普氏巖石硬度系數(shù)知識(shí)

1、額分類四類土壤普氏系數(shù)是單軸抗壓強(qiáng)度除以 10極硬（f = 20）、很硬（f = 15）、堅(jiān)硬（ f=810）、較硬（f = 56）、普通（f = 34）、較軟（ f=2）、軟層（f =1）、松軟（f V1）等 8 類。普氏分類土壤及巖石天然濕度下極限壓碎強(qiáng) 用輕 鉆 孔機(jī)開(kāi)挖方法 及名稱平均容重度鉆進(jìn) 1m工具Kg/m3Kg/cm2minIV土含碎石重1950用尖鍬并同粘土，其中包時(shí)用鎬和撬括石炭紀(jì)、 侏 羅紀(jì)的硬粘 土1950棍開(kāi)挖含有碎石、 卵緊固系數(shù)松石石、建筑碎料 和重達(dá) 25kg 的頑石（總體 積 10%以內(nèi)） 等雜質(zhì)的肥 粘土和重壤 土冰磧粘土，含 有重量在 50kg 以內(nèi) 的

2、巨礫，其含量 為總體積 10%以內(nèi) 泥板巖 不含或含有 重 量 達(dá)10kg 的頑石 含有重量在 50kg以 內(nèi) 的 巨礫（占體積 10%以上）的 冰磧石 矽藻巖和軟 白堊巖 膠結(jié)力弱的 礫巖 各種不堅(jiān)實(shí) 的版巖2000200019502100180019002600小于 200部分用手鑿 工具、 部分用 爆破米開(kāi)挖石膏2200次堅(jiān)石凝灰?guī)r、和浮石1100200400用風(fēng)鎬的爆241200破法米開(kāi)挖灰?guī)r多孔和 裂隙嚴(yán)重的 石灰?guī)r和介 質(zhì)石灰?guī)r中等硬變的2700| r . rJU片巖中等硬變的泥灰?guī)r2300vn石灰石膠結(jié)2200400600用爆破方法46的帶有卵石 和沉積巖的 礫石開(kāi)挖風(fēng)化的和有2

3、000大裂縫的粘土質(zhì)砂巖堅(jiān)實(shí)的泥板巖2800堅(jiān)實(shí)的泥灰?guī)r2500礫質(zhì)花崗巖2300600800用爆破方法68泥灰質(zhì)石灰?guī)r2300開(kāi)挖粘土質(zhì)砂巖2200砂質(zhì)云片巖2300硬石膏2900普?qǐng)?jiān)石IX嚴(yán)重風(fēng)化的25008001000用爆破方法810軟弱的花崗開(kāi)挖巖、片麻巖和正長(zhǎng)巖滑石化的蛇 2400紋巖致密的石灰 2500 巖含有卵石、沉 2500積巖的碴質(zhì)膠結(jié)的礫巖砂巖2500砂質(zhì)石灰灰 2500質(zhì)片巖上一頁(yè)？1? 2 ?3?下一頁(yè)定額分類普氏分類土壤及巖石天然濕度下極限壓 碎強(qiáng)用輕鉆孔機(jī)開(kāi)挖方法 及緊固系數(shù)名稱平均容重度鉆進(jìn) 1m工具Kg/m3Kg/cm2minf一 、 二類I砂1500用尖鍬開(kāi)挖

4、土壤砂壤土1600腐殖土1200泥炭600n輕壤土和黃1600用鍬開(kāi)挖并土類土少數(shù)用鎬開(kāi)潮濕而松散1600挖的黃土，軟的 鹽漬土和堿 土平均 15MM 以 1700內(nèi)的松散而軟的礫石含 有 草 根 的 1400 密實(shí)腐殖土 含有直徑在30MM 以內(nèi)根用尖 鍬 開(kāi)挖 并少數(shù)用鎬 開(kāi)挖類的泥炭和 腐殖土摻有卵石、碎 石和石屑的 砂和腐殖土 含有卵石、或 碎石雜質(zhì)的 膠結(jié)成塊的 填土 含有卵石、碎 石和建筑料 雜質(zhì)的砂壤 土三類土壤川肥粘土其中1800包括石炭紀(jì)、用尖鍬并 同 時(shí)用鎬和撬侏羅紀(jì)的粘土和冰粘土棍開(kāi)挖（ 3 0%）重壤土、粗礫 1750石、粒徑為15-40MM 勺碎石或卵石干黃 土和摻

5、1790有碎石或卵 石的自然含 水量黃土含有直徑大 1400于 30MIM 艮類 的腐殖土或泥炭摻有碎石或 1900 卵石和建筑 碎料的土壤1 ?2?3 亙下一頁(yè)定額分類普氏分類土壤及巖石天然濕度下極限壓碎強(qiáng)用輕鉆孔機(jī)開(kāi)挖方法及緊固系數(shù)名稱平均容重度鉆進(jìn) 1m工具Kg/m3Kg/cm2minf普?qǐng)?jiān)石X白云石27001000 2000用爆破方法1012堅(jiān)固的石灰?guī)r2700開(kāi)挖大理巖2700石灰?guī)r質(zhì)膠 結(jié)的致密礫 石2600堅(jiān)固的砂質(zhì)| r . rJU片巖2600特堅(jiān)石粗花崗巖28001200 1400用爆破方法1214非常堅(jiān)硬的白云巖2900開(kāi)挖蛇紋巖2600石灰質(zhì)膠結(jié) 的含有火成 巖之卵石的

6、礫石2800石英膠結(jié)的2700堅(jiān)固砂巖 粗粒正長(zhǎng)巖2700劉具有風(fēng)化痕27001400 1600用爆破方法1416片麻巖跡的安山巖 和玄武巖2600開(kāi)挖非常堅(jiān)固的 2900石灰?guī)r硅 質(zhì) 膠 結(jié) 的 2900 含有火成巖 之卵石的礫i-JU巖粗石巖 2600 xm中?；◢弾r31001600 1800用爆破方法1618堅(jiān)固耐用的2800開(kāi)挖片麻巖輝綠巖2700玢巖2500堅(jiān)固的粗面2800i-JU巖中粒正長(zhǎng)巖2800 xw非常堅(jiān)硬的33001800 2000用爆破方法1820細(xì)粒花崗巖開(kāi)挖花崗巖麻巖2900閃長(zhǎng)巖2900高 硬度的 石3100灰?guī)r堅(jiān)固的玢巖2700XV安山巖、玄武31002000

7、2500用爆破方法2025巖、堅(jiān)固的負(fù)開(kāi)挖頁(yè)巖高硬度的輝2900綠巖和閃長(zhǎng)i-JU巖堅(jiān)固的輝長(zhǎng)2800巖和石英巖xw拉長(zhǎng)玄武巖3300大 于 2500小 于 60用爆破方法大 于 25和橄欖玄武開(kāi)挖i-JU:小塌方：塌方高度3m 或體積30m3中塌方：塌方高度 36m 或體積 30100m3; 大塌方：塌方高度6m 或體積100m3;表 1-9 按堅(jiān)固性系數(shù)對(duì)巖石可鉆性分級(jí)表巖石級(jí)別I堅(jiān)固程度最堅(jiān)固代表性巖石最堅(jiān)固、致密、有韌性的石英巖、玄武巖和其他各種特別堅(jiān)固的巖石。f20n很堅(jiān)固很堅(jiān)固的花崗巖、石英斑巖、硅質(zhì)片巖，較堅(jiān)固的石英巖，最堅(jiān)固的砂 巖和石灰?guī)r。15出堅(jiān)固致密的花崗巖，很堅(jiān)固的砂巖

8、和石灰?guī)r，石英礦脈，堅(jiān)固的礫巖，很堅(jiān) 固的鐵礦石。10川 a堅(jiān)固堅(jiān)固的砂巖、石灰?guī)r、大理巖、白云巖、黃鐵礦，不堅(jiān)固的花岡巖。8IV比較堅(jiān)固一般的砂巖、鐵礦石6IVa比較堅(jiān)固砂質(zhì)頁(yè)巖，頁(yè)巖質(zhì)砂巖。5V中等堅(jiān)固堅(jiān)固的泥質(zhì)頁(yè)巖，不堅(jiān)固的砂巖和石灰?guī)r，軟礫石。4Va中等堅(jiān)固各種不堅(jiān)固的頁(yè)巖，致密的泥灰?guī)r。3屮比較軟軟弱頁(yè)巖，很軟的石灰?guī)r，白堊，鹽巖，石膏，無(wú)煙煤，破碎的砂巖和 石質(zhì)土壤。2Wa比較軟碎石質(zhì)土壤，破碎的頁(yè)巖，粘結(jié)成塊的礫石、碎石，堅(jiān)固的煤，硬化的 粘土。vn軟軟致密粘土，較軟的煙煤，堅(jiān)固的沖擊土層，粘土質(zhì)土壤。1Wa軟軟砂質(zhì)粘土、礫石，黃土。vrn土狀腐殖土，泥煤，軟砂質(zhì)土壤，濕砂。IX

9、松散狀砂，山礫堆積，細(xì)礫石，松土，開(kāi)采下來(lái)的煤。X流沙狀流沙，沼澤土壤，含水黃土及其他含水土壤。Mohs）創(chuàng)立一種硬度表，作為評(píng)判礦物硬度的標(biāo)準(zhǔn)。最軟者為滑石，最硬者為金剛石，共有十種礦物，定為十級(jí)，分別為: 滑石(Talc) 石膏(Gypsum) 指甲方解石(Calcite) 銅幣(Frederich螢石(Fluorite) 磷灰石(Apatite)鋼刀玻璃-6正長(zhǎng)石(Orthoclase)鋼鋰石英(Quartz) 黃玉(Topaz) 剛玉(Corundum) | 金剛石(Diamond)摩氏硬度表中所刊載的數(shù)字，并沒(méi)有比例上的關(guān)系。例如正長(zhǎng)石硬度6，并不表示他是方解石硬度的兩倍，數(shù)字的大小

10、僅表明硬度排行而已。 當(dāng)鑒定硬度時(shí)，如果沒(méi)有以上的摩氏硬度計(jì),可用其他東西代替,如小刀其硬度約為；銅幣約為至4;指甲約為 2 至 3;玻璃硬度為 6。關(guān)于礦石硬度等級(jí)的劃分礦石硬度等 級(jí)Kg/cm2普氏硬度系數(shù)可碎性系數(shù)可磨性系巖石實(shí)例 數(shù)很軟200200020硬化岡巖，玄武巖，含鐵石英巖M. M.普羅托齊雅科諾夫基于實(shí)際工程觀察和模型試驗(yàn)結(jié)果，提出了天然平衡拱法分析圍巖應(yīng)力。此法在我國(guó)簡(jiǎn)稱為普 氏 fk 法，得到了普遍的應(yīng)用。此法認(rèn)為，洞室開(kāi)挖后圍巖一部分砂體失去平衡而向下塌落，塌落部位以上和兩側(cè)砂體， 處于新的平衡狀態(tài)而穩(wěn)定。 塌落邊界輪廓呈拱形。 若洞室側(cè)圍砂體沿斜面滑動(dòng)， 洞頂仍塌落后

11、呈拱形。 若有支撐或襯砌， 作用在支撐或襯砌上的壓力，便是拱圈以內(nèi)塌落的砂體重量，而拱圈以外的砂體已維持自身平衡。這個(gè)拱便稱為“天然 平衡拱”。設(shè)洞壁鉛直，把側(cè)圍三角形滑塌體內(nèi)最大主應(yīng)力方向視為鉛直的，則天然條件下滑塌斜面就會(huì)與側(cè)壁呈45$ /2 的夾角。由此，對(duì)散粒土體根據(jù)靜力平衡的平面問(wèn)題做出假定條件后，便可求出拱圈(塌落體)高度。普氏將此方法推廣到巖體上，認(rèn)為被許多裂隙切割的巖體也可以視為具一定凝聚力的松散體，并認(rèn)為堅(jiān)固系數(shù)為巖石抗壓強(qiáng)度的 1/100;對(duì) fk V 4 的巖土，按上述方法計(jì)算洞頂和洞壁的圍巖壓力；對(duì) fk 4 的巖石，貝幟有洞頂出現(xiàn)圍巖壓力，一般沒(méi)有側(cè)壁圍巖壓力。fk

12、反映了巖土強(qiáng)度特性。軟弱巖石 fk 值均小于 4, 土的 fk 值均小于。對(duì)于 4 = 0 的浮砂及飽水淤泥，一般可按靜水壓力原則計(jì)算圍巖壓力。普氏平衡拱理論有一定優(yōu)點(diǎn),把塌落體的重量視為圍巖壓力,很直觀,易理解,也有理論根據(jù)。但把所有圍巖塌落體均 視為拱形,便有很大局限性。實(shí)際上,除一般土體外,巖體塌落體大都不呈拱形。普氏理論完全不考慮巖體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造 應(yīng)力，特別是圍巖應(yīng)力重分布的影響。目前，由于長(zhǎng)期實(shí)踐，多數(shù)部門(mén)仍沿用堅(jiān)固系數(shù)fk，并按 fk 法確定圍巖塌落的拱高度,計(jì)算圍巖壓力。當(dāng)確定巖體堅(jiān)固系數(shù)時(shí),使其帶有經(jīng)驗(yàn)性質(zhì)的系數(shù),即反映了巖體具體的地質(zhì)條件,如巖性、風(fēng) 化破碎及構(gòu)造特征等,便更符

13、合實(shí)際。盡管如此 fk 法最好只用于土體和軟弱巖體,對(duì)堅(jiān)硬巖石的圍巖應(yīng)具體分析巖體結(jié)構(gòu)等特征,去確定圍巖壓力熟悉新奧法施工的原理和技術(shù)要點(diǎn)； 了解礦山法 (爆破法 )的原理及技術(shù)要點(diǎn)； 熟悉掘進(jìn)機(jī)法、 盾構(gòu)法的特點(diǎn)及適用條件； 了解太沙基理論的分析方法；熟悉土體應(yīng)力、地應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試和彈性波測(cè)試方法及應(yīng)用。? ? 散體地壓的兩種計(jì)算方法l地壓的 普氏 計(jì)算方法(1) ? ? 破碎巖石強(qiáng)度條件的修正圍巖未破碎時(shí)的強(qiáng)度條件：？ ？?？T=c+ d tan $ ? ? ? ? ?產(chǎn)生散體地壓時(shí)，非彈性變形區(qū)內(nèi)的巖石已被破壞，c、$值有所降低，強(qiáng)度曲線由原來(lái)的AA/,變 BB/，如圖所示，相應(yīng) c、$

14、值降低為 c/、$ /。由于降低后的 c/、$ /很難測(cè)定，且松散巖體黏聚力很低，故可以通過(guò)原點(diǎn)的斜直線OD 近似代替 BB/,即用 B 角相對(duì)于$角的變化，反映c、$的降低值 c/、$ /。稱 B 角為似內(nèi)摩擦角”或內(nèi)阻力角”。因此，破碎巖石的強(qiáng)度條件近似為：T= d tan 3式中?tan 3 =?, ?為普氏堅(jiān)固性系數(shù)，？=Sc/100(Sc 為巖石單軸抗壓強(qiáng)度)?！纠} 1】按照地壓的 普氏理論，破碎巖石的強(qiáng)度近似條件為：T=d tan 3,巖石破碎前、后的內(nèi)摩擦角分為$、$/,關(guān)于 3 及$、$ /的比較,下列各項(xiàng)中正確的是 (? ? ?)。A、3 $ $ / ；B、3 $ 3 $

15、/ ；D、$ / 3 $； 答案： A【例題 2】當(dāng)?shù)叵露词业膰鷰r產(chǎn)生散體地壓時(shí),被破壞的巖石是指 (? ? ? ?)。A、彈性變形區(qū)內(nèi)的巖石； B 塑性變形區(qū)內(nèi)的巖石；C 被軟弱結(jié)構(gòu)面切割成塊體的圍巖；D 原已破碎的圍巖；答案： B、 C、 D(2) 平巷地壓 普氏 計(jì)算法?普氏理論即自然平衡拱理論 。其主要之點(diǎn)是：視冒落巖體為具有一定凝聚力的松散體；巷道頂板的冒落形式呈拱形最 終穩(wěn)定下來(lái)，這種拱稱作自然平衡拱；自然平衡拱的輪廓線是一條拋物線。? ?如圖所示，拱上作用有均布重力荷載q,取脫離體 OM 如圖（b），設(shè) M 點(diǎn)的坐標(biāo)為 x、y。作用于 OMt 的外力有右半拱的水平推力 T，垂直均

16、布荷載 q 和左半半拱被截掉部分的反力 R。由拱的平衡條件取工 MM=0XTy-qJ -=05Li可弘壓淵目紆斛謝難為-摧解理可拡下弍計(jì)舞：聲/妒 鮭搐：f-豊璀氏跚性麹；関哄云史盍曲生標(biāo)代入跌固里標(biāo)，汽嚴(yán)，彳衡拱由纜方萼式輯按亟推力汞藝弍肖:T= 為俁賤竝平方刪幀工性，甦稠齪 n 般，聲取竝熱mm:KT才ZT=|aW：tF-/日于翳祐 陰于加驅(qū)7苗于蔓內(nèi)茅砌庫(kù)刀 啊商艦下注方國(guó)怦1.航協(xié)翅酯血助；24 4?4 _滋=_卜33 VfflunwEm廠_廈f.-1=丄trffl H U松徹巖體強(qiáng)砂ME 15.1-2自就平細(xì)媛煙BAji0囲1酥輪賊嶄石化冃花竣m壓打F為：4?片$“715.1J普氏堅(jiān)

17、固性系數(shù) ?可按單軸抗壓強(qiáng)度的百分之一， Sc/100 。為了更確切的反映巖體的實(shí)際強(qiáng)度，可結(jié)合地下工程具體條 件加以修正?！纠} 3】按照 普氏 理論，對(duì)于產(chǎn)生散體地壓的圍巖，其作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力為(? ? ?) 。A、大于拱內(nèi)巖石的重量；B 等于拱內(nèi)巖石的重量；C 小于拱內(nèi)巖石的重量；D 以上AB、C 三種情況均有可能產(chǎn)生；答案： B【例題 4】關(guān)于 普氏 堅(jiān)固性系數(shù) ?，下列各項(xiàng)中不正確的是 (? ?) 。A、?可按單軸抗壓強(qiáng)度的百分之一；B、?可按抗剪強(qiáng)度的百分之一；C 為了更確切的反映巖體的實(shí)際強(qiáng)度，？值可結(jié)合地下工程具體條件加以修正；？ ？ ? ? ?D、 ?可按抗拉強(qiáng)度的百分

18、之一；答案： B、 D【例題 5】自然平衡拱理論 是指(? ? ? )。A、 普氏 理論；B 太沙基理論；C TBM工理論；D NAT 施工理論；答案： A 【例題 6】按照普氏理論，自然平衡拱的輪輪廓線為 (? ? ?) 。A、一條直線；B 條對(duì)數(shù)線；C 一條單曲線；D 條拋物線；答案： D2 地壓太沙基計(jì)算方法 太沙基理論也把破裂巖體看成松散體。它的特點(diǎn)是從應(yīng)力傳遞的概念出發(fā)，推導(dǎo)出作用于支架上的垂直應(yīng)力計(jì)算公式。當(dāng)巷道埋深不大時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)的彎曲和下沉引起覆蓋巖層下滑，髓砧朝購(gòu) 勰6肖卜理二f,迪肚 訐膻翻祐磺斷勰憎換疏護(hù)融畠分2祈鼬挺歆網(wǎng)也戟饒于諦二和範(fàn)曲TPv ；【例題 8】太沙基計(jì)算法的適用范圍是 般用于埋深不大的巷道地壓計(jì)算；B般用于埋深較大的巷道地壓計(jì)算；C 一般用于沖擊地壓計(jì)算；D般用于變形地壓的計(jì)算；答案：A從松散體理論分析圍巖壓力計(jì)算公式中，不難看出，土柱底部局部塌落，從而建立兩種圍巖壓力的計(jì)算公式 結(jié)力（反作用力），地層不能形成拱作用，開(kāi)挖地道時(shí)所引起的應(yīng)力重分布會(huì)波及到地表面,當(dāng)埋深較大時(shí)，土柱兩側(cè)的摩擦力和粘結(jié)力迅速增大，并大于土柱的重量，這時(shí)地層能形成拱作用，地層中應(yīng)力重分布 不波及地面，土柱底部局部變形或塌落便是土層壓力的來(lái)源。由此不難看出，土柱理論和壓力拱理論是相聯(lián)系的，土柱的穩(wěn)定是壓力拱存在的必要條件。如果從