岩石性质及其分类（56页内容丰富）

1、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:不包括孔隙在内的岩石密度。(g/cm3)容重: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 密度和容重 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

2、 粘 土 砂 子0.51.5 0.10.2 0.61.2 5.020 1.05.0 5.025 1030 0.51.5 0.52.0 0.10.8 45 30502.62.7 2.83.0 2.853.0 2.712.85 2.52.6 2.582.69 2.22.4 2.32.7 2.93.0 2.62.7 2.652.9 1.62.1 1.51.72.562.67 2.752.90 2.82.9 2.462.65 2.32.4 2.472.56 2.02.3 2.12.57 2.652.85 2.5 2.542.85 1.62.0 1.41.63 碎胀性 碎胀性是指岩石破碎后，总体积增加的

3、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=1.31.6，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k1.051.201.201.251.301.501.502.504、岩石的波阻抗c为波阻抗，表示岩石对应力波传播的阻尼作用，一般c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c大，日本关于岩石的分级多采用c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

4、武岩 辉绿岩 辉长岩 石灰岩 白云岩 砂 岩 板 岩 石英岩7.8 8.48.9 2.63.0 2.72.86 2.853.05 2.93.1 2.32.8 2.32.8 2.12.9 2.32.7 2.652.95130 3670 40006800 45007000 47007500 56006300 32005500 52006700 30004600 25006000 500065004000 3170 8001900 14002000 18002300 16001950 7001900 12001900 6001300 5751620 110019001 变形特征变形特征研究动、静载荷

5、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脆性岩石没有产生显著的永久变形就开始破坏的性质，一般岩石呈脆性破坏。塑性与脆性相反，在破坏前有较明显的永久变形，如泥页岩，高岭土矿，巷道底鼓。弹性在弹性变形范围内，当外载去掉后，岩石恢复原形的性质。岩石在弹性极限内呈弹性，岩石可用与材料力学中各弹性常数一样表示。视频1视频2视频32）岩石动载变形特性（1）动载的特点动载荷随时间而变化P=f(t)；冲击载荷就是一种动载荷，凿岩中活塞与钎尾、钎头与岩石爆破中的起爆、传爆、爆轰波，应力波对岩石的作用都是冲击载荷。

6、图1-2 冲击载荷与时间的关系岩石变形不均匀，质点运动速度不一致即岩石中各质点不是以一致速度运动，岩石不是均匀地变形，这是与静载作用根本区别所在。如图1-3。图1-3 钎杆中应变波传播情况 运动与变形首先开始于受冲击的端面，端面处质点受到扰动后，产生变形和应力，由于质点间的弹性联系，变形和应力以速度c传播，在时间t内，变形范围为ct.2 岩石的强度特征岩石的强度特征是指岩石能承受一定外力的作用而不破坏的性能，它是以岩石恰在破坏时应力大小来表示的。分动、静载强度。表1-4 几种岩石的动、静强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

7、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45006000 37004300 18003500 41005700 53006000 3700590090110 100140 1525 200240 320350 240330120200 120200 2050 350500 700800 30040059 89 23 1623 2232 11192040 5070 1020 2030 5060 2030107108 107108 106107 107108 107108 1071081030 2030 50100 1020 2050 30503 岩

8、石的坚固性坚固性是指岩石对外界各种机械破坏的综合抵抗能力。1）强度岩石能承受一定外力作用而不破坏的性能岩石表面抵抗工具侵入的性能，与凿岩性密切相关。凿岩时，比单向抗压强度更有意义，指岩石表面被破坏的性能。（莫氏硬度：滑石方，荧磷长，石英黄玉刚金刚）2）硬度3）磨蚀性岩石对工具的磨蚀能力，主要与岩石的成分有关。4）凿岩性表示岩石被爆碎的难易程度：用单位原岩的炸药消耗量和所需炮眼长度表示。岩石被凿碎的难易程度：用每米炮眼所消耗的钎头数，纯凿速，比能三指标表示5）爆破性1 普氏分级法1）基本观点 是岩石的坚固性所综合上述各特性趋于一致，即硬度、强度、凿岩性、爆破性是一致的。2）分级方法用坚固性系数f

9、来大致概括，作为分级的根据。f=R/10,或共分10级。第三节岩石的分级等级坚固性程度典型的岩石f值最坚固最坚固、细致和有韧性的石英岩、玄武岩及其它坚固岩石20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15坚固致密花岗岩、很坚固砂岩和石灰岩，石英质矿脉等10a坚固坚固的石灰岩、砂岩、大理岩、不坚固的花岗岩、黄铁矿8较坚固一般的砂岩、铁矿6a较坚固砂质页岩、页岩质砂岩5中等坚固的粘土质岩石、不坚固的砂岩和石灰岩4a中等各种不坚固的页岩、致密的泥灰岩3较软弱软弱的页岩，很软的石灰岩，白垩、岩盐、石膏、冻土2a较软弱碎石质土壤，破碎页岩、坚固的煤等1.5软弱致密黏土，软弱的烟煤、坚固的冲击层、黏土质土壤1.0a软弱轻砂质黏土、黄土、砾石0.8土质岩石腐植土、泥煤、轻砂质土壤、湿砂0.6松散性岩石砂、细砾石、松土、采下的煤0.5流沙性岩石流沙，沼泽土壤、含水黄土及其它含水土壤0.33）该评价方法的评价强调了一致性，忽视了各岩石特性的特殊性和差异性，因此有一定的误差，显得有些片面和笼统，如难凿的岩石不一定难爆，但简单易行，易于推广。多年来在各类矿山流行使用。2 可钻性分级可钻性分级的测定是使用便携式岩石凿测器测定岩石的凿碎比能（破