巖石性質(zhì)及其分類（56頁內(nèi)容豐富）

1、第四章 巖石性質(zhì)及其分類主要內(nèi)容 4.1 巖石的物理性質(zhì) 4.2 巖石的力學(xué)性質(zhì) 4.3 巖石的分級1 巖石的孔隙度為巖石中孔隙總體積V0與巖石的總體積V之比，用百分率表示。第一節(jié)巖石的物理性質(zhì)密度:不包括孔隙在內(nèi)的巖石密度。(g/cm3)容重:包括孔隙在內(nèi)的巖石單位體積重量，也稱巖石的體重。(t/m3)2 密度和容重 巖石的孔隙度、密度、容重主要影響巖石的拋擲、堆積、裝運以及炸藥的選擇。幾種巖石孔隙度、密度、容重見表1。 表1 幾種巖石的孔隙度、密度、容重巖石名稱孔隙度（%）密度（g/cm）容重（t/m3）花崗巖 玄武巖 輝綠巖 石灰?guī)r 白云巖 砂 巖 頁 巖 板 巖 片麻巖 大理巖 石英巖

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 碎脹性 碎脹性是指巖石破碎后，總體積增加的

3、性質(zhì)。表征巖石的碎脹性用碎脹系數(shù)K表示，碎脹系數(shù)也稱為松散系數(shù)。碎脹系數(shù)k也稱為松散系數(shù)，一般為k=1.31.6，在擠壓爆破和深孔天井掘進中，k值非常重要。表1-2幾種巖石的碎脹系數(shù)巖石名稱砂、礫石砂質(zhì)粘土中硬巖石堅硬巖石碎脹系數(shù)k1.051.201.201.251.301.501.502.504、巖石的波阻抗c為波阻抗，表示巖石對應(yīng)力波傳播的阻尼作用，一般c越大，鑿爆越困難；巖石結(jié)構(gòu)致密，堅硬，強度大，無大的地質(zhì)構(gòu)造弱面，則c大，日本關(guān)于巖石的分級多采用c指標（見表1-3）視頻1表1-3 幾種材料的波阻抗材料名稱密度(g/cm3)縱波速度(m/s)波阻抗(kg/cm2.s)鋼 銅 花崗巖 玄

4、武巖 輝綠巖 輝長巖 石灰?guī)r 白云巖 砂 巖 板 巖 石英巖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 變形特征變形特征研究動、靜載荷

5、作用下應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系1）應(yīng)力與應(yīng)變靜載載荷不隨時間變化或隨時間變化不大。巖石應(yīng)力應(yīng)變曲線見圖1。圖 1靜載變形特性曲線第二節(jié)巖石的力學(xué)性質(zhì)脆性巖石沒有產(chǎn)生顯著的永久變形就開始破壞的性質(zhì)，一般巖石呈脆性破壞。塑性與脆性相反，在破壞前有較明顯的永久變形，如泥頁巖，高嶺土礦，巷道底鼓。彈性在彈性變形范圍內(nèi)，當外載去掉后，巖石恢復(fù)原形的性質(zhì)。巖石在彈性極限內(nèi)呈彈性，巖石可用與材料力學(xué)中各彈性常數(shù)一樣表示。視頻1視頻2視頻32）巖石動載變形特性（1）動載的特點動載荷隨時間而變化P=f(t)；沖擊載荷就是一種動載荷，鑿巖中活塞與釬尾、釬頭與巖石爆破中的起爆、傳爆、爆轟波，應(yīng)力波對巖石的作用都是沖擊載荷。

6、圖1-2 沖擊載荷與時間的關(guān)系巖石變形不均勻，質(zhì)點運動速度不一致即巖石中各質(zhì)點不是以一致速度運動，巖石不是均勻地變形，這是與靜載作用根本區(qū)別所在。如圖1-3。圖1-3 釬桿中應(yīng)變波傳播情況 運動與變形首先開始于受沖擊的端面，端面處質(zhì)點受到擾動后，產(chǎn)生變形和應(yīng)力，由于質(zhì)點間的彈性聯(lián)系，變形和應(yīng)力以速度c傳播，在時間t內(nèi)，變形范圍為ct.2 巖石的強度特征巖石的強度特征是指巖石能承受一定外力的作用而不破壞的性能，它是以巖石恰在破壞時應(yīng)力大小來表示的。分動、靜載強度。表1-4 幾種巖石的動、靜強度表巖石種類應(yīng)力波的平均傳播速度（m/s）抗壓強度（MPa）抗拉強度（MPa）加載速度(Mpa/s)載荷持

7、續(xù)時間（ms）靜態(tài)動態(tài)靜態(tài)動態(tài)大理石 和泉砂巖 多湖砂巖 群馬砂巖 輝綠巖 石英-閃長巖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 巖

8、石的堅固性堅固性是指巖石對外界各種機械破壞的綜合抵抗能力。1）強度巖石能承受一定外力作用而不破壞的性能巖石表面抵抗工具侵入的性能，與鑿巖性密切相關(guān)。鑿巖時，比單向抗壓強度更有意義，指巖石表面被破壞的性能。（莫氏硬度：滑石方，熒磷長，石英黃玉剛金剛）2）硬度3）磨蝕性巖石對工具的磨蝕能力，主要與巖石的成分有關(guān)。4）鑿巖性表示巖石被爆碎的難易程度：用單位原巖的炸藥消耗量和所需炮眼長度表示。巖石被鑿碎的難易程度：用每米炮眼所消耗的釬頭數(shù)，純鑿速，比能三指標表示5）爆破性1 普氏分級法1）基本觀點 是巖石的堅固性所綜合上述各特性趨于一致，即硬度、強度、鑿巖性、爆破性是一致的。2）分級方法用堅固性系數(shù)f

9、來大致概括，作為分級的根據(jù)。f=R/10,或共分10級。第三節(jié)巖石的分級等級堅固性程度典型的巖石f值最堅固最堅固、細致和有韌性的石英巖、玄武巖及其它堅固巖石20很堅固很堅固花崗巖、石英斑巖、硅質(zhì)片巖、較堅固的砂巖和石灰?guī)r15堅固致密花崗巖、很堅固砂巖和石灰?guī)r，石英質(zhì)礦脈等10a堅固堅固的石灰?guī)r、砂巖、大理巖、不堅固的花崗巖、黃鐵礦8較堅固一般的砂巖、鐵礦6a較堅固砂質(zhì)頁巖、頁巖質(zhì)砂巖5中等堅固的粘土質(zhì)巖石、不堅固的砂巖和石灰?guī)r4a中等各種不堅固的頁巖、致密的泥灰?guī)r3較軟弱軟弱的頁巖，很軟的石灰?guī)r，白堊、巖鹽、石膏、凍土2a較軟弱碎石質(zhì)土壤，破碎頁巖、堅固的煤等1.5軟弱致密黏土，軟弱的煙煤、堅固的沖擊層、黏土質(zhì)土壤1.0a軟弱輕砂質(zhì)黏土、黃土、礫石0.8土質(zhì)巖石腐植土、泥煤、輕砂質(zhì)土壤、濕砂0.6松散性巖石砂、細礫石、松土、采下的煤0.5流沙性巖石流沙，沼澤土壤、含水黃土及其它含水土壤0.33）該評價方法的評價強調(diào)了一致性，忽視了各巖石特性的特殊性和差異性，因此有一定的誤差，顯得有些片面和籠統(tǒng)，如難鑿的巖石不一定難爆，但簡單易行，易于推廣。多年來在各類礦山流行使用。2 可鉆性分級可鉆性分級的測定是使用便攜式巖石鑿測器測定巖石的鑿碎比能（破