岩石物理、化学性质及其分类课件

第一章岩石性质及其分类主要内容

1.1岩石的物理性质1.2岩石的力学性质1.3岩石的分级第一章岩石性质及其分类主要内容1.1岩石的11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2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密度ρ:不包括孔隙在内的岩石密度。(g/cm3)容重γ:包括3岩石的孔隙度、密度、容重主要影响岩石的抛掷、堆积和装运。几种岩石孔隙度、密度、容重见表1-1。岩石的孔隙度、密度、容重主要影响岩石的抛掷、堆4

表1-1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0.5~1.50.1~0.20.6~1.25.0~201.0~5.05.0~2510~300.5~1.50.5~2.00.1~0.84530~502.6~2.72.8~3.02.85~3.02.71~2.852.5~2.62.58~2.692.2~2.42.3~2.72.9~3.02.6~2.72.65~2.91.6~2.11.5~1.72.56~2.672.75~2.902.8~2.92.46~2.652.3~2.42.47~2.562.0~2.32.1~2.572.65~2.852.52.54~2.851.6~2.01.4~1.6表1-1几种岩石的孔隙度、密度、容重岩石名称孔隙度（%53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。3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6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k1.05~1.201.20~1.251.30~1.501.50~2.50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74、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14、岩石的波阻抗ρc为波阻抗，表示岩石对应力波传播的阻尼8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7.88.4~8.92.6~3.02.7~2.862.85~3.052.9~3.12.3~2.82.3~2.82.1~2.92.3~2.72.65~2.9513036704000~68004500~70004700~75005600~63003200~55005200~67003000~46002500~60005000~650040003170800~19001400~20001800~23001600~1950700~19001200~1900600~1300575~16201100~1900表1-3几种材料的波阻抗材料名称密度(g/cm3)纵91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变形特征变形特征—研究动、静载荷作用下应力和应变的关10①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。②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。③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3①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112）岩石动载变形特性（1）动载的特点①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。图1-2冲击载荷与时间的关系2）岩石动载变形特性（1）动载的特点①动载荷随时间而变化P=12②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岩石变形不均匀，质点运动速度不一致即岩石中各质点不是以132岩石的强度特征（1）岩石的强度特征的定义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。2岩石的强度特征（1）岩石的强度特征的定义岩石的强度特14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153岩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。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。3岩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164）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171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

1普氏分级法1）基本观点是岩石的坚固性所综合上述各18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5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19Ⅴ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0.3Ⅴ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203）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。3）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212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（破碎单位体积岩石所消耗的能量（J/cm3）和凿480次后钎刃磨钝的宽度，将岩石分3类7级。1-钎头；2-承击台；3-销钉；4-导向杆；5-落锤(4kg)；6-卡套；7-转动手柄视频12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22岩石物理、化学性质及其分类课件233爆破性分级爆破性是岩石本身物理力学性质和炸药性能，爆破参数和爆破工艺的综合效应。岩石爆破性指数为：3爆破性分级爆破性是岩石本身物理力学性质和炸药性能，爆24岩石物理、化学性质及其分类课件25此章放映完毕，谢谢观看！此章放映完毕，谢谢观看！26第一章岩石性质及其分类主要内容

1.1岩石的物理性质1.2岩石的力学性质1.3岩石的分级第一章岩石性质及其分类主要内容1.1岩石的271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28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密度ρ:不包括孔隙在内的岩石密度。(g/cm3)容重γ:包括29岩石的孔隙度、密度、容重主要影响岩石的抛掷、堆积和装运。几种岩石孔隙度、密度、容重见表1-1。岩石的孔隙度、密度、容重主要影响岩石的抛掷、堆30

表1-1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0.5~1.50.1~0.20.6~1.25.0~201.0~5.05.0~2510~300.5~1.50.5~2.00.1~0.84530~502.6~2.72.8~3.02.85~3.02.71~2.852.5~2.62.58~2.692.2~2.42.3~2.72.9~3.02.6~2.72.65~2.91.6~2.11.5~1.72.56~2.672.75~2.902.8~2.92.46~2.652.3~2.42.47~2.562.0~2.32.1~2.572.65~2.852.52.54~2.851.6~2.01.4~1.6表1-1几种岩石的孔隙度、密度、容重岩石名称孔隙度（%313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。3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32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k1.05~1.201.20~1.251.30~1.501.50~2.50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334、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14、岩石的波阻抗ρc为波阻抗，表示岩石对应力波传播的阻尼34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7.88.4~8.92.6~3.02.7~2.862.85~3.052.9~3.12.3~2.82.3~2.82.1~2.92.3~2.72.65~2.9513036704000~68004500~70004700~75005600~63003200~55005200~67003000~46002500~60005000~650040003170800~19001400~20001800~23001600~1950700~19001200~1900600~1300575~16201100~1900表1-3几种材料的波阻抗材料名称密度(g/cm3)纵351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变形特征变形特征—研究动、静载荷作用下应力和应变的关36①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。②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。③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3①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372）岩石动载变形特性（1）动载的特点①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。图1-2冲击载荷与时间的关系2）岩石动载变形特性（1）动载的特点①动载荷随时间而变化P=38②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岩石变形不均匀，质点运动速度不一致即岩石中各质点不是以392岩石的强度特征（1）岩石的强度特征的定义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。2岩石的强度特征（1）岩石的强度特征的定义岩石的强度特40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413岩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。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。3岩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424）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431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

1普氏分级法1）基本观点是岩石的坚固性所综合上述各44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