花冈岩。8IV比较坚固一般的砂岩、铁矿石6IVa比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。5V中等坚固坚固的泥质页岩，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，致密的泥灰岩。3屮比较软软弱页岩，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。2Wa比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、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

9、松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤。X流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤。Mohs）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(Frederich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) | 金刚石(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

10、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 级Kg/cm2普氏硬度系数可碎性系数可磨性系岩石实例 数很软200200020硬化冈岩，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

11、呈拱形。 若有支撑或衬砌， 作用在支撑或衬砌上的压力，便是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$ /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;对 fk V 4 的岩土，按上述方法计算洞顶和洞壁的围岩压力；对 fk 4 的岩石，贝帜有洞顶出现围岩压力，一般没有侧壁围岩压力。fk

12、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

13、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+ d tan $ ? ? ? ? ?产生散体地压时，非弹性变形区内的岩石已被破坏，c、$值有所降低，强度曲线由原来的AA/,变 BB/，如图所示，相应 c、$

14、值降低为 c/、$ /。由于降低后的 c/、$ /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OD 近似代替 BB/,即用 B 角相对于$角的变化，反映c、$的降低值 c/、$ /。称 B 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：T= d 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)。【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=d tan 3,岩石破碎前、后的内摩擦角分为$、$/,关于 3 及$、$ /的比较,下列各项中正确的是 (? ? ?)。A、3 $ $ / ；B、3 $ 3 $

15、/ ；D、$ / 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、弹性变形区内的岩石； B 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?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；巷道顶板的冒落形式呈拱形最 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 点的坐标为 x、y。作用于 OMt 的外力有右半拱的水平推力 T，垂直均

16、布荷载 q 和左半半拱被截掉部分的反力 R。由拱的平衡条件取工 MM=0XTy-qJ -=05Li可弘压渊目紆斛谢難为-摧解理可拡下弍计舞：声/妒 鮭搐：f-豊璀氏跚性麹；関哄云史盍曲生标代入跌固里标，汽严，彳衡拱由缆方萼式辑按亟推力汞艺弍肖:T= 为俣贱竝平方刪帧工性，甦稠龊 n 般，聲取竝热mm:KT才ZT=|aW：tF-/日于翳祐 阴于加驱7苗于蔓内茅砌庫刀 啊商艦下注方国怦1.航协翅酯血助；24 4?4 _滋=_卜33 VfflunwEm厂_厦f.-1=丄trffl H U松徹岩体強砂ME 15.1-2自就平細媛烟BAji0囲1酥輪贼崭石化冃花竣m压打F为：4?片$“715.1J普氏坚

17、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(? ? ?) 。A、大于拱内岩石的重量；B 等于拱内岩石的重量；C 小于拱内岩石的重量；D 以上AB、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

18、之一；答案： B、 D【例题 5】自然平衡拱理论 是指(? ? ? )。A、 普氏 理论；B 太沙基理论；C TBM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；B 条对数线；C 一条单曲线；D 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，髓砧朝购 勰6肖卜理二f,迪肚 訐膻翻祐磺斷勰憎换疏护融畠分2祈鼬挺歆网也戟饶于諦二和範曲TPv ；【例题 8】太沙基计算法的适用范围是 般用于埋深不大的巷道地压计算；B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般用于变形地压的计算；答案：A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 结力（反作用力），地层不能形成拱作用，开挖地道时所引起的应力重分布会波及到地表面,当埋深较大时，土柱两侧的摩擦力和粘结力迅速增大，并大于土柱的重量，这时地层能形成拱作用，地层中应力重分布 不波及地面，土柱底部局部变形或塌落便是土层压力的来源。由此不难看出，土柱理论和压力拱理论是相联系的，土柱的稳定是压力拱存在的必要条件。如果从