矿山压力与岩层控制.pptx

nl
Vnl V
100%
(4)总开孔隙率（孔隙率）n0: 即岩石试件内开型孔隙的 总体积（Vn0)占试件总体积(V)的百分比。
n0
Vn0 V
100%
(5)闭孔隙率nc: 即岩石试件内闭型孔隙的体积（Vnc)占 试件总体积(V)的百分比。
nc
Vnc V
100%
2 、孔隙比(e)
所谓孔隙比是指岩石试件内孔隙的体积（V V)与 岩石试件内固体矿物颗粒的体积（Vs)之比。
2、干密度（ρd）和干重度(γd )
干密度是指岩石孔隙中的液体全部被蒸发后单位体积 岩石的质量，相应的重度即为干重度。
d
Ws V
d d g
（g/cm3） (kN/m3)
式中：Ws——岩石试件烘干后的质量(g)； V——岩石试件的体积(cm3)；
g——重力加速度。
3、饱和密度（ρ ）和饱和重度(γw)
矿物：存在地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物。 结构：组成岩石的物质成分、颗粒大小和形状以及其相互结合的情况。
(结晶、胶结)
构造: 组成成分的空间分布及其相互间排列关系。
（节理、裂隙、孔隙、边界、缺陷）
矿物、结构、构造 是影响岩石力学性质和物理性质的三个重要因素 。
2.岩石地质分类
岩浆岩：强度高、均质性好 沉积岩：强度不稳定，各向异性 变质岩：不稳定，与变质程度和岩性有关
3.沉积岩石的力学特性：
①不连续性；（物质不能充满空间，有孔隙存在） ②各向异性；（任一点的物理、力学性质沿不同方向均不相同） ③不均匀性；（由不同物质组成，各点物理力学性质都不相同） ④岩块单元的可移动性； ⑤地质因素影响特性（水、气、热、初应力）
一般提到岩石的孔隙率时系指岩石的总孔隙率。
(1)总孔隙率n: 即岩石试件内孔隙的体积（VV)占试件 总体积(V)的百分比。
n VV 100% V
(2)大开孔隙率nb:即岩石试件内大开型孔隙的体积（Vnb) 占试件总体积(V)的百分比。
nb
Vnb V
100%
(3)小开孔隙率nl:即岩石试件内小开型孔隙的体积（Vnl) 占试件总体积(V)的百分比。
闭型孔隙：岩石中不与外界相通的孔隙。
开型孔隙：岩石中与外界相通的孔隙。包括大开型孔隙和 小开型孔隙。
在常温下水能进入大开型孔隙，而不能进入小开型孔隙。 只有在真空中或在150个大气压以上，水才能进入小开型孔 隙。
1、孔隙率
根据岩石孔隙类型不同，岩石的孔隙率分为： (1)总孔隙率n (2)大开孔隙率nb (3)小开孔隙率nl (4)总开孔隙率n0 (5)闭孔隙率nc
第一章 矿山岩石和岩体的基本性质
岩石的物理力学性质是岩体最基本、最重要的性质之一，也是 岩石力学中研究最早、最完善的内容之一。
本章介绍：岩石的地质构成及分类； 岩石物理、力学性质及测定； 岩石的破坏机理和强度理论； 岩体及其力学特征。
第一节 岩石的基本物理性质
一、岩石的基本概念
1.概念
岩石：矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集形成的自然物体。 （岩石 = 矿物颗粒 + 胶结物 + 孔隙 + 水）
Ws V
Vnb Ws
Ws Vnb1 d1
V W1
w
式中：W s为干燥岩石的重量；γd,γw分别为干燥岩石和水的重度。
（2）岩石的饱水率（ω2）
岩石的饱水率指在高压（150个大气压）或真空
条件下，岩石吸入水的重量Wω2与岩石干重量Ws之比，
即：
2
W2 Ws
100%
根据饱水率求得岩石的总开孔隙率n0：
V
岩石的密度可分为天然密度、干密度和饱和密度。相 应地，岩石的重度可分为天然重度、干重度和饱和重度。
1、天然密度（ρ）和天然重度（γ）
指岩石在天然状态下的密度和重度。
W
V
g
（g/cm3） (kN /m3)
式中：W――天然状态下岩石试件的质量(g；) V——岩石试件的体积(cm3)； g——重力加速度（N/g）。
Байду номын сангаас （1）岩石吸水率(ω1)：
是指岩石试件在标准大气压力下吸入水的重量
Wω1与岩石干重量Ws之比。
1
W 1 Ws
100%
岩石的吸水率的大小，取决于岩石所含孔隙、裂隙
的数量、大小、开闭程度及其分布情况，并且还与试验
条件（整体和碎块，浸水时间等）有关。
根据岩石的吸水率可求得岩石的大开孔隙率nb：
nb
Vnb V
n0
Vn0 V
Ws V
Vn0 Ws
d 2 w
式中：Ws为干燥岩石重量；γd,γw干燥岩石和水的重度。
（3）岩石的饱水系数（Ks）
岩石吸水率与饱水率之比称为岩石的饱水系数，即
Ks
1 2
饱水系数反映了岩石中大开孔隙和小开孔隙的相对 含量。饱水系数越大，岩石中的大开孔隙越多，而小开 孔隙越少。
吸水性较大的岩石吸水后往往会产生膨胀，给井巷 支护造成很大压力。
（上述特性导致岩石力学的研究方法以实验测试为主）
空气
二、岩石的基本物理性质
水
岩石由固体，水，空气等三相组成。
固体
（一）密度（ρ）和重度(体积力γ)：
单位体积的岩石的质量称为岩石的密度。单位体积的
岩石的重力称为岩石的重度。所谓单位体积就是包括孔隙
体积在内的体积。
W （g/cm3），γ＝ρg(kN /m3)
饱和密度就是饱水状态下岩石试件的密度。
w
Ww V
（g/cm3）
w wg
(kN /m3)
式中：WW——饱水状态下岩石试件的质量 (g)； V——岩石试件的体积(cm3)；
g——重力加速度。
（二）比重（相对密度）(Δ)
岩石的比重就是指岩石固体的质量与同体积水的 质量之比值。岩石固体体积，就是指不包括孔隙体积在 内的体积。岩石的比重可在实验室进行测定，其计算公 式为：
e VV V Vs n
Vs
Vs
1 n
（四）岩石的水理性质
岩石遇水后会引起某些物理、化学和力学性 质的改变，岩石的这种性质称为岩石的水理性。
1、岩石的吸水性 岩石吸收水分的性能称为岩石的吸水性，其
吸水量的大小取决于岩石孔隙体积的大小及其密 闭程度。岩石的吸水性指标有吸水率、饱水率和 饱水系数。
Ws Vs w
式中：Δ——岩石的比重； Ws——干燥岩石的质量(g); Vs——岩石固体体积(cm3);
ΔW — 40C时水的密重。
（三）岩石的孔隙性
孔隙：岩石中孔隙和裂隙的总称。 孔隙度：指岩石的裂隙和孔隙发育程度，其衡量指标为 孔隙率(n)或孔隙比（e）。
闭型孔隙
孔隙
开型孔隙
大开型孔隙 小开型孔隙