井巷工程PPT课件-岩石的性质及其工程分级.ppt

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1、1.岩石的性质与工程分级1.岩石性质与工程分级岩石性质与工程分级井巷施工基本过程：破岩井巷施工基本过程：破岩井巷施工基本过程：破岩井巷施工基本过程：破岩形成空间形成空间形成空间形成空间维护维护维护维护1.1 1.1 概述概述概述概述1.2 1.2 岩石的物理性质岩石的物理性质岩石的物理性质岩石的物理性质 1.3 1.3 岩石的力学性质岩石的力学性质岩石的力学性质岩石的力学性质 1.4 1.4 岩石的工程分级岩石的工程分级岩石的工程分级岩石的工程分级2 21.岩石性质与工程分级岩石性质与工程分级1.1 1.1 概述概述概述概述影响岩石性质的因素影响岩石性质的因素影响岩石性质的因素影响岩石性质的因

2、素pp矿物矿物矿物矿物pp结构和构造结构和构造结构和构造结构和构造岩石、岩体和岩块，弱面的影响，层理、节理、岩石、岩体和岩块，弱面的影响，层理、节理、岩石、岩体和岩块，弱面的影响，层理、节理、岩石、岩体和岩块，弱面的影响，层理、节理、断层和裂隙面。各向异性、非均质性和不连续性。断层和裂隙面。各向异性、非均质性和不连续性。断层和裂隙面。各向异性、非均质性和不连续性。断层和裂隙面。各向异性、非均质性和不连续性。表土和基岩，煤系地层常见石灰岩、砂岩、砂质表土和基岩，煤系地层常见石灰岩、砂岩、砂质表土和基岩，煤系地层常见石灰岩、砂岩、砂质表土和基岩，煤系地层常见石灰岩、砂岩、砂质页岩和页岩等，局部岩浆

3、岩。页岩和页岩等，局部岩浆岩。页岩和页岩等，局部岩浆岩。页岩和页岩等，局部岩浆岩。3 31.2 岩石物理性质岩石物理性质一、相对密度和密度一、相对密度和密度一、相对密度和密度一、相对密度和密度相对密度：实体积（不包括空隙）质量与同体积相对密度：实体积（不包括空隙）质量与同体积相对密度：实体积（不包括空隙）质量与同体积相对密度：实体积（不包括空隙）质量与同体积水之比。水之比。水之比。水之比。密度又可分为干、湿两种密度。干密度又可分为干、湿两种密度。干密度又可分为干、湿两种密度。干密度又可分为干、湿两种密度。干指单位体积指单位体积指单位体积指单位体积岩石绝对干燥时密度，湿岩石绝对干燥时密度，湿岩石

4、绝对干燥时密度，湿岩石绝对干燥时密度，湿天然含水或饱水状态天然含水或饱水状态天然含水或饱水状态天然含水或饱水状态下密度下密度下密度下密度重度指单位体积岩石所受的重力，又称重力密度，重度指单位体积岩石所受的重力，又称重力密度，重度指单位体积岩石所受的重力，又称重力密度，重度指单位体积岩石所受的重力，又称重力密度，用用用用 表示。表示。表示。表示。4 4岩石物理性质岩石物理性质二、岩石的孔隙性二、岩石的孔隙性二、岩石的孔隙性二、岩石的孔隙性岩石中裂隙和孔隙的发育程度，指标为孔隙比和岩石中裂隙和孔隙的发育程度，指标为孔隙比和岩石中裂隙和孔隙的发育程度，指标为孔隙比和岩石中裂隙和孔隙的发育程度，指标为

5、孔隙比和孔隙度。孔隙度。孔隙度。孔隙度。pp孔隙度：各种裂隙、孔隙的体积总和与总体积孔隙度：各种裂隙、孔隙的体积总和与总体积孔隙度：各种裂隙、孔隙的体积总和与总体积孔隙度：各种裂隙、孔隙的体积总和与总体积V V之比；之比；之比；之比；pp孔隙比：各种裂隙、孔隙的体积总和与固体矿孔隙比：各种裂隙、孔隙的体积总和与固体矿孔隙比：各种裂隙、孔隙的体积总和与固体矿孔隙比：各种裂隙、孔隙的体积总和与固体矿物颗粒体积物颗粒体积物颗粒体积物颗粒体积V Vc c之比。常根据相对密度之比。常根据相对密度之比。常根据相对密度之比。常根据相对密度d d和干密和干密和干密和干密度度度度 c c计算求得。计算求得。计算

6、求得。计算求得。5 5岩石物理性质岩石物理性质三、岩石的水理性质三、岩石的水理性质三、岩石的水理性质三、岩石的水理性质吸水性：吸水率吸水性：吸水率吸水性：吸水率吸水性：吸水率在大气压力下吸入水的质量在大气压力下吸入水的质量在大气压力下吸入水的质量在大气压力下吸入水的质量g g与试件烘干质量与试件烘干质量与试件烘干质量与试件烘干质量GG之比值。之比值。之比值。之比值。透水性：岩石能被水透过的性能，指标为渗透系数。透水性：岩石能被水透过的性能，指标为渗透系数。透水性：岩石能被水透过的性能，指标为渗透系数。透水性：岩石能被水透过的性能，指标为渗透系数。溶蚀性：由于水的化学作用而把岩石中某些组成物溶蚀

7、性：由于水的化学作用而把岩石中某些组成物溶蚀性：由于水的化学作用而把岩石中某些组成物溶蚀性：由于水的化学作用而把岩石中某些组成物质带走的现象。围岩为石灰岩的矿井中常见。质带走的现象。围岩为石灰岩的矿井中常见。质带走的现象。围岩为石灰岩的矿井中常见。质带走的现象。围岩为石灰岩的矿井中常见。软化性：常用软化系数来表示，水饱和岩石试件的软化性：常用软化系数来表示，水饱和岩石试件的软化性：常用软化系数来表示，水饱和岩石试件的软化性：常用软化系数来表示，水饱和岩石试件的单向抗压强度与干燥试件之比。单向抗压强度与干燥试件之比。单向抗压强度与干燥试件之比。单向抗压强度与干燥试件之比。膨胀性和崩解性：膨胀应力

8、和膨胀率、耐崩解指数膨胀性和崩解性：膨胀应力和膨胀率、耐崩解指数膨胀性和崩解性：膨胀应力和膨胀率、耐崩解指数膨胀性和崩解性：膨胀应力和膨胀率、耐崩解指数6 6岩石物理性质岩石物理性质四、岩石的碎胀性四、岩石的碎胀性四、岩石的碎胀性四、岩石的碎胀性破碎以后的体积将比整体状态下增大，碎胀系数破碎以后的体积将比整体状态下增大，碎胀系数破碎以后的体积将比整体状态下增大，碎胀系数破碎以后的体积将比整体状态下增大，碎胀系数表示，表示，表示，表示，Tab1.4Tab1.47 71.3 岩石的力学性质岩石的力学性质8 8岩石风化程度岩石风化程度岩石风化程度岩石风化程度A AB BD岩石的变形特征岩石的变形特征

9、C岩石的强度特性岩石的强度特性弹性模量弹性模量E 泊松比泊松比 抗剪强度抗剪强度 弹性弹性 塑性塑性脆性脆性（Elastic modulus）（Poissons ratio）力学性质力学性质 单轴抗压强度单轴抗压强度 单轴抗拉强度单轴抗拉强度 一、岩石的变形特征一、岩石的变形特征变形和破坏是岩石在荷载作用下的两个发展阶段。变形和破坏是岩石在荷载作用下的两个发展阶段。变形和破坏是岩石在荷载作用下的两个发展阶段。变形和破坏是岩石在荷载作用下的两个发展阶段。变形中包含着破坏的因素，而破坏是变形发展所变形中包含着破坏的因素，而破坏是变形发展所变形中包含着破坏的因素，而破坏是变形发展所变形中包含着破坏的

10、因素，而破坏是变形发展所致。致。致。致。(一一一一)静荷载下岩石的变形特征静荷载下岩石的变形特征静荷载下岩石的变形特征静荷载下岩石的变形特征I0AI0A段，曲线呈上凹型，这是原有裂隙和孔隙受段，曲线呈上凹型，这是原有裂隙和孔隙受段，曲线呈上凹型，这是原有裂隙和孔隙受段，曲线呈上凹型，这是原有裂隙和孔隙受压后逐渐闭合所致，称为裂隙压密闭合阶段。对压后逐渐闭合所致，称为裂隙压密闭合阶段。对压后逐渐闭合所致，称为裂隙压密闭合阶段。对压后逐渐闭合所致，称为裂隙压密闭合阶段。对于致密岩石这个阶段很小甚至没有。于致密岩石这个阶段很小甚至没有。于致密岩石这个阶段很小甚至没有。于致密岩石这个阶段很小甚至没有。

11、ABAB段，呈直线型，即斜率近似为常数，称为段，呈直线型，即斜率近似为常数，称为段，呈直线型，即斜率近似为常数，称为段，呈直线型，即斜率近似为常数，称为线弹性阶段。在线弹性阶段。在线弹性阶段。在线弹性阶段。在I I、段内，如果卸除荷载，变形段内，如果卸除荷载，变形段内，如果卸除荷载，变形段内，如果卸除荷载，变形能完全恢复。能完全恢复。能完全恢复。能完全恢复。B B点应力称为弹性极限或屈服应力，点应力称为弹性极限或屈服应力，点应力称为弹性极限或屈服应力，点应力称为弹性极限或屈服应力，B B点称为屈服点。点称为屈服点。点称为屈服点。点称为屈服点。9 9(一一)静荷载下岩石的变形特征静荷载下岩石的变

12、形特征BCBC段，呈下凹型，斜率逐渐减小，局部破损段，呈下凹型，斜率逐渐减小，局部破损段，呈下凹型，斜率逐渐减小，局部破损段，呈下凹型，斜率逐渐减小，局部破损逐渐增大而导致岩石达到强度极限逐渐增大而导致岩石达到强度极限逐渐增大而导致岩石达到强度极限逐渐增大而导致岩石达到强度极限c c点，称为破裂点，称为破裂点，称为破裂点，称为破裂发展阶段。发展阶段。发展阶段。发展阶段。刚性试验机，由于加载系统储存的弹性能量大大刚性试验机，由于加载系统储存的弹性能量大大刚性试验机，由于加载系统储存的弹性能量大大刚性试验机，由于加载系统储存的弹性能量大大减少和试验机及时地减少荷载，则可以观察到应减少和试验机及时地

13、减少荷载，则可以观察到应减少和试验机及时地减少荷载，则可以观察到应减少和试验机及时地减少荷载，则可以观察到应力应变曲线第力应变曲线第力应变曲线第力应变曲线第阶段。如果在阶段。如果在阶段。如果在阶段。如果在BCBC段内任一点段内任一点段内任一点段内任一点P P卸卸卸卸载，曲线按载，曲线按载，曲线按载，曲线按PQPQ变化；重新加载，曲线按变化；重新加载，曲线按变化；重新加载，曲线按变化；重新加载，曲线按QRQR变化。变化。变化。变化。PQRPQR称为塑性滞环。称为塑性滞环。称为塑性滞环。称为塑性滞环。QSQS为弹性变形，卸载时可恢为弹性变形，卸载时可恢为弹性变形，卸载时可恢为弹性变形，卸载时可恢复

14、；复；复；复；OQOQ为塑性变形，卸载时不能恢复。为塑性变形，卸载时不能恢复。为塑性变形，卸载时不能恢复。为塑性变形，卸载时不能恢复。C C点对应点对应点对应点对应的应力称为极限抗压强度。的应力称为极限抗压强度。的应力称为极限抗压强度。的应力称为极限抗压强度。1010(一一)静荷载下岩石的变形特征静荷载下岩石的变形特征CDCD段，为软化阶段。仍保持一整体继续抵抗段，为软化阶段。仍保持一整体继续抵抗段，为软化阶段。仍保持一整体继续抵抗段，为软化阶段。仍保持一整体继续抵抗荷载；直到荷载；直到荷载；直到荷载；直到D D点才最终破裂；以后应力基本不变点才最终破裂；以后应力基本不变点才最终破裂；以后应力

15、基本不变点才最终破裂；以后应力基本不变而应变无限增长。而应变无限增长。而应变无限增长。而应变无限增长。D D点应力为残余强度。点应力为残余强度。点应力为残余强度。点应力为残余强度。CDCD存在，说明在达到极限强度后，仍有承载能力。存在，说明在达到极限强度后，仍有承载能力。存在，说明在达到极限强度后，仍有承载能力。存在，说明在达到极限强度后，仍有承载能力。这符合一部分矿山工程的实际情况，如巷道围岩这符合一部分矿山工程的实际情况，如巷道围岩这符合一部分矿山工程的实际情况，如巷道围岩这符合一部分矿山工程的实际情况，如巷道围岩多数平稳地破裂，破裂后仍然具有一定的强度。多数平稳地破裂，破裂后仍然具有一定

16、的强度。多数平稳地破裂，破裂后仍然具有一定的强度。多数平稳地破裂，破裂后仍然具有一定的强度。因此，在岩体已经开裂破坏而尚未垮落的情况下，因此，在岩体已经开裂破坏而尚未垮落的情况下，因此，在岩体已经开裂破坏而尚未垮落的情况下，因此，在岩体已经开裂破坏而尚未垮落的情况下，如能采取措施制止或缓和岩体变形，则岩体破坏如能采取措施制止或缓和岩体变形，则岩体破坏如能采取措施制止或缓和岩体变形，则岩体破坏如能采取措施制止或缓和岩体变形，则岩体破坏就会停止而仍然保持相当大的承载能力。锚喷支就会停止而仍然保持相当大的承载能力。锚喷支就会停止而仍然保持相当大的承载能力。锚喷支就会停止而仍然保持相当大的承载能力。锚

17、喷支护就是制止岩体变形的十分有效的措施。护就是制止岩体变形的十分有效的措施。护就是制止岩体变形的十分有效的措施。护就是制止岩体变形的十分有效的措施。1111(一一)静荷载下岩石的变形特征静荷载下岩石的变形特征岩石受单轴压缩时，体积变化一般规律是在弹性岩石受单轴压缩时，体积变化一般规律是在弹性岩石受单轴压缩时，体积变化一般规律是在弹性岩石受单轴压缩时，体积变化一般规律是在弹性阶段体积减小而在塑性阶段体积膨胀。通常将体阶段体积减小而在塑性阶段体积膨胀。通常将体阶段体积减小而在塑性阶段体积膨胀。通常将体阶段体积减小而在塑性阶段体积膨胀。通常将体积改变量积改变量积改变量积改变量v v与原体积与原体积与

18、原体积与原体积V V的比值称为体积应变，也的比值称为体积应变，也的比值称为体积应变，也的比值称为体积应变，也称体积改变率。称体积改变率。称体积改变率。称体积改变率。体积由减小到增大的转折点大约体积由减小到增大的转折点大约体积由减小到增大的转折点大约体积由减小到增大的转折点大约 处。处。处。处。塑性阶段的体积膨胀称为扩容现象，主因为变形塑性阶段的体积膨胀称为扩容现象，主因为变形塑性阶段的体积膨胀称为扩容现象，主因为变形塑性阶段的体积膨胀称为扩容现象，主因为变形裂隙发展和张开。它对于研究巷道变形和围岩对裂隙发展和张开。它对于研究巷道变形和围岩对裂隙发展和张开。它对于研究巷道变形和围岩对裂隙发展和张

19、开。它对于研究巷道变形和围岩对支护造成的压力等问题有重要意义。支护造成的压力等问题有重要意义。支护造成的压力等问题有重要意义。支护造成的压力等问题有重要意义。岩石受载后变形很小即破裂的性质称为脆性。小岩石受载后变形很小即破裂的性质称为脆性。小岩石受载后变形很小即破裂的性质称为脆性。小岩石受载后变形很小即破裂的性质称为脆性。小于于于于3 3为脆性，大于为脆性，大于为脆性，大于为脆性，大于5 5为塑性，为塑性，为塑性，为塑性，3 35 5为过渡为过渡为过渡为过渡状态。状态。状态。状态。1212(一一)静荷载下岩石的变形特征静荷载下岩石的变形特征弹性、塑性和脆性随受力状态、加载速度、温度弹性、塑性和

20、脆性随受力状态、加载速度、温度弹性、塑性和脆性随受力状态、加载速度、温度弹性、塑性和脆性随受力状态、加载速度、温度等条件变化而变化。等条件变化而变化。等条件变化而变化。等条件变化而变化。岩石在弹性和塑性变形中消耗能量，冲击凿岩和岩石在弹性和塑性变形中消耗能量，冲击凿岩和岩石在弹性和塑性变形中消耗能量，冲击凿岩和岩石在弹性和塑性变形中消耗能量，冲击凿岩和爆破不利。如果凿岩冲击功不大，弹性大的岩石爆破不利。如果凿岩冲击功不大，弹性大的岩石爆破不利。如果凿岩冲击功不大，弹性大的岩石爆破不利。如果凿岩冲击功不大，弹性大的岩石会使钎杆在孔底跳动而影响钻进速度。爆破时，会使钎杆在孔底跳动而影响钻进速度。爆

21、破时，会使钎杆在孔底跳动而影响钻进速度。爆破时，会使钎杆在孔底跳动而影响钻进速度。爆破时，药包爆炸能量中有相当大的一部分要消耗在岩石药包爆炸能量中有相当大的一部分要消耗在岩石药包爆炸能量中有相当大的一部分要消耗在岩石药包爆炸能量中有相当大的一部分要消耗在岩石的弹性震动上。相反，脆性较大时，变形所耗能的弹性震动上。相反，脆性较大时，变形所耗能的弹性震动上。相反，脆性较大时，变形所耗能的弹性震动上。相反，脆性较大时，变形所耗能量较小，对局部应力敏感而易于冲击破碎；脆性量较小，对局部应力敏感而易于冲击破碎；脆性量较小，对局部应力敏感而易于冲击破碎；脆性量较小，对局部应力敏感而易于冲击破碎；脆性大易于

22、爆破碎岩并适于选用高猛度炸药。塑性显大易于爆破碎岩并适于选用高猛度炸药。塑性显大易于爆破碎岩并适于选用高猛度炸药。塑性显大易于爆破碎岩并适于选用高猛度炸药。塑性显著的岩石，对剪切应力抵抗能力差，宜使用旋转著的岩石，对剪切应力抵抗能力差，宜使用旋转著的岩石，对剪切应力抵抗能力差，宜使用旋转著的岩石，对剪切应力抵抗能力差，宜使用旋转式钻眼法破岩，并可选用低猛度、低静力作用力式钻眼法破岩，并可选用低猛度、低静力作用力式钻眼法破岩，并可选用低猛度、低静力作用力式钻眼法破岩，并可选用低猛度、低静力作用力炸药。炸药。炸药。炸药。1313(二二)三向静荷载下岩石变形特征三向静荷载下岩石变形特征(1)(1)弹

23、性段与单轴压缩下基本相同。这一特性具有弹性段与单轴压缩下基本相同。这一特性具有弹性段与单轴压缩下基本相同。这一特性具有弹性段与单轴压缩下基本相同。这一特性具有重要意义，因为可以通过简易的单轴试验确定复重要意义，因为可以通过简易的单轴试验确定复重要意义，因为可以通过简易的单轴试验确定复重要意义，因为可以通过简易的单轴试验确定复杂应力状态下的弹性常数。杂应力状态下的弹性常数。杂应力状态下的弹性常数。杂应力状态下的弹性常数。(2)(2)表现出明显的塑性变形。表现出明显的塑性变形。表现出明显的塑性变形。表现出明显的塑性变形。(3)(3)屈服极限、强度峰值和残余强度都与围压大小屈服极限、强度峰值和残余强

24、度都与围压大小屈服极限、强度峰值和残余强度都与围压大小屈服极限、强度峰值和残余强度都与围压大小成正变关系。成正变关系。成正变关系。成正变关系。(4)(4)大部分岩石在一定的临界围压下出现屈服平台，大部分岩石在一定的临界围压下出现屈服平台，大部分岩石在一定的临界围压下出现屈服平台，大部分岩石在一定的临界围压下出现屈服平台，呈现塑性流动现象。呈现塑性流动现象。呈现塑性流动现象。呈现塑性流动现象。(5)(5)达到临界围压以后继续提高围压，不再出现峰达到临界围压以后继续提高围压，不再出现峰达到临界围压以后继续提高围压，不再出现峰达到临界围压以后继续提高围压，不再出现峰值，应力应变关系呈单调增长趋势。值

25、，应力应变关系呈单调增长趋势。值，应力应变关系呈单调增长趋势。值，应力应变关系呈单调增长趋势。1414(三三)动荷载下岩石的变形特征动荷载下岩石的变形特征无论是冲击式凿岩机，爆破岩石，岩石承受是一无论是冲击式凿岩机，爆破岩石，岩石承受是一无论是冲击式凿岩机，爆破岩石，岩石承受是一无论是冲击式凿岩机，爆破岩石，岩石承受是一种冲击荷载。它是关于时间的函数。种冲击荷载。它是关于时间的函数。种冲击荷载。它是关于时间的函数。种冲击荷载。它是关于时间的函数。变形将引起质点之间的应力和应变。这种应力应变形将引起质点之间的应力和应变。这种应力应变形将引起质点之间的应力和应变。这种应力应变形将引起质点之间的应力

26、和应变。这种应力应变的变化的传播叫做应力波或应变波。变的变化的传播叫做应力波或应变波。变的变化的传播叫做应力波或应变波。变的变化的传播叫做应力波或应变波。1515波的性质与分类波的性质与分类1616勒夫波勒夫波瑞利波瑞利波纵纵 波波横横 波波根据波的传播位置根据波的传播位置 体积波表面波表面波 在介质内部传播的波在介质内部传播的波只沿介质体的边界面传播的波只沿介质体的边界面传播的波根据介质质点振动方向根据介质质点振动方向波波同扰动传播方向垂直，又同扰动传播方向垂直，又叫剪切波叫剪切波 同波的传播方向一致同波的传播方向一致，又叫，又叫压缩波或拉伸播压缩波或拉伸播介质质点沿椭圆形轨迹运动介质质点沿

27、椭圆形轨迹运动 介质体表面质点在垂直于波介质体表面质点在垂直于波的传播方向成水平横向振动的传播方向成水平横向振动 应力波反射和透射（应力波反射和透射（1 1）1717(A)应应力力波波从从交交界界面面垂垂直直入入射射 不产生波的反射。不产生波的反射。有反射波，也有透射波有反射波，也有透射波 既有透射压缩波，又有反射拉伸波。既有透射压缩波，又有反射拉伸波。叠加的结果使交界面处的应力值为入射应力波的叠加的结果使交界面处的应力值为入射应力波的两倍，此交界面即为固定端。两倍，此交界面即为固定端。纵纵 波波 垂垂 直直 入入 射射 应力波反射和透射（应力波反射和透射（2 2）1818(B)应应力力波波向

28、向交交界界面面倾倾斜斜入入射射 纵纵 波波 倾倾 斜斜 入入 射射 二、岩石的强度特征二、岩石的强度特征 1 1静荷载下岩石的强度性质静荷载下岩石的强度性质静荷载下岩石的强度性质静荷载下岩石的强度性质(1)(1)在大多数情况表现为脆性破坏。在大多数情况表现为脆性破坏。在大多数情况表现为脆性破坏。在大多数情况表现为脆性破坏。(2)(2)同一岩石的强度并非常数。影响因素很多。例同一岩石的强度并非常数。影响因素很多。例同一岩石的强度并非常数。影响因素很多。例同一岩石的强度并非常数。影响因素很多。例如组成成分、颗粒大小、胶结情况、生成条件、如组成成分、颗粒大小、胶结情况、生成条件、如组成成分、颗粒大小

29、、胶结情况、生成条件、如组成成分、颗粒大小、胶结情况、生成条件、层理构造、孔隙度、温度、湿度、重度、风化程层理构造、孔隙度、温度、湿度、重度、风化程层理构造、孔隙度、温度、湿度、重度、风化程层理构造、孔隙度、温度、湿度、重度、风化程度、受力状态和时间等。度、受力状态和时间等。度、受力状态和时间等。度、受力状态和时间等。(3)(3)三向等压抗压强度三向等压抗压强度三向等压抗压强度三向等压抗压强度 三向不等压抗压强度三向不等压抗压强度三向不等压抗压强度三向不等压抗压强度 双向双向双向双向抗压强度抗压强度抗压强度抗压强度 单向抗压强度单向抗压强度单向抗压强度单向抗压强度 单向抗剪强度单向抗剪强度单向

30、抗剪强度单向抗剪强度 单向抗单向抗单向抗单向抗弯强度弯强度弯强度弯强度 单向抗拉强度。单向抗拉强度。单向抗拉强度。单向抗拉强度。19192.动荷载下岩石的强度性质动荷载下岩石的强度性质岩石承受静荷载达到强度极限前，外荷载卸除后岩石承受静荷载达到强度极限前，外荷载卸除后岩石承受静荷载达到强度极限前，外荷载卸除后岩石承受静荷载达到强度极限前，外荷载卸除后岩石可立即恢复到原来静止状态。岩石可立即恢复到原来静止状态。岩石可立即恢复到原来静止状态。岩石可立即恢复到原来静止状态。在动荷载作用下，虽然外荷载已解除，但岩石的在动荷载作用下，虽然外荷载已解除，但岩石的在动荷载作用下，虽然外荷载已解除，但岩石的在

31、动荷载作用下，虽然外荷载已解除，但岩石的质点由运动恢复到静止状态还需要有一个持续过质点由运动恢复到静止状态还需要有一个持续过质点由运动恢复到静止状态还需要有一个持续过质点由运动恢复到静止状态还需要有一个持续过程。所以，岩石动荷载强度不同于静荷载强度。程。所以，岩石动荷载强度不同于静荷载强度。程。所以，岩石动荷载强度不同于静荷载强度。程。所以，岩石动荷载强度不同于静荷载强度。在动荷载作用下，其强度的增加与加载速度有关。在动荷载作用下，其强度的增加与加载速度有关。在动荷载作用下，其强度的增加与加载速度有关。在动荷载作用下，其强度的增加与加载速度有关。岩石在冲击荷载作用下，无论是抗压强度还是抗岩石在

32、冲击荷载作用下，无论是抗压强度还是抗岩石在冲击荷载作用下，无论是抗压强度还是抗岩石在冲击荷载作用下，无论是抗压强度还是抗拉强度都比静荷载作用下要大。拉强度都比静荷载作用下要大。拉强度都比静荷载作用下要大。拉强度都比静荷载作用下要大。2020三、岩石的硬度三、岩石的硬度岩石的硬度，一般理解为岩石抵抗其他较硬物体岩石的硬度，一般理解为岩石抵抗其他较硬物体岩石的硬度，一般理解为岩石抵抗其他较硬物体岩石的硬度，一般理解为岩石抵抗其他较硬物体侵入的能力。侵入的能力。侵入的能力。侵入的能力。硬度与抗压强度既有联系又有区别。对于凿岩而硬度与抗压强度既有联系又有区别。对于凿岩而硬度与抗压强度既有联系又有区别。

33、对于凿岩而硬度与抗压强度既有联系又有区别。对于凿岩而言，岩石的硬度比岩石单向抗压强度更具有实际言，岩石的硬度比岩石单向抗压强度更具有实际言，岩石的硬度比岩石单向抗压强度更具有实际言，岩石的硬度比岩石单向抗压强度更具有实际意义，因为钻具对孔底岩石的破碎方式多数情况意义，因为钻具对孔底岩石的破碎方式多数情况意义，因为钻具对孔底岩石的破碎方式多数情况意义，因为钻具对孔底岩石的破碎方式多数情况下是局部压碎。所以，硬度指标更接近于反映钻下是局部压碎。所以，硬度指标更接近于反映钻下是局部压碎。所以，硬度指标更接近于反映钻下是局部压碎。所以，硬度指标更接近于反映钻凿岩石的实质和难易程度。凿岩石的实质和难易程

34、度。凿岩石的实质和难易程度。凿岩石的实质和难易程度。岩石硬度因试验方式不同，有静压入硬度和回弹岩石硬度因试验方式不同，有静压入硬度和回弹岩石硬度因试验方式不同，有静压入硬度和回弹岩石硬度因试验方式不同，有静压入硬度和回弹硬度两类。硬度两类。硬度两类。硬度两类。2121四、岩石的可钻性和可爆性四、岩石的可钻性和可爆性用来表示钻眼或爆破岩石的难易程度。用来表示钻眼或爆破岩石的难易程度。用来表示钻眼或爆破岩石的难易程度。用来表示钻眼或爆破岩石的难易程度。常用工艺性指标来表示。钻速、钻每米炮眼所需常用工艺性指标来表示。钻速、钻每米炮眼所需常用工艺性指标来表示。钻速、钻每米炮眼所需常用工艺性指标来表示。

35、钻速、钻每米炮眼所需时间、钻头进尺时间、钻头进尺时间、钻头进尺时间、钻头进尺(钎头在变钝以前的进尺数钎头在变钝以前的进尺数钎头在变钝以前的进尺数钎头在变钝以前的进尺数)、钻每、钻每、钻每、钻每米炮眼磨钝钎头数或破碎单位体积岩石消耗的能米炮眼磨钝钎头数或破碎单位体积岩石消耗的能米炮眼磨钝钎头数或破碎单位体积岩石消耗的能米炮眼磨钝钎头数或破碎单位体积岩石消耗的能量等来表示可钻性；采用爆破单位体积岩石所消量等来表示可钻性；采用爆破单位体积岩石所消量等来表示可钻性；采用爆破单位体积岩石所消量等来表示可钻性；采用爆破单位体积岩石所消耗的炸药、爆破单位体积岩石所需炮眼长度或单耗的炸药、爆破单位体积岩石所需

36、炮眼长度或单耗的炸药、爆破单位体积岩石所需炮眼长度或单耗的炸药、爆破单位体积岩石所需炮眼长度或单位重量炸药的爆破量、每米炮眼的爆破量等来表位重量炸药的爆破量、每米炮眼的爆破量等来表位重量炸药的爆破量、每米炮眼的爆破量等来表位重量炸药的爆破量、每米炮眼的爆破量等来表示岩石的可爆性。示岩石的可爆性。示岩石的可爆性。示岩石的可爆性。显而易见，上述工艺性指标，必须在相同条件下显而易见，上述工艺性指标，必须在相同条件下显而易见，上述工艺性指标，必须在相同条件下显而易见，上述工艺性指标，必须在相同条件下(除岩石条件外除岩石条件外除岩石条件外除岩石条件外)来测定，才能进行比较。来测定，才能进行比较。来测定，

37、才能进行比较。来测定，才能进行比较。22221.4 岩石工程分级岩石工程分级（1 1）按成因可分岩浆岩、沉积岩和变质岩。）按成因可分岩浆岩、沉积岩和变质岩。）按成因可分岩浆岩、沉积岩和变质岩。）按成因可分岩浆岩、沉积岩和变质岩。（2 2）按固体矿物颗粒间的结合特征，可分为固结）按固体矿物颗粒间的结合特征，可分为固结）按固体矿物颗粒间的结合特征，可分为固结）按固体矿物颗粒间的结合特征，可分为固结性、粘结性、散粒状和流动性岩石四大类。煤矿性、粘结性、散粒状和流动性岩石四大类。煤矿性、粘结性、散粒状和流动性岩石四大类。煤矿性、粘结性、散粒状和流动性岩石四大类。煤矿中多遇到固结性岩石，中多遇到固结性岩

38、石，中多遇到固结性岩石，中多遇到固结性岩石，常见的有砂岩、砂质泥岩、常见的有砂岩、砂质泥岩、常见的有砂岩、砂质泥岩、常见的有砂岩、砂质泥岩、砂质页岩、石灰岩、泥岩等。砂质页岩、石灰岩、泥岩等。砂质页岩、石灰岩、泥岩等。砂质页岩、石灰岩、泥岩等。（3 3）按岩石力学强度和坚实性，可分为坚硬岩石）按岩石力学强度和坚实性，可分为坚硬岩石）按岩石力学强度和坚实性，可分为坚硬岩石）按岩石力学强度和坚实性，可分为坚硬岩石和松软岩石。和松软岩石。和松软岩石。和松软岩石。2323普氏分级普氏分级19261926年，年，年，年，MMMM普洛托古雅可诺夫普洛托古雅可诺夫普洛托古雅可诺夫普洛托古雅可诺夫(简称普氏简

39、称普氏简称普氏简称普氏)提提提提出综合性指标出综合性指标出综合性指标出综合性指标“坚固性系数坚固性系数坚固性系数坚固性系数”f f来划分岩石等级。来划分岩石等级。来划分岩石等级。来划分岩石等级。f f值为岩石的单向抗压强度值为岩石的单向抗压强度值为岩石的单向抗压强度值为岩石的单向抗压强度R(MPa)R(MPa)除以除以除以除以10(MPa)10(MPa)，将岩石分为将岩石分为将岩石分为将岩石分为1010级级级级1515种。种。种。种。Table1.7Table1.7。简明便于使用，在前苏联和一些东欧国家广泛应简明便于使用，在前苏联和一些东欧国家广泛应简明便于使用，在前苏联和一些东欧国家广泛应简

40、明便于使用，在前苏联和一些东欧国家广泛应用；但没有反映岩体的特征，岩石坚固性的各方用；但没有反映岩体的特征，岩石坚固性的各方用；但没有反映岩体的特征，岩石坚固性的各方用；但没有反映岩体的特征，岩石坚固性的各方面表现趋于一致的观点对少数岩石也不适用，如面表现趋于一致的观点对少数岩石也不适用，如面表现趋于一致的观点对少数岩石也不适用，如面表现趋于一致的观点对少数岩石也不适用，如在粘土中就是钻眼容易爆破困难。在粘土中就是钻眼容易爆破困难。在粘土中就是钻眼容易爆破困难。在粘土中就是钻眼容易爆破困难。2424煤炭部门围岩分类煤炭部门围岩分类煤炭部门根据锚喷支护设计和施工需要，按照煤煤炭部门根据锚喷支护设

41、计和施工需要，按照煤煤炭部门根据锚喷支护设计和施工需要，按照煤煤炭部门根据锚喷支护设计和施工需要，按照煤矿岩层的特点制定了围岩的分类。矿岩层的特点制定了围岩的分类。矿岩层的特点制定了围岩的分类。矿岩层的特点制定了围岩的分类。稳定、稳定性较好、中等稳定、稳定性较差、不稳定、稳定性较好、中等稳定、稳定性较差、不稳定、稳定性较好、中等稳定、稳定性较差、不稳定、稳定性较好、中等稳定、稳定性较差、不稳定。稳定。稳定。稳定。2525“岩芯质量指标岩芯质量指标”（RQD）分类）分类优质、良好、好、差、很差。优质、良好、好、差、很差。优质、良好、好、差、很差。优质、良好、好、差、很差。2626思考题思考题1

42、1岩体的组成部分有哪些岩体的组成部分有哪些岩体的组成部分有哪些岩体的组成部分有哪些?岩石和岩体有什么区岩石和岩体有什么区岩石和岩体有什么区岩石和岩体有什么区别别别别?2 2什么是岩石的密度和表现密度什么是岩石的密度和表现密度什么是岩石的密度和表现密度什么是岩石的密度和表现密度?并说明它们有并说明它们有并说明它们有并说明它们有什么不同什么不同什么不同什么不同?3 3岩石的流变性质有哪些岩石的流变性质有哪些岩石的流变性质有哪些岩石的流变性质有哪些?4 4普氏岩石分级法的实质是什么普氏岩石分级法的实质是什么普氏岩石分级法的实质是什么普氏岩石分级法的实质是什么?它有什么优缺它有什么优缺它有什么优缺它有什么优缺点点点点?5 5围岩分类法与普氏岩石分级法在应用上有什么围岩分类法与普氏岩石分级法在应用上有什么围岩分类法与普氏岩石分级法在应用上有什么围岩分类法与普氏岩石分级法在应用上有什么区别区别区别区别?2727