国家课程岩土钻掘工程学第章-岩土的物理力学性质及其破碎机理

岩土钻掘工程学课时：60学时教材：《岩土钻掘工程学》主讲人：鄢泰宁（教授）

勘查与基础工程系2007-9-10国家精品课程第一章

岩土的物理力学性质及其破碎机理

一、岩石的物理力学性质概述二、土的物理力学性质特征三、岩石在外载作用下的的破碎机理四、岩石的可钻性及可钻性指标及坚固性系数国家精品课程第一节岩石的物理力学性质概述

○、岩石的组成与分类岩石是矿物的集合体。矿物是具有一定成分和物理性质的无机物质。根据其成因，岩石可分为三类：1、岩浆岩：岩浆岩是内力地质作用的产物，由地壳深处的岩浆沿地壳裂隙上升冷凝而成。

2、沉积岩：沉积岩是在地表条件下母岩(岩浆岩、变质岩或早先形成的沉积岩)风化剥蚀的产物，经搬运、沉积和硬结等成岩作用而形成的岩石。。

3、变质岩：变质岩是岩浆岩、沉积岩甚至是变质岩本身在地壳中受到高温、高压及活动性流体的影响而变质形成的岩石。

8/15/2023中国地质大学勘察与基础工程系一般而言：金属和非金属矿床一般赋存于岩浆岩和变质岩中，煤和石油等可燃性矿产通常与沉积岩共存。

一、岩石按粘结状态的分类

1.坚固岩石：通常具有高硬度，岩石破碎后其矿物质点之间的分子连接力都不会恢复。坚固岩石分含石英和不含石英两类，前者硬度高，难以钻掘。通常在生产中会遇到无裂纹和裂隙性两种坚固岩石。在完整的坚固岩石中施工时，孔（井）壁稳定不必加固，而在强裂隙性岩石中穿过的孔（井）壁必须加固。第一节岩石的物理力学性质概述8/15/2023中国地质大学勘察与基础工程系2.粘结性岩石

粘结性岩石由粘土矿物或主要由粘土矿物粘结的碎屑岩细粒组成，特征：①湿润条件下，被破坏之前可以有大的残余变形；②质点间的内聚力，随湿润不同可在很宽的范围内变化；③在粘结状态被破坏后，可采取高压和增湿的办法使其内聚力得以恢复；④某些粘结性岩石（粘土岩、白垩）在湿润状态下具有膨胀性，易造成孔（井）壁缩径或坍塌。

第一节岩石的物理力学性质概述8/15/2023中国地质大学勘察与基础工程系3.松散性岩石

松散性岩石由相互之间无粘结性的不同形状与尺寸的细粒（砂、砾石、卵石、漂砾等）聚集而成。在这类岩石中钻掘的同时必须加固孔（井）壁，以防止坍塌。4.流动性岩石

流动性岩石（流砂层）由含水的砂质粘土类岩石（细砂、亚砂土）组成。当砂粒之间存在着极细小的粘土颗粒时，这类岩石具有较强的流动性。如果位于上覆岩层形成的高水头压力之下，则流砂会沿着钻孔上涌。因此在这类岩石中施工必须一边钻掘一边加固孔（井）壁。

第一节岩石的物理力学性质概述8/15/2023中国地质大学勘察与基础工程系二、岩石的孔隙比与孔隙度1、岩石的孔隙比kP：岩石中的孔隙体积VP与岩石中固相骨架的体积Vc之比

kP=VP/Vc2、岩石的孔隙度P：岩石中的孔隙体积VP与岩石总体积V

的百分比岩石的孔隙性削弱了岩石的强度。一般沉积岩具有高的孔隙度，随着埋深的增大，岩石的孔隙度降低。

第一节岩石的物理力学性质概述8/15/2023中国地质大学勘察与基础工程系第二赌节岩石伶的物呢理力漠学性脆质三、比岩石武的密完度与轻容重1、岩石胳的密冲度ρs：岩样牌的质貌量m与其悼总体提积V之比棕。均摘质物质的政密度否为质阵量与乘体积箭之比耕。2、岩石拌的容者重γs：是岩还样重伏量G与其椅总体荷积V之比7/才5/息20庙23中国暗地质教大学派勘察傻与基株础工肝程系四、幕岩石崭的结该构和醉构造岩石挺结构能说明控岩石六的微由观组肌织特栏征。护与矿指物颗派粒的冤大小叹、形糟状和溪表面锋特征诉有关介，反盘映岩柔石的油非均尾质性还和孔狗隙性渡。岩浆编岩主耻要具摘有块肌状结沿构，决其构搜造特命征对复钻掘顷破碎饿岩石佳没有铃显著渐影响别。沉积院岩的俘成因拢广泛粥，故造其结湿构也择比较雷复杂武。碎绑屑岩挽具有妖碎屑抱结构很，按步碎屑破的大畅小可书分为砾状屋结构粉（碎辜屑直仗径＞2m进m）、粗粒腹结构协（碎炼屑直唉径1~尘2m冰m）、中砂座结构嚷（碎际屑直租径0.捕1~疼1m巧m）、粉砂低结构末（碎愁屑直过径0.衔01道~0吓.1俩mm）。。第一露节岩石跟的物诊理力绢学性席质概普述7/筝5/谊20齐23中国尼地质炕大学钥勘察必与基只础工持程系碎屑袭岩的懂胶结没形式旧也对带岩石钉的力易学性筛质有担着显佛著影爷响。劈燕沉积诱岩通看常具猪有层辰状构叨造，若它是淹由层赢理决买定的宇。层饺理反乞映岩话石在狭垂直杠方向逐上成巩分的稻变化，词即岩午石颗订粒大检小在结垂直疯方向既上的弯改变德，不辉同成吵分颗州粒的酒交替柄，或布者某提些岩辆石颗掀粒的艰定向排列纳。层候理导速致岩宵石的怪各向泥异性铲。变质狼岩是奸在高摇温高围压下弓生成满的，钞一般贯具有稿晶体歉结构暂、片放理状刺构造象。所送谓片辆理就裳是岩残石沿拔平行平面省分裂钉为薄默片的翻能力宣。片游理也令会引伪起岩庆石的副各向限异性龄。用各追向异抚性系命数来鸭表征盲岩石董在不琴同的有方向补上力饼学性米质的允差异巴：Ka=x‖/x⊥

第一硬节岩石遇的物哈理力号学性雨质概型述7/悦5/侧20悲23中国甩地质构大学菠勘察产与基亮础工酱程系岩石小的物隐理性岩质是歌由岩价石的充组成治结构较所表诉现出象来的横性质督。岩锣石的判物理粥性质喊有很庸多，议本节叛主要随研究晒影响望岩石碎破碎常过程靠的物世理性见质，睬如粘朋结状减态、更孔隙纪度、锦密度绵、结代构和壶构造茄等。岩石衡的力窜学性虏质是步在外秆载作目用下舒才表掏现出陪来岩陈石抵近抗变振形和蕉破坏薄的能导力。如强停度、吐硬度胞、弹候性、化脆性例、塑格性和雅研磨危性等钢。第一粒节岩石滚的物网理力吨学性阅质概墙述7/芦5/温20丹23中国鸽地质锦大学充勘察捡与基多础工阳程系五、摸岩石己的强厦度1、岩星石的寺强度以的基伤本概列念岩石塔在载塌荷作浩用下读抵抗宾破坏极的能书力。破坏丹前所明能承去受的粘最大载荷惩称为药极限盲载荷箩，单东位面谦积上壁的极召限载象荷称蚂为极捉限强贝度2、岩泛石的坚强度途的类沸型（1）根胳据受鸡力条痰件，岩石落的极终限强局度可萌分为殿抗压主强度北、抗啦拉强度突、抗责剪强恢度等务；（2）根悬据应踏力状恶态，岩石锋强度颈可分榆为单益向、两向、、三向荡应力状纵态下江的强此度；（3）根纱据加狱载速占度，有静绵载强仅度和味动载针强度狗。第一偶节岩石微的物壮理力益学性士质概赛述7/令5/糠20以23中国骨地质出大学旅勘察暴与基涉础工疤程系影响普岩石柏强度厕的因项素（1）一歉般情剩况下似，造弃岩矿炭物强组度越倾高，流岩石浩的强张度也迹越高歉。沉积闪岩的荣强度椅取决更于胶硬结物玻所占遣的比芬例及减其矿作物成冻分。拳细粒岩石娃的强霜度大浊于同毒一矿家物组臭成的算粗粒模岩石鲁。（2）岩疯石的批孔隙巡寿度增猛加，淡密度故降低大，强爱度则乡丰降低尤。因血此，一般追岩石王的强圣度随炮埋深磨的增兴大而鲜增大捕。（3）岩令石的撑强度仁具有录明显鼓的各朋向异海性。晴垂直兔于层骄理方挑向的抗压练强度仍最大垫，平烧行于矩层理丈的抗拆压强鼻度最破小，极在与乘层理侄斜交方向筛上的之抗压欲强度喝介于描两者怎之间兆。第一炕节岩蜂石的等物理探力学谨性质碑概述7/寺5/申20蔬23中国碎地质喉大学伴勘察欲与基莲础工蔑程系（4）岩畏石的收受载锡方式落导致心岩石座的强圣度值垫差异骑很大衫。岩鲁石的抗压尺强度骡最大般，抗安剪强口度约仍为抗将压强器度的10透%。因此久，钻提掘过程中旨，破岂岩工贞具应秒主要梅以剪蹈切的折方式产来破钻碎岩挡石。（5）多洋向应余力状颠态下炒的岩择石强碑度比循简单蛋应力难状态冠下的俯强度房诚高出精许多烟倍。（6）加录载速得度的当影响：①加载很速度酿增加悄，岩树石的菊强度梦提高敏；②加载粗速度难对塑场性岩匀石强巡寿度的倚影响水大，尺对脆朗性岩府石强息度的摊影响袋小。第一欺节岩惭石的俘物理盘力学颈性质发概述7/盾5/坛20脊23中国惭地质骗大学您勘察赌与基户础工普程系六、献岩石里的硬驶度1、岩泛石的找硬度情的基疯本概收念：啄岩石梯的硬两度反罩映岩避石抵舅抗外铃部更硬削物体稼压入宋（侵溪入）治其表送面的俭能力预。2、硬傍度与殊抗压佛强度库的区镜别与辅联系（1）岩厨石的夹硬度妥与抗侵压强欲度一塘般存立在正惩比例茅关系体；（2）抗香压强冻度是是固体撇抵抗宗整体户破坏浅时的体阻力抢，而踩硬度斩则是固体话表面车对另缸一物念体局馋部压匹入或诵侵入程时的隙阻力。（3）硬观度指股标更株接近悲于钻熔掘过吵程的问实际幅情况利。第一吐节岩型石的迎物理溜力学竹性质膊概述7/置5/练20浩23中国还地质循大学杯勘察汉与基贵础工视程系3、影响腐岩石旋硬度塔的因凝素（1）岩华石中合坚硬裂矿物迁愈多姜、胶旱结物资的硬纯度越谎大、珍岩石诱的颗摘粒越细宾、结共构越妥致密汪，岩葛石的陶硬度漂越大镜。而驻孔隙防度高晌、密惕度低、裂隙庸发育乓的岩辣石硬缎度将勺会降位低。（2）岩鼻石的猫硬度导具有茧明显投的各市向异括性。完层理挎对岩姨石硬昏度的趴影响有与对石岩石止强度唇的影斥响相瞎反。邪垂直旬于层狮理方剖向，硬度完值最泛小；平行圾于层孩理方像向，硬度揪最大；两者赏之间虽可相赏差1.烦05～1.爪8倍。第一遭节岩兽石的椒物理息力学鸡性质条概述7/伶5/泼20阶23中国肠地质眠大学圣勘察隐与基妥础工姨程系（3）在箭各向蛛均匀草压缩腔的条阅件下旗，岩衔石的绕硬度帅增加缴。在悬常压庙下硬度多越低瓦的岩牵石，茫随着咽围压轮增大延，其巴硬度螺值增艘长越娘快。（4）一住般而尝言，布随着分加载奔速度选增加夸，将躬导致未岩石刑的塑骄性系数降皆低，董硬度疤增加懂。但路当冲肆击速冈度小划于10宅m/飞s时，划硬度怖变化静不大敢。加载蚂速度船对低叨强度锻、高停塑性妨及多煎孔隙卧岩石应硬度绪的影书响更滥显著努。第一训节岩门石的衫物理策力学磨性质态概述7/浮5/覆20则23中国喇地质认大学贷勘察引与基磁础工授程系4、岩石院硬度惯的测爹定（1）静医压入左法：以1~残5m并m2的压头压忌入岩兔样表申面，转岩石侍破碎痕时的督载荷Pma虑x除以似接触替面积S，则为岩石元的硬度寒值Hy（通常油称为刃压入汗硬度万）。(叫Pa申)（2）冲击威回弹位法：利用巨重物理落在批岩石表沿面后跑回弹酿高度革或回医弹角挣度或座回弹次数悟来确虑定岩斗石的延硬度壶。第一琴节岩解石的息物理衡力学弃性质阿概述7/疫5/抽20柏23中国震地质供大学炒勘察鞋与基摇础工泊程系七、全岩石融的变郑形特雾征及利其分告类按岩齐石在剧压头骂压入赔时的叨变形际曲线偏和破反碎特黄性可厦分成放三类土：弹-脆性担岩石啄

蒙（花朋岗岩查、石尝英岩央、碧昆石铁骄质岩刺）在压派头压系入时落仅产项生弹锻性变碧形，珠至A点最锋大载益荷为Pma瓣x处便执突然止脆性冈破碎煤，压先头瞬幅时压佳入，玻破碎册穴的询深度饥为h。这时普破碎辆穴面扫积明给显大厘于压砌头的南端面稳面积禾，即h/δ>5。2.弹-塑性踏岩石蛛

组（大搭理岩室、石杯灰岩心、砂欲岩）在压院头压壮入时项首先闸产生足弹性紧变形刊，然细后塑侍性变赢形。呀至B点载光荷达Pma驾x时突孙然发驶生脆携性破环碎。这时且破碎糖穴面鄙积也顷大于娱压头乔的端店面面纺积，积而h/δ>2.5～5，即小篇于第榴一类变岩石爬。第一矿节岩石烟的物担理力伙学性末质概松述7/咸5/符20乒23中国驱地质拿大学智勘察籍与基蛋础工龙程系3.高塑朴性和磨高孔陕隙性悔岩石抓（章粘土吗、孔运隙石号灰岩讨、盐扫岩）区别即于前网二类煌，当这压头摇压入坏时，朋在压转头周吴围几励乎不伯形成赶圆锥单形破宜碎穴贪，不撇会在须压入旨作用极下产浮生脆虏性破底碎h/δ=1。计算块这类圆岩石攀的硬刑度时驼只能声用P0代替冈公式遇中的Pma咏x。第一途节岩石谜的物剃理力义学性辽质概全述7/点5/斤20结23中国塌地质尽大学浸勘察匀与基摸础工次程系八、岩少石的胡弹性勉和塑培性（1）衡水量岩付石弹本性的吊指标民主要头是弹轻性模救数E和泊简松比μ。弹性雁模数：弹性证范围扮内应球力与享应变睁的比及值，(P皇a)或(MP真a)。泊松絮比：弹性庄变形歌阶段遵横向逐应变堤与纵绑向应晨变的京比值幅，无框量纲制值。（2）在雅钻探易过程谷中衡督量岩绿石塑丙性程腔度的超塑性横系数K：塑性没系数：岩石旅破碎亦前所能消耗疲的总究能量意与弹泪性变怜形的链能量街之比。第一体节岩石录的物蜡理力浴学性排质概闻述7/携5/轰20椅23中国槐地质斤大学垃勘察缩慧与基恒础工从程系岩石脊按塑槐性系紧数的乞分级第一尼节岩石踢的物路理力赶学性落质概拿述岩石类别弹-脆性弹-塑性高塑性低塑性→高塑性级别123456塑性系数1>1~22~33~44~5>6~∞一般亩岩浆小岩和峡变质尿岩的陆弹性蔑模量趣大于每沉积吼岩，鼻而塑锄性系销数则峰相反炎。7/剖5/朽20绒23中国积地质寒大学追勘察淋与基撕础工刘程系影响渣岩石墓弹性协和塑旗性的异主要是因素赞：（1）岩浆惕岩和啦变质房诚岩：造宪岩矿蜂物的肤弹性戏模量谨↑，诊岩石鸽的弹摇性模弯量↑翠。沉积帜岩：弹忆性取耳决于塘岩石楚的碎召屑和狂胶结情物及修胶结缸状况液。弹正性模际量次区序：熄硅质词胶结滋最大伪，钙均质胶法结次布之，干泥质偷胶结舍最小钳。（2）造岩血矿物嗓的颗辫粒越羽细，岩御石越长致密汪，岩辟石的肺弹性葱模量致越大鼓。岩备石的钓弹性效模量裳也具辈有各娱向异蔽性。岩石臂的弹庙性模药量‖>⊥

第一稠节岩赚石的辣物理眯力学硬性质鹿概述7/汽5/狠20谎23中国衣地质孕大学固勘察乒与基洋础工蚕程系（3）单倘向压角缩时充表现滴为弹-脆性句，各特向压览缩时部表现核出不典同程霸度的警塑性哪，意陈味着叫在各糖向压流缩下型需要印更大夜的载盈荷才被能破亡坏岩乳石的工连续假性。（4）温度族升高朽岩石戒的弹获性模糕量变讲小，挺塑性片系数它增大艳，岩惭石表泉现为般从脆忧性向记塑性挥转化醋。在脑超深青钻和祖地热禾孔施幸工中捞应注参意这原一影稠响。第一促节岩叔石的肌物理并力学邮性质饼概述7/摊5/白20愤23中国小地质寄大学诵勘察挖与基爪础工艰程系九直、岩拜石的谱研磨岸性1、岩趴石研梅磨性：岩石倾磨损茧工具它的能排力。2、岩瓜石磨刊损形炼式（1）摩宁擦磨性损：驰孔底涉岩石侨与切侍削工域具相虑对滑万动而徐产生铅的磨掌损。与所马钻岩宿石的鲜研磨木性、思切削踪蝶工具臂的耐元磨性寄、钻弊进规狱程参致数有互关；（2）磨主粒磨名损：摩孔底姓破碎员岩屑滚对切凡削工笔具的野磨损酿。与杜岩屑否的硬度和动研磨泻性、饭岩屑盟的数穗量（躲钻进去速度红）、锦钻孔策冲洗握的程君度等俱有关雹。在金吴刚石哥钻进颤中这笼种磨盆损形协式起你着重绝要的粗作用六，因页为岩歉粉能周磨蚀金刚慌石钻督头的扁胎体带，帮吹助孕绵镶金系刚石兴出刃晨。第一泊节岩耐石的驼物理幼力学萄性质滴概述7/锈5/峰20楼23中国监地质帐大学更勘察幻玉与基凶础工轧程系1、影竞响岩燥石研岭磨性躬的因皱素（1）岩铺石颗德粒的盼硬度越大敞，研佳磨性彼也越恋强，遥石英波岩具连有强磨研磨耍性（2）岩轮石胶重结物的粘州结强辟度越剧低，肾岩石答的研完磨性亮越强卷。（3）岩退石颗躬粒形扛状越尖验锐、颗粒撤尺寸伟越大铺，岩漏石的栗研磨榨性越岔强。（4）岩扁石表创面粗撇糙，局还部接查触易迷产生盖应力信集中句，研磨山性增膛强（5）硬度场相同娘时，单矿姿物岩新石的这研磨秩性较存低，名非均溜质和琴多矿达物的岩石贷（如法花岗蓝岩）迈研磨庄性较替强。岩石涨中较它软的漏矿物糖（云翅母，御长石克）首间先被以破碎头下来损，使燃岩石牙表面盟变粗驻糙，铜同时伴石英河颗粒咏出露状，从限而增耽强了麦研磨重能力哑。（6）介畅质的影厘响，湿鸽润和尼含水括的岩槐石硬衔度和慢研磨冤性都刘会降止低。第一债节岩国石的本物理系力学熟性质锤概述7/韵5/角20复23中国僵地质屿大学多勘察稠与基南础工贡程系常用逝测定初岩石粥研磨廉性的妈方法盟

目前糖国际蹲上还游没有侵统一食测定部岩石键研磨伯性的冒方法农。膨通常范用望模拟周某种填钻进拨过程糠的方告法，事不同脚方法仓的结纳果难傍以相羞互比叮较。钻磨瓜法:金属桌棒在绕载荷讯、转找速下牙与岩恐石摩裤擦后鞠的失小重磨削练法：闷硬合械金刀义具在忆压力味下与宪岩石津试件巷摩擦麻，以普一定督时间句内刀英具的形失重定

微钻意头钻兴进法不：微归型钻败头在馋一定赏规程秤下钻盈磨岩鸡样，跃一定少时间拥内钻肾头的音磨损。

第一牛节岩代石的至物理寺力学技性质棵概述7/卡5/蛮20疾23中国使地质朗大学涛勘察文与基顾础工不程系第一泉节岩激石的歌物理翁力学此性质塌概述标准肌圆盘逝磨损派法：征用圆严盘金霞属试机样在亲压力概下对拐岩石魄作滑逃动摩谎擦，以金肺属圆吼盘的摧磨损碗量表谊示岩波石的赶研磨抗性指蝇标。夸按此域方法姨可把恭岩石雁的研及磨性领分成12个级辨别，而我携国有谎关部亡门习楼惯于纽奉把岩艘石的轰研磨脉性分垄成弱抹、中促、强拦三个尸等级妙。7/暴5/柿20朗23中国写地质董大学抹勘察留与基汉础工播程系自学藏内容领安排第二节土的慢物理-力学识性质屿特征聪（自废学P1冈3~紧P1典5）一、凡土的壁基本跨组成二、潜土的眠物理矿性质朽特征童（土由的含躁水量膛、土脸的密沾实度馆、土的怒塑性档指数腾和液减性指捷数、健土的盲渗透庭系数壤）三、糖土的债力学肺性质才特征阅（土狠的压忆缩性庆、土柱的抗拘剪性根、土的骨极限床平衡取条件视）四、传土的颗工程法分类7/巴5/卵20闪23中国茂地质熟大学弊勘察欠与基间础工孕程系第三确节岩石拿在外座载下渴的破撑碎机苹理0、碎叶岩工陶具与优岩石删作用造的主回要方裂式根据滨刃具系与岩补石作柴用的情方式颜和碎些岩机缎理，眯可把寨碎岩抛刃具幼分：切削乘一剪利切型躁、冲拔击型娃、冲币击一吃剪切卷型三浅类。1、切继削一乘剪切糊型钻头蜜碎岩翁刃具求以速等度vθ向前呼移动而侄切削(剪切)岩石咱。工暖作参途数是蚕：移动伪速度vθ、轴向赚力Pz和切贺向力Pθ以及瓜介质罚性质姜。7/货5/型20残23中国物地质搏大学斗勘察东与基辟础工田程系2、冲脆击型冲击闭型刃岔具给乖孔底从岩石惜以直急接的哑冲击卖动载写，碎座岩的懂过程配可用工寒具动搜能Tk和岩令石变迹形位券能U的方叔程式窝来表汇达（T＝U）：式中拘：m——钻头译和冲阶击钻铃杆的更质量次；vθ——钻头吐同岩阅石碰哲撞时鞋的速节度；δma瞒x——钻头服侵入咬岩石雹的最壁大深碑度；Pz（δ）——岩石芹抵抗践钻头娇侵入赌的阻博力。第三民节岩石悔在外布载下心的破誉碎机摧理7/酬5/撕20馆23中国庄地质夕大学槐勘察注与基傍础工盯程系3、钻头秃刃具匹不仅曾以Pz和Pθ作用芝于岩寺石，美而且维还有叹使钻亿头向去前回盟转的燥移动岔速度vθ和冲跨锤对慎齿刃压的冲毒击速轰度vz或牙奶轮滚尚动时紧齿刃并向下释冲击地的速稼度vω。合成两速度君是：或式中呜：；A0——冲锤配单次敬冲击浇功；Q——冲锤坑重量右；r——齿顶且到牙亿轮瞬吊时旋震转中踩心的泻距离剂。第三候节岩石稼在外狗载下陵的破宋碎机州理7/欺5/魔20衡23中国尝地质崖大学凳勘察傲与基馒础工颗程系一、外载方作用洽下的床岩石橡应力痕状态切削粘具对戴岩石葬的压惑入破沙碎在欺孔底下过程件中起差着重辰要作印用。岩石在切重削具富切入你、破狭碎之症前，带先产项生弹竹性应小力状海态。钻头塞上的线切削具饺与孔防底岩能石的浅作用长可以设看成责是圆柱召体、疗球形减体、开长方睛平底形压梢模与渗弹性温半无乌限体莲所限冬制的蔑平面斯的相予互作籍用。讨论富不同图形状切舌削具颗在外瞎载作铺用下举的岩缺石应遍力状问态。（一粉）平红底圆浪柱形窑压头拳压入贿时应货力状丛态（二弯）球定形压讲头压锄入时挡岩石触的应沾力状兴态（三）轴向所力和驼切向贵力共您同作虽用时洒压头厚下方艰岩石荒的应蛙力状胀态第三陈节岩石售在外恼载下糊的破立碎机虫理7/超5/避20眉23中国进地质损大学肢勘察恒与基泳础工喇程系1、平底牺圆柱截形压栗头压栗入时指应力妨状态刚性流平底蹄压头岂以作世用力P沿z轴压贫入弹婆性半碑无限焦体，舞其接序触面上的爪压力订分布浸在初奸期是续不均虹匀的驳（图1-溉6），翁边缘忽处的挣应力益集中使岩滑石产的生局删部破捕碎或熊塑性四变形歌，而珠后，撞压力照便趋餐于均静匀分维布。第三妖节岩石查在外霉载下领的破调碎机泄理7/称5/签20乘23中国联地质痕大学瓦勘察宽与基鲁础工僵程系在压端力均卡匀分瞧布的浙前提我下，涛根据启弹性抹力学舞布希帽涅司貌克问削题和应力截叠加躲原理催，求泡出岩信体内盯沿对得称轴榴上各顷应力冲分量寻为：第三跪节岩石咸在外择载下忍的破循碎机拒理7/跑5/德20斥23中国受地质宝大学馒勘察编与基订础工磨程系各应棋力分捐量随z轴的父变化毁情况蚕（如佩图）非。随z的增含加，σz减小奸的慢驴，σr=σy减小远的快异；剪纷应力τ随z的变朗化开梨始由行小到晶大，皆到一秩个临纺界深聋度z0处τ达最粮大值水。在载帽荷中腹心z岛=0处：第三朱节岩石反在外脑载下另的破锅碎机粪理7/遭5/帽20僻23中国错地质释大学约勘察夫与基捕础工截程系若将τ对z求导刊，并息使其地等于墨零，虎则：设μ=0.乳25，则z0=0.峰62哄a，τma稍x=0许.3县45p。这表遮明在z轴上吓，最石大剪小应力涉所在柱的深洞度约诞等于返压头萝半径持的2／3。而随最大陪剪应粘力约俩为均丹匀压穴强的l／3。由于摇最大译剪应萌力点蹦是压尖碎岩蒙石的抚发源简处，筋且平疯底圆利柱形李压头飞压入恋时应释力存规在两辅个极妻值点使，应哭引起找重视这。第三佳节岩石插在外厘载下岁的破旱碎机团理7/喷5/盛20急23中国忍地质秧大学竞勘察隙与基票础工岔程系第三留节岩石妙在外歌载下驴的破齿碎机级理压头陶下相让对剪钱应力彩的等款值线顶分布咳图7/昼5/挤20肃23中国御地质宾大学康勘察培与基孔础工拔程系2、球锣形压冻头压典入时扩岩石帅的应盏力状刻态球体缸压人忘时，愤接触害球面屯（半轧径为a）上的压核力分推布是馒不均吹匀的壮。其辜数值万是随剥着压力福点离友开压张力面明中心著的距扎离r的增公加而不镰断减肚小的寇一个匙函数(如图)，即芝：在压祖力中嫩心处装：在压铃力边素缘处躁：第三惹节岩石香在外浑载下标的破筋碎机记理7/己5/倾20燥23中国集地质饱大学吊勘察垃与基禽础工御程系同样稠根据弄弹性高力学塘布希旗涅司舅克问兽题集雕中应喊力作匀用原派理，纠岩体闯内沿份对称植轴上蚊的各攻应力阁分量障为：第三麦节岩石四在外屑载下志的破兆碎机禽理7/减5/府20农23中国弓地质武大学啊勘察想与基择础工棒程系各应愈力分朗量随z轴的程变化：剪应仅力τ随z的变坐化开赴始由五小到耳大，在临界钻深度z0处τ达最各大值雄。在压吧力面输中心积处（z=0）有：；如果港设μ=0.通25，根据轨计算怨，z0=0.工5a，τma厉x=0浅.4络0p，同样裤存在经两个嘉极值谢点，但都在z轴上佳。第三听节岩石穷在外并载下气的破辈碎机结理7/誉5/岩20剪23中国鼠地质动大学番勘察臂与基师础工猴程系3、轴贯向力泛和切亏向力率共同昨作用提时岩姿石的芒应力摩状态回转麦钻进舟中，趋碎岩恰工具稀一般牢以轴疼向、倚切向纺载荷僵同时算作用克于岩石。艳此时责，岩镇石的如应力递分布雹与只浮有轴屡向载啦荷时怎不同美。只有轧轴向披力作叉用时取，等莫应力羡线分贴布是锤均匀招对称等的。趁轴向接力和切向廊力共役同作造用时万，等配应力女线分泛布则乱是非麻均匀巧的、弓不对酱称的虽。第三掌节岩石小在外穿载下算的破策碎机区理7/片5/慢20仪23中国损地质脊大学持勘察垮与基芒础工局程系在接增触面安上，释切向卧力作掏用的殿前方屈将产北生压际应力绕，而剥切向床力作用的梦后方庄则产辽生拉摇应力白；在暴半无村限体糊内形成扇正应答力区肃（Ⅰ）、霉拉应帅力区餐（Ⅱ）和过证渡区商（Ⅲ）。压缩龙区Ⅰ随轴稍向力播增加军而扩喜大，睁随切向力禽的增宴加而笔缩小幼；拉以伸区Ⅱ则与肤上述情况驴相反僚。第三腹节岩石顶在外凝载下奶的破伶碎机寇理7/快5/掉20延23中国谜地质位大学硬勘察想与基焦础工型程系二、顾工具使压入砍时的赠岩石遭破碎剑机理1.平底魂压模赚压入亮时第一煎极值闸带环届形裂右纹，卸开始ac伸展赞比ao快；∵远碍离自爹由面帐，ac伸展龟迅速峡减慢究；第二抄极值停带朝炸边缘尼发展塌，形飘成镰屡刀极漂限区备；极限炉区的浊体积父和压话力↑姻，排边开周裤围的垃力↑渠；c点迅族速到阿达自拴由面油并与转从o点来岭的裂撤隙相愁遇；产生ao咳b主压急力体丝式和mo视n剪切杜体体垒；∵抗剪洞强度启小，周围撕岩石掩突然卖崩离挂，压萍模下贿落；ao森b体被残压头不压碎第三命节岩石震在外岗载下公的破俊碎机蛇理7/崇5/朋20唱23中国怎地质断大学睡勘察岛与基军础工融程系2.球状方切削圈具压滋入时开始梳时，切削督具与版岩石适接触底的是名一个西点；外载奇↑，科切削班具和昂岩石创产生窗弹性博变形战，袭接触洋面↑；接触棕面中胃心的国正应决力最堆大，阅首先怀出现踏裂隙；随外档载增午加，印接触秆面增浩大，晌产生激与原混有裂伤隙缎平行救的新饲裂隙孙系；外载拴继↑羽，弹衬变总陵值↓，应力营↑，裂隙变深度订↑；以后汁的破应碎过艰程与蜂平底饱压模谊时类俭似。图1-锐12说明宏压入遮岩石饺时的容跳跃灿过程第三愁节岩石飞在外蹈载下闭的破犁碎机柄理7/忆5/毛20伸23中国辱地质用大学拌勘察荷与基拍础工纲程系三、屠在动轮载下怨岩石招的破匀碎过课程与静范压入保时没纸有本棵质性黄区别络。当静冲击打能量贞不大变时，拴边缘臣出现析裂纹统带;冲击咳能↑预，边贡缘之映外便血出现夸环形油崩离娱体——脆性夹破碎辽第一杏形态松。随着搭冲击浊能的劳↑，梁崩离领体的诞体积虎稍有同↑。叼冲击隙能量隙达一炼定值汗后，晕压头泉底下洒的岩僵石发嚼生与诉静压拾入时射相似框的脆获性破偷碎——脆性狱破碎刘第二依形态混。继续驻↑冲梯击能剩，余英裕的笑能量桃使压利头的蒙侵深册有所旋增加模，并论使接蜓触面先周围耳有岩杜石崩弄离体漏出现杨。冲击倒能达合到相代当大敌的数捎值时味，则沃出现——第三尤破碎凶形态。整个约岩石材破碎虎过程碧同样弊具有倾跳跃丧性。第三们节岩石婚在外兰载下红的破院碎机单理7/你5/麻20劈燕23中国解地质贸大学邮勘察侦与基怒础工况程系四、影响丹碎岩滥效果故的因挪素1.载荷腊大小炸的影军响实践畜表明帆，钻垄进速冤度vm与比恢压P的关晨系曲暴线可酷分成节三个勇区段思：表面芽破碎切削脆具与严岩石种的接畜触压撕力远尼小于咳岩石凳硬度响，切疗削具题不能脉压入元岩石笋。岩展石破糕碎是酱由接命触摩歉擦功揭引起教的，魂钻进溪速度虽低。屿这种团变形待破碎皮方式虫称为妨岩石晚的表储面破救碎区宪。疲劳扁破碎轴向摧载荷↑但<岩石版硬度损，使岩胆石晶首间联娘系破核坏，秩多次堪加载遭疲劳裂拒隙发赶展众阻多裂脉隙交偷错，潮产生溜粗岩粒文分离无，称够为疲沙劳破汽碎区扭。第三毒节岩石臂在外掀载下债的破话碎机苦理7/登5/鬼20猛23中国锐地质斯大学茄勘察也与基虏础工好程系3)体积从破碎切削姜具上碧的载津荷继央续↑，接扰触压桥力≥枯岩石四硬度拆，切乔削具辽有效产地切双入岩亮石，路切下女岩屑剖，称师为体勿积破司碎，录会分集离出波大块堆岩石构，破嫂碎效认果好念。2.破碎糕工具膛形状性的影累响3.破碎滑工具浊加载贵速度遣的影验响4.液柱错压力扮的影亩响第三希节岩石伯在外纤载下挤的破否碎机坛理7/及5/踪蝶20鹅23中国酒地质涌大学俱勘察政与基播础工贷程系第四育节岩石塔的可碌钻性裂指标一、谷岩石滋可钻结性的甜概念1、岩彼石可怪钻性屠的概盟念岩石无可钻安性是先表示卵钻进背过程肉中岩丸石破巾碎的村难易摩程度策。在钻顿探生产中撇通常身用机淘械钻碌速作咬为衡定量岩浆石可价钻性剖的指挎标，坟单位冻是m／h。2、岩石困的可苏钻性族及可酸钻性烘分级饼的