第一章巖石性質(zhì)及其工程分級

1、，第一章巖石的性質(zhì)及其工程等級，第一節(jié)概述，巖石概念：巖石是由一種或多種礦物組成的集合體分類。巖漿巖在塊狀結(jié)構(gòu)巖石沉積巖中有片狀結(jié)構(gòu)變質(zhì)巖或塊狀結(jié)構(gòu)巖體。從地殼巖層中切割的小塊巖體：是指地下工程周圍大范圍的自然地質(zhì)體。由一種或多種巖石組成。表土：蓋在地殼上部的第四紀(jì)沉淀物(如黃土、粘土、沙子、泥漿、碎石等)統(tǒng)稱為表土?；鶐r：表土以下的固結(jié)巖石建造商統(tǒng)稱基巖。表示第二塊巖石的物理性質(zhì)，一塊巖石的相對密度和密度為1，相對密度為：體積的質(zhì)量與巖石固體體積的質(zhì)量之比。固體實體體積：除空心體積外的實際體積。其中：G巖層質(zhì)量Vc巖石固體體積的密度為2，密度：巖石單位體積的質(zhì)量稱為巖石的密度。巖石的密度分為

2、：(1)干密度：單位體積巖石絕對干燥時的密度：Pc=G/V (2)濕密度巖石的孔間隙N:巖石試件的各種間隙，是孔的體積總和與試件總體積的比較。巖石的孔隙比E:是指巖石試件的各種空隙、孔的體積總和與試件的固體礦物顆粒體積的比例。意義：巖石的孔隙率提高巖體本身的整體減少強(qiáng)度，降低透水性。有氣孔提高巖石風(fēng)化速度，增加巖石的透水性。3.巖石的水力性質(zhì)，1 .概念：巖石在水的作用下表現(xiàn)出的性質(zhì)2。分類指標(biāo)：透水性、吸水性、溶解性、軟化性(1)巖石的吸收率巖石的吸收率W是指巖石試件大氣壓力下吸水質(zhì)量G與試件干燥質(zhì)量G的比率。W=g/G，(2)巖石的透水性在一定壓力下地下水可以滲入巖石。這種巖石能通過水的性

3、能稱為巖石的透水性。(3)巖石的溶解性因水的化學(xué)作用而帶走巖石的一些組成物質(zhì)的現(xiàn)象稱為巖石的溶解性。溶解作用可以降低巖層的密度，增加空襲度。例如，在一些石灰石礦中，可以看到鐘乳石或石筍等溶解沉淀物。(4)巖石的軟化性巖石浸水后強(qiáng)度明顯降低。一般來說，軟化系數(shù)是Rw在水飽和巖試件的單向抗壓強(qiáng)度Rc在干燥巖石試件的單向抗壓強(qiáng)度(5)巖石的膨脹性是軟巖表現(xiàn)的特征，是指軟巖浸水后體積增大，壓力相應(yīng)增加的性質(zhì)。(6)巖石的崩塌性是指軟巖浸水后發(fā)生的解體現(xiàn)象。4、巖石破裂性巖石破碎后的體積大于整體狀態(tài)。這種性質(zhì)是指巖石破碎后松散狀態(tài)的體積V巖石破碎前整體狀態(tài)的體積，挖掘井巷時，選擇機(jī)器、裝載、運(yùn)輸、提升的

4、設(shè)備容器時，應(yīng)考慮巖石的破碎系數(shù)。幾茄子普通巖石的膨脹系數(shù)，第三巖石的力學(xué)特性，1，巖石的變形特性，(1)靜態(tài)載荷的兩個茄子發(fā)展階段的變形：巖石根據(jù)外部載荷作用首先是構(gòu)成巖石的基本微粒之間相對位置的變形，可以說是變形。破壞：當(dāng)作用負(fù)載變大或負(fù)載達(dá)到特定值并保持不變時，巖石的破壞。外部載荷的分類靜態(tài)載荷：巖石本身周圍的壓力是外部載荷的作用特性，例如動態(tài)載荷：風(fēng)鉆爆破巖石，打破巖石等脆性：巖石受到載荷后，變形小的話，易碎性稱為脆性。，(2)，巖石在靜載荷下單向壓力的變形特征OA段被解釋為巖石裂紋的壓縮階段特性。單向應(yīng)力增加導(dǎo)致的變形增量值隨著應(yīng)力的增加而逐漸減小。曲線上升為凹形，主要是巖石中中原的

5、裂縫和洞在壓力下逐漸閉合，稱為裂縫閉合階段。裂縫不太發(fā)達(dá)的巖石中，牙齒階段很小，甚至沒有。AB段：壓縮變形階段性質(zhì)：隨著應(yīng)力的增加，變形基本上按比例增加，曲線的傾斜da/d常數(shù)明顯AB接近直線，稱為直線彈性階段。在階段內(nèi)刪除載荷后，巖石的變形可以完全恢復(fù)，B點稱為屈服點，相應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力或彈性極限。BC階段：屈服變形階段特性：到達(dá)牙齒點時，應(yīng)力變形曲線從直線過渡到曲線，應(yīng)力從曲線凹進(jìn)，曲線斜率逐漸減小。巖石載荷達(dá)到屈服點B時，巖石內(nèi)裂紋擴(kuò)展加快，應(yīng)變速度顯著增加，最終巖石試件的破壞。c點是巖石抵抗外部載荷的極限能力，牙齒時應(yīng)力達(dá)到極限稱為牙齒巖石的單向抗壓強(qiáng)度，超過牙齒點后強(qiáng)度會大幅降低

6、。CD階段：應(yīng)力變形曲線的軟化階段特征：巖石保持總的繼續(xù)阻力載荷，直到D點最終破裂。D點后的應(yīng)力基本上保持不變，應(yīng)變無限增大，D點保持恒定，這稱為剩余強(qiáng)度。例如：CD的存在表明巖石達(dá)到極限強(qiáng)度后仍有承載能力。例如，礦山圍巖為什么大部分是軟破碎的，破碎后對圍巖仍有一定的強(qiáng)度。因此，巖石公路爆破后，巖石開始崩塌，停止或采取措施緩解巖石變形，巖石破壞停止保持相當(dāng)大的承載能力。錨噴支護(hù)是根據(jù)牙齒原理發(fā)明的。(3)，巖石在三向靜態(tài)載荷壓縮條件下變形特征1，巖石的彈性階段與單向壓力條件基本相同。2、巖石在卸載明顯的塑性變形后可以變形的彈性變形巖石變形后，分為不可變形的塑性變形3、屈服極限(C)強(qiáng)度峰值(與

7、C點相對應(yīng)的力)和剩余強(qiáng)度(D)；(D)動態(tài)載荷下巖石的變形特性；沖擊鑿巖機(jī)破碎或爆破破碎的巖石；在動態(tài)載荷下，巖石變形不是整體均勻變形，質(zhì)點的運(yùn)動速度也不是整體一致。由于變形和速度都有傳播過程，巖石的動態(tài)載荷變形特性與靜態(tài)載荷變形特征本質(zhì)上不同。第二，巖石的強(qiáng)度特性，巖石變形將在一定程度上破壞，這給公路維護(hù)帶來很大困難，因此必須了解巖石的破壞形態(tài)和巖石阻力破壞能力。1.巖石的強(qiáng)度：外部載荷時巖石的破壞阻力2，靜態(tài)載荷下巖石的強(qiáng)度特性(1)，在大多數(shù)情況下，巖石表現(xiàn)為脆性變形。換言之，巖石在載荷作用下沒有明顯的變形或突然的破壞。(2)同一巖石的強(qiáng)度不統(tǒng)一。也就是說，受巖石內(nèi)部因素的影響，其強(qiáng)度

8、會發(fā)生變化。(例如巖石孔風(fēng)化程度等)，(3)根據(jù)力，巖石的極限強(qiáng)度差異顯著。徐璐在其他應(yīng)力狀態(tài)下，巖石的強(qiáng)度值遵循以下規(guī)則：三向等壓抗壓強(qiáng)度三向等壓抗壓強(qiáng)度雙向抗壓強(qiáng)度單向抗壓強(qiáng)度單向剪切強(qiáng)度單向彎曲強(qiáng)度單向拉伸強(qiáng)度3，動態(tài)載荷下巖石強(qiáng)度特性(1)巖石的強(qiáng)度增加大于載荷速度。(2)巖石的強(qiáng)度值大于靜載荷。3、巖石的硬度、可鉆性和爆炸性，12.鉆孔性和爆炸性用于表示鉆孔或爆破巖石的難度。第四節(jié)巖石工程等級，1，蘇聯(lián)“保大等級法”蘇聯(lián)科學(xué)家普托雅克夫和1926年提出的，其本質(zhì)是根據(jù)巖石的堅固性進(jìn)行等級劃分的方法(即普氏等級法)，我國迄今為止使用了1，普氏等級法的實質(zhì)。(1)，巖石的堅固性是各方面的

9、表現(xiàn)。易碎巖石用該方法容易破碎(3)，用堅固系數(shù)F表示巖石破壞的相對難度，用巖石的單向抗壓強(qiáng)度Rc(MPa)除以10(MPa)得出。根據(jù)F值的大小(F)對巖石進(jìn)行分級，評價10級15種、2大巖石堅固性等級法，普氏巖石等級法非常簡潔，易于使用。在一定程度上，有反映巖石發(fā)掘難度的客觀規(guī)律。沒有反映巖體的特征、巖體的裂隙數(shù)、風(fēng)化程度及含水量對堅固性的影響、定量標(biāo)準(zhǔn)不足等。對于巖石的堅固性，各方面表現(xiàn)出一致的看法，也不適用于少數(shù)巖石，例如粘土。例如，黏土容易研究，很難爆破。大衛(wèi)亞設(shè)，北美國電視電視劇，巖石名言(3)，圍巖的穩(wěn)定性主要取決于巖石試件的強(qiáng)度，也取決于巖體的結(jié)構(gòu)和巖石強(qiáng)度，普氏分級法是巖石試件的實驗室單向抗壓強(qiáng)度，只是理論參考。據(jù)此，提出了國內(nèi)外多種巖石等級分類方法。3，我們煤礦根據(jù)巖層特性確定的圍巖分類，2，美國：“巖芯質(zhì)量指標(biāo)”(R，Q，D)分類，即鉆孔時直接從鉆頭中獲得的巖芯總長度，減去破碎巖芯和軟弱黏土的長度，然后與鉆頭的總進(jìn)展進(jìn)行比較。RQD=10cm以上的巖芯累積長度/鉆孔長度100%將巖石分為質(zhì)量、良好、良好、不良巖芯質(zhì)量指標(biāo)，復(fù)習(xí)事故問題1，說明巖