岩石硬度分级

岩石硬度系数表表示矿岩的坚固性的量化指标.人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。

难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。

因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。

坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。

坚固性系数f=R/100 (R单位 kg/cm2)式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。

通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。

如：①极坚固岩石 f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等）②坚硬岩石 f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等）③中等坚固岩石 f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等）④不坚固岩石 f=0.8～3 （如黄土、仅为0.3）矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。

强度是指矿岩抵抗压缩，拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。

而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。

（如抵抗锹，稿，机械碎破，炸药的综合作用力）。

莫氏硬度陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度叫做莫氏硬度，它只表示硬度由小到大的顺序。

不表示软硬的程度。

后面的矿物可划破前面的矿物表面。

一般莫氏硬度按十级标准的莫氏硬度计确定，后来因为出现了一些人工合成的硬度大的材料，又将莫氏硬度分为15级。

维氏硬度在陶瓷材料的研究中，精确测定材料的硬度，通常在维氏显微硬度计上进行。

岩石分类岩石可分三大类:1,岩浆岩{喷出岩}.2,沉积岩.3,变质岩.1、岩浆岩主要有:花岗岩,安山岩,闪长岩,流纹岩,玄武岩辉长岩等等.2、沉积岩主要有:石英砂岩,石灰砾岩,泥铁岩,白云岩,泥岩,石膏等.3、变质岩主要有:片麻岩,绿泥石片岩,千枚岩,大理岩,云母片岩等等.虽然岩石的面貌是千变万化的，但是从它们形成的环境，也就是从成因上来划分，可以把岩石分为三大类：沉积岩、岩浆岩和变质岩。

1、沉积岩沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型。

它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用，最后形成的岩石。

不论那种方式形成的碎屑物质都要经历搬运过程，然后在合适的环境中沉积下来，经过漫长的压实作用，石化成坚硬的沉积岩。

沉积岩依照沈积物颗粒的大小又分砾岩、砂岩、页岩、石灰岩.沉积岩的形成 1.风化侵蚀：在河流上的大石头，经年累月被侵蚀风化，逐渐崩解成小的沙泥、碎屑。

2.搬运：这些碎屑被水流从上游搬运到下游。

3.堆积：下游流速减缓，搬运力减小，岩石碎屑便沉积下来。

4.压密：新的沉积物压在旧的沉积物上，时间久了，底下的沉积物被压得较紧实。

5.胶结：地下水经过沉积物的孔隙，带来的矿物质填满孔隙，使岩石碎屑颗粒紧紧胶结在一起，形成沉积岩。

6.露出：堆积在海底的沉积岩层在板块运动的推挤下拱出海面，露出地表。

2、岩浆岩岩浆岩也叫火成岩，是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却固结并经过结晶作用而形成的岩石。

因为它生成的条件与沉积岩差别很大，因此，它的特点也与沉积岩明显不同。

岩浆岩又分安山岩、玄武岩、花岗岩。

由地底岩浆冷却凝固形成，由于岩浆成分和冷却凝固方式不同，便形成不同的火成岩。

岩浆岩的形成: 1.安山岩：岩浆藉由火山口喷发出地面，快速冷却形成的。

2.玄武岩：岩浆经由缓和喷发漫流而出，逐渐冷凝形成的。

3.花岗岩：岩浆并不喷出地面，而是在地底下慢慢冷却形成的。

3、变质岩在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石，包括沉积岩、岩浆岩，由于后来地质环境和物理化学条件的变化，在固态情况下发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化，而形成一种新的岩石，这种岩石被称为变质岩。

变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。

变质岩又分：板岩、片岩、片麻岩、大理岩。

变质岩的形成:1.为变质前的岩层：由于沉积或火山作用，堆积出一层层岩层。

2.挤压岩层：在强大挤压和摩擦力之下，产生温度和压力，使得深埋在地底下的岩石发生变质作用。

3.变质成新岩石：岩石里零散分布的矿物结晶会呈规矩排列，或生出新矿物来，而变成各种新的变质岩。

岩石对人类来说，并不陌生。

由动物进化为人类后的第一个时代就是石器时代。

那时，我们的祖先用石头作为与大自然作斗争的工具。

那么什么是岩石呢？现代地质学称石头为岩石，岩石的“岩”字在古代是山崖和山穴的意思，表示山势高峻、峰岭陡峭的地势；“石”字则是指磬、碑、砚、陨星等。

自从18世纪地质学诞生以来，“岩石”一词就不再沿用古义了，我们可以给岩石下这样一个定义：岩石是各种地质作用形成的自然历史产物，是构成地壳的基本组成单位，是由矿物及非晶质组成的，具有一定结构、构造的固态地质体。

外观上岩石是多种多样的，但从成因上看，可将所有的岩石归为三大类，即岩浆岩、沉积岩和变质岩，这就是自然界三大类岩石。

这三大类岩石在地壳中是怎样分布的呢？在全球陆地表面，沉积岩覆盖了75%，岩浆岩和变质岩加在一起才只占陆地面积的1/4。

但是到了地下深处，沉积岩逐渐变成了“少数民族”。

在整个地壳中，沉积岩只占到地壳体积的8%，变质岩占了27%，剩下的65%都是岩浆岩。

岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象。

导致上述现象的作用称风化作用。

分为：①物理风化作用。

主要包括温度变化引起的岩石胀缩、岩石裂隙中水的冻结和盐类结晶引起的撑胀、岩石因荷载解除引起的膨胀等。

②化学风化作用。

包括：水对岩石的溶解作用；矿物吸收水分形成新的含水矿物，从而引起岩石膨胀崩解的水化作用；矿物与水反应分解为新矿物的水解作用；岩石因受空气或水中游离氧作用而致破坏的氧化作用。

③生物风化作用。

包括动物和植物对岩石的破坏，其对岩石的机械破坏亦属物理风化作用，其尸体分解对岩石的侵蚀亦属化学风化作用。

人为破坏也是岩石风化的重要原因。

岩石风化程度可分为全风化、强风化、弱风化和微风化4个级别。

大约在200年前，人们可能认为高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不变的特征。

可现在我们已经知道高山最终将被风化和剥蚀为平地，湖泊终将被沉积物和植被填满，沙漠会随着气候的变化而行踪不定。

地球上的物质永无止境地运动着。

暴露在地壳表面的大部分岩石都处在与其形成时不同的物理化学条件下，而且地表富含氧气、二氧化碳和水，因而岩石极易发生变化和破坏。

表现为整块的岩石变为碎块，或其成分发生变化，最终使坚硬的岩石变成松散的碎屑和土壤。

矿物和岩石在地表条件下发生的机械碎裂和化学分解过程称为风化。

由于风、水流及冰川等动力将风化作用的产物搬离原地的作用过程叫做剥蚀地表岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学成分也不新矿物的作用称物理风化作用。

如矿物岩石的热胀冷缩、冰劈作用、层裂和盐分结晶等作用均可使岩石由大块变成小块以至完全碎裂。

化学风化作用是指地表岩石受到水、氧气和二氧化碳的作用而发生化学成分和矿物成分变化，并产生新矿物的作用。

主要通过溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式进行。

虽然所有的岩石都会风化，但并不是都按同一条路径或同一个速率发生变化。

经过长年累月对不同条件下风化岩石的观察，我们知道岩石特征、气候和地形条件是控制岩石风化的主要因素。

不同的岩石具有不同的矿物组成和结构构造，不同矿物的溶解性差异很大。

节理、层理和孔隙的分布状况和矿物的粒度，又决定了岩石的易碎性和表面积。

风化速率的差异，可以从不同岩石类型的石碑上表现出来。

如花岗岩石碑，其成分主要是硅酸盐矿物。

这种石碑就能很好地抵御化学风化。

而大理岩石碑则明显地容易遭受风化。

气候因素主要是通过气温、降雨量以及生物的繁殖状况而表现的。

在温暖和潮湿的环境下，气温高，降雨量大，植物茂密，微生物活跃，化学风化作用速度快而充分，岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层。

在极地和沙漠地区，由于气候干冷，化学风化的作用不大，岩石易破碎为棱角状的碎屑。

最典型的例子，是将矗立于干燥的埃及已35个世纪并保存完好的克列奥帕特拉花岗岩尖柱塔，搬移到空气污染严重的纽约城中心公园之后，仅过了75年就已面目全非。

地势的高度影响到气候：中低纬度的高山区山麓与山顶的温度、气候差别很大，其生物界面貌显著不同。

因而风化作用也存在显著的差别。

地势的起伏程度对于风化作用也具普遍意义：地势起伏大的山区，风化产物易被外力剥蚀而使基岩裸露，加速风化。

山坡的方向涉及到气候和日照强度，如山体的向阳坡日照强，雨水多，而山体的背阳坡可能常年冰雪不化，显然岩石的风化特点差别较大。

剥蚀与风化作用在大自然中相辅相成，只有当岩石被风化后，才易被剥蚀。

而当岩石被剥蚀后，才能露出新鲜的岩石，使之继续风化。

风化产物的搬运是剥蚀作用的主要体现。

当岩屑随着搬运介质，如风或水等流动时，会对地表、河床及湖岸带产生侵蚀。

这样也就产生更多的碎屑，为沉积作用提供了物质条件。

岩石在日光、水分、生物和空气的作用下，逐渐被破坏和分解为沙和泥土，称为风化作用。

沙和泥土就是岩石风化后的产物。

山地的中的岩石极为多样，差别很大，进行工程分类十分必要。

《94规范》首先按岩石强度分类，再进行风化分类。

按岩石强度分为极硬、次硬、次软和极软，列举了代表性岩石名称。

又以新鲜岩块的饱和抗压强度30MPa为分界标准。

问题在于，新鲜的末风化的岩块在现场有时很难取得，难以执行。

岩石的分类可以分为地质分类和工程分类。

地质分类主要根据其地质成因、矿物成分、结构构造和风化程度，可以用地质名称(即岩石学名称)加风化程度表达，如强风化花岗岩、微风化砂岩等。

这对于工程的勘察设计确是十分必要的。

工程分类主要根据岩体的工程性状，使工程师建立起明确的工程特性概念。

地质分类是一种基本分类，工程分类应在地质分类的基础上进行，目的是为了较好地概括其工程性质，便于进行工程评价。

为此，本次修订除了规定应确定地质名称和风化程度外，增加了岩块的“坚硬程度”、岩体的“完整程度”和“岩体基本质量等级”的划分。

并分别提出了定性和定量的划分标准和方法，可操作性较强。

岩石的坚硬程度直接与地基的承载力和变形性质有关，其重要性是无疑的。

岩体的完整程度反映了它的裂隙性，而裂隙性是岩体十分重要的特性，破碎岩石的强度和稳定性较完整岩石大大削弱，尤其对边坡和基坑工程更为突出。

本次修订将岩石的坚硬程度和岩体的完整程度各分五级，二者综合又分五个基本质量等级。

与国标《工程岩体分级标准》(GB50218-94)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)协调一致。

划分出极软岩十分重要，因为这类岩石不仅极软，而且常有特殊的工程性质，例如某些泥岩具有很高的膨胀性；泥质砂岩、全风化花岗岩等有很强的软化性(单轴饱和抗压强度可等于零)；有的第三纪砂岩遇水崩解，有流砂性质。