岩石的物理性质及分类
第3章岩石力学性质与分级
岩石抗压强度R1 节理间距R3 地下水状态R5
岩石质量指标R2 节理面状态R4 节理方向对工程影响修正参数R6
把上述各个参数的岩体评分值相加起来就得到岩体的RMR值：
RMR= R1 +R2+R3+R4 + R5 + R6
（1）由“岩石抗压强度”确定的岩体质量评分值R1（15）
分4级
岩体完 整性分 类
岩石质量指标 RQD
弹性波(纵波) 波速
分5级。100-90-75-50-25-0
分4级。 分7级。
适用范 围
特点
备注
初期
未考虑岩 我国早期使
体特点
用
初期
指标易得
伦敦地质学 会和富兰克 林
巷道
考虑岩石 荷载与稳 定性
1950年
地铁
岩石抗压、 工程地质、 稳定性
迪尔1963
中科院地质 所 日本池田和 彦
主要内容 §1 岩石（岩体）的基本力学性质 §2 矿山工程岩体分类
☆ 概述 ☆ 岩体坚固性分级 ☆ 工程地质RMR分类 ☆ 边坡稳定的SMR分级 ☆ 岩体分类实例 ☆ 作业
第二节 矿山工程岩体分类
一、概述
（一）工程岩体分类的目的
工程类比法的需要；为岩体工程建设的勘察、设计、 施工和编制定额等，提供必要的基本依据。
备注
南非工业和科 学委员会CSIR， 毕昂斯基 (Bieniawshi)
挪威土工所 (NGI),Baton
矿山边坡 Romana(1993)
综合 水利隧道
二、岩体坚固性分级
前苏联学者普罗特基雅柯诺夫(М.М. Протодьяконов)按 当时采掘工业水平提出的要求，对岩石进行定量分级的，被称 为普氏分级。根据岩石坚固性的不同，将岩石划分为十级。
岩石力学
岩石力学岩石的物理性质 一、 岩石的分类火成岩：侵入岩和喷出岩。
沉积岩：砂岩（95%的油气储量）、页岩（待开采，如页岩气、煤层气）、石灰岩。
变质岩：不含油气。
二、 岩石的强度主要取决于：组成其矿物的强度、连接结构形式、岩石的结构和整体构造、胶结物的成分和胶结方式 三、岩石的物理性质孔隙度、渗透率、可压缩性、导电性、传热性的总称。
1、 孔隙度：绝对孔隙度：φ = V 孔/V 岩总 孔隙度越高，岩石的力学性质越差。
有效孔隙度： φ有效 =V 连通/V 孔总。
2、 渗透性：在一定压力作用下，孔隙具有让流体（油、气、水）通过的性质。
其大小用渗透率来描述，反映了流体在岩石孔隙中流动的阻力的大小。
达西定律：A LhK Q ∆=φ...K Φ——反应岩石性质系数 含义：以粘度为1厘泊的流体完全饱和于岩石孔隙中，在1个大气压差的作用下，以层流的方式用过截面积为1cm 2,长度为1cm 的岩样时，其流量为1cm 3/s 。
则渗透率为1达西（D ）。
3、 岩石中的油、气、水饱和度。
…4、 岩石的粒度组成和比表面积：粒度组成的分析方法：筛分析法和沉降法。
通过粒度得孔隙度。
比表面积：单位体积岩石内颗粒的总表面积。
通过粒度组成估算比面。
孔隙度、粒度、比表三者之二求一岩石的力学性质岩石的类型、组成成分、结构构造、围压、温度、应变率、载荷等对其力学性质都有影响 一、 岩石变形性质的基本概念1、 弹性：… 基本弹性参数E 、υ。
2、 塑性3、 黏性：物体受力后，变形不能在瞬时完成，且应变率随应力的增加而增加的性质。
4、 脆性：受力后变形很小就发生破裂的性质。
（ε>5%就发生破裂的称为塑性材料,小于的称脆性材料）5、 延性：发生较大塑性变形，但不丧失其承载能力的性质。
岩石在常温，常压下，并不是理想的弹性或塑性材料，而是几种的复合体，如塑弹性、塑弹塑、弹塑蠕。
其本构关系略。
6、常温常压下岩石的典型应力-应变曲线：（重点）OA---塑性，应力增加快，但应变增加不多。
第一章岩石的性质及其工程分级
3、解释岩石碎胀性的意义和表示方式。
4、三向压力作用下岩石的变形和强度特征有哪些?
5、解释岩石可钻性和可爆性。
6、岩石工程分级的目的和意义是什么?常用哪些表 示方法?
7、画出岩石在静荷载情况下单向受压应力—应变 关系示意图，并叙述其特性？
（5）岩石的膨胀性
是软岩石表现出来的特征，是指软岩石浸水后
体积增大和相应的引起压力增大的性质。
（6）岩石的崩解性
是指软岩浸水后发生的解体现象。
四、.岩石的碎胀性
岩石破碎以后的体积将比整体状态下 增大，这种性质成为岩石的碎胀性
用碎胀系数表示 K V1
V
V1—岩石破碎后处于松散状态下的体
一、岩石的变形特征
（一）静载荷作用下两个发展阶段
变形：岩石在外荷载作用下，首先是组成岩石的基本微粒之 间的相对位置的变形，可称为变形。
破坏：随着作用的荷载不断增大，或者荷载达到某一数值而 恒定保持下去，便会导致岩石的破坏。
外荷载的分类
静荷载：岩石本身周围的压力
按外荷载的作用性质{
表
二、岩石的孔隙性
岩石的孔隙性：是指岩石的裂隙和孔隙发育程度，通常用孔隙 度n和孔隙比e来表示。
岩石的孔隙度n：是指岩石试件内各种裂隙，孔隙的体积总和 与试件总体积之比。
岩石的孔隙比e：是指岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和 与试件内固体矿物颗粒体积之比。
意义： 岩石的孔隙度增大 岩体本身整体性下降 强度降低 透水性增大 由于存在着孔隙 加快岩石的风化速度，从而又增大 了岩石的透水性
（四）、动荷载下岩石的变形特征
无论是冲击式凿岩机凿碎还是爆破破碎岩石，岩石承 受的外力都不是静荷载而是一种冲击荷载。
岩石的知识点总结
岩石的知识点总结一、岩石的分类1. 根据形成过程的不同，岩石可以分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类。
火成岩是由地壳深部的岩浆在地表冷却凝固而形成的。
根据其成因和形成过程的不同，又可分为浮选岩、玄武岩、花岗岩等不同类型。
沉积岩是由陆地上的岩石经历物理和化学风化，然后经水或其他运移介质搬运到比较低的地区沉积而形成的。
常见的沉积岩有砂岩、页岩、灰岩等。
变质岩是原有的岩石在高温高压条件下发生变化而形成的新岩石。
例如云母片岩、云母片岩和大理岩等。
2. 按照成分的不同，岩石主要可以分为矿物岩石和非矿物岩石。
矿物岩石是由矿物质组成的，例如石英岩、变质岩等。
非矿物岩石则是由非矿物质组成的，如煤、石灰岩等。
二、岩石的特性1. 岩石的物理性质岩石的物理性质主要包括密度、硬度、颜色、纹理和断口等特征。
这些性质可以帮助地质学家和矿物学家对岩石进行分类和鉴定。
2. 岩石的化学性质岩石的化学性质是指它们在化学反应中所表现出的性质。
不同类型的岩石具有不同的化学成分，这些成分决定了岩石的性质和用途。
三、岩石的形成过程1. 火成岩的形成过程火成岩是由地壳深部的岩浆在地表冷却凝固而形成的。
地壳深部的岩浆通常是由地幔部分熔化产生的，并随着地球内部热量的释放逐渐上升到地表，最终凝固成岩石。
2. 沉积岩的形成过程沉积岩是由陆地上的岩石经历物理和化学风化，然后经水或其他运移介质搬运到比较低的地区沉积而形成的。
在这个过程中，矿物质会被分开并沉积下来，逐渐形成新的岩石。
3. 变质岩的形成过程变质岩是原有的岩石在高温高压条件下发生变化而形成的新岩石。
这种变化通常发生在地壳深部或者山脉的压力下，原有的岩石由于受到了巨大的压力和温度的作用，发生了结晶、变形和重结晶等变化。
四、岩石的应用1. 岩石在工业和建筑领域的应用岩石是建筑和工业领域的重要原材料，特别是一些火成岩和沉积岩。
例如花岗岩、大理石、石灰石等广泛用于建筑表面装饰、地板、台面等。
2. 岩石在农业和土壤保护中的应用在农业领域，石膏、石灰和黏土等岩石都是重要的肥料和土壤改良剂。
岩石物理、化学性质及其分类
主要内容
岩石性质及其分类
1.1 岩石的物理性质 1.2 岩
1 岩石的孔隙度η
岩石的物理性质
η为岩石中孔隙总体积V0与岩石的总体积V之比，
用百分率表示。
V0 V 100%
2 密度ρ和容重γ
密度ρ:不包括孔隙在内的岩石密度。(g/cm3)
M V V0
坚固的石灰岩、砂岩、大理岩、不坚固的花岗 岩、黄铁矿 一般的砂岩、铁矿 砂质页岩、页岩质砂岩
Ⅴ
中等
坚固的粘土质岩石、不坚固的砂岩和石灰岩
4
Ⅴa
Ⅵ Ⅵa Ⅶ Ⅶa Ⅷ Ⅸ Ⅹ
中等
较软弱 较软弱 软弱 软弱 土质岩石
各种不坚固的页岩、致密的泥灰岩
软弱的页岩，很软的石灰岩，白垩、岩盐、石 膏、冻土 碎石质土壤，破碎页岩、坚固的煤等
3）磨蚀性
岩石对工具的磨蚀能力，主要与岩石的成分有关。
4）凿岩性
岩石被凿碎的难易程度：用每米炮眼所消耗
的钎头数，纯凿速，比能三指标表示
5）爆破性 表示岩石被爆碎的难易程度：用单位原岩的
炸药消耗量和所需炮眼长度表示。
第三节
1 普氏分级法
岩石的分级
1）基本观点 是岩石的坚固性所综合上述各特性趋于一 致，即硬度、强度、凿岩性、爆破性是一致的。 2）分级方法 用坚固性系数f来大致概括，作为分级的根 据。f=R/10,或 共分10级。
图1-2 冲击载荷与时间的关系
②岩石变形不均匀，质点运动速度不一致
即岩石中各质点不是以一致速度运动，岩石不是均匀地 变形，这是与静载作用根本区别所在。如图1-3。 运动与变形首先开始
于受冲击的端面，端面处
质点受到扰动后，产生变 形和应力，由于质点间的
1.1岩石的性质及其分级
密度（g/cm）
2.6~2.7 2.8~3.0 2.85~3.0 2.71~2.85 2.5~2.6 2.58~2.69 2.2~2.4 2.3~2.7 2.9~3.0 2.6~2.7 2.65~2.9 1.6~2.1 1.5~1.7
容重（t/m3）
2.56~2.67 2.75~2.90 2.8~2.9 2.46~2.65 2.3~2.4 2.47~2.56 2.0~2.3 2.1~2.57 2.65~2.85 2.5 2.54~2.85 1.6~2.0 1.4~1.6
视频1
视频2
ρ不包括孔隙在内的岩石密度。
M
V
V0
γ包括孔隙在内的岩石单位体积重 量，也称岩石的体重。
G V
视频1 视频2
岩石的孔隙度、密度、容重主要影 响岩石的抛掷、堆积和装运。 一般来说，密度和容重越大，就越 难破碎，在抛掷爆破时需消耗较多的能 量去克服重力的影响。 几种岩石孔隙度、密度、容重 见表1-1。
第1章 岩石的性质及其分级
岩石的物理性质 岩石的力学性质 岩石的分级
凿岩爆破的对象是岩石， 正确认识岩石的相关性质，并 在此基础上对岩石进行分级， 能为爆破设计、施工、制定生 产定额以及成本核算等提供依 据。
1
岩石的矿物成分和组织特性
1）矿物成分 三大类岩石(侵入岩、沉积岩、变质 岩)具有不同的矿物成分，含有方解石 CaCO3，长石K[AlSi3O6]，硅酸盐和氧化 物(SiO2)的岩石硬度高，如花岗岩、玄武 岩；含泥质矿物的岩石硬度低，如石炭 岩、泥页岩等。 硬度高低对凿岩效果有重要影响。
视频1 视频2
2）岩石的结构构造 结构 矿物晶粒的形状及晶粒之间的连结。 一般矿物晶粒愈细，愈致密，强度越 大，凿爆越难，沉积岩还与胶结成分有关； 硅质，泥质不同，硅质页岩与炭质页岩不 同。
岩石的物理性质与性质分析
岩石的物理性质与性质分析岩石是地球表面最常见的地质材料之一，其物理性质和性质分析对于地质学研究以及工程建设都起到至关重要的作用。
本文将对岩石的物理性质进行介绍，并探讨如何对岩石的性质进行分析。
一、岩石的物理性质1. 密度密度是岩石的重要物理性质之一，通常用质量与体积的比值表示。
岩石的密度不仅与岩石的成分有关，还与其孔隙度和结构形态等因素密切相关。
不同类型的岩石其密度差异较大，例如火山岩的密度一般较低，而花岗岩和玄武岩的密度相对较高。
2. 弹性模量弹性模量是衡量岩石抗弹性变形能力的重要指标，通常用应力与应变的比值表示。
弹性模量可分为体积弹性模量、剪切模量和弯曲模量等。
不同类型的岩石其弹性模量也不同，例如砂岩的弹性模量相对较低，而页岩和石灰岩的弹性模量相对较高。
3. 磁性岩石的磁性是指岩石在外磁场作用下表现出的磁特性。
大部分岩石都具有不同程度的磁性，但具体的磁性表现与岩石的成分、结构以及成岩过程等因素有关。
通过对岩石的磁性分析，可以了解地质历史和构造变形。
4. 热性质岩石的热性质包括导热性、热膨胀系数和热导率等。
岩石的导热性取决于其成分、密度和孔隙度等因素，而热膨胀系数则决定了岩石在温度变化下的体积变化。
热导率是指岩石传导热量的能力，与岩石的矿物含量和孔隙度等因素有关。
二、岩石性质分析方法1. 物理试验常用的岩石性质分析方法之一是物理试验，包括密度测定、弹性模量测定和磁性测定等。
密度测定可通过称重和容器体积测量来完成，而弹性模量的测定通常使用弹性波速度的测量方法。
磁性测定则需要使用磁化强度计等仪器完成。
2. 岩心实验岩心是由地下取得的连续岩石样本，在岩石性质分析中起到非常重要的作用。
通过对岩心的观察和实验室分析，可以了解岩石的颜色、质地、孔隙度、矿物组成等特征，从而推测岩石的物理性质。
3. 地球物理勘探地球物理勘探是一种通过地球物理方法研究地壳结构和性质的方法。
它包括地震勘探、电磁测深、重力测量和磁力测量等。
岩石的基本物理性质以及工程分类
mW 1 100% ms
1.2 .3 岩石的水理性质
岩石的水理性质： 饱和吸水率
岩石的饱和吸水率（ ρ ）是指岩石在高压（一般压力为 15Mpa ）或真 空条件下吸入水的质量（ mw2）与岩样干质量（ ms ）之比 ,用百分数表示，
VV V
d *100%=(1- s
)100%
（1-4） （1-5） （1-6） （1-7） （1-8）
VV 0 V VVb V VVa V VVc V
*100% *100% *100%=n0-nb *100%=n-n0
1.2 .3 岩石的水理性质
岩石的水理性质：
岩石在水溶液作用下表现出来的性质，称为水理性质。主要有吸水 性、软化性、抗冻性、渗透性、膨胀性及崩解性等。 1) 岩石的吸水性 岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。常 用吸水率，饱和吸水率与饱水系数等指标表示。
Kh Rcw Rc
（1-13）
KR愈小则岩石软化性愈强。研究表明：岩石的软化性取决于岩石的 矿物组成与空隙性。 当岩石中含有较多的亲水性和可溶性矿物，且含大开空隙较多时， 岩石的软化性较强，软化系数较小。
1.2 .3 岩石的水理性质
岩石的水理性质： 岩石的抗冻性 岩石抵抗冻融破坏的能力，称为抗冻性。常用冻融系数和质量损失 率来表示。
1.2 .3 岩石的水理性质
岩石的水理性质： 岩石的膨胀性 岩石的膨胀性是指岩石浸水后体积增大的性质。 大多数结晶岩和化学岩是不具有膨胀性的，这是因为岩石中的矿物 亲水性小和结构联结力强的缘故。如果岩石中含有绢云母、石墨和 绿泥石一类矿物，由于这些矿物结晶具有片状结构的特点，水可能 渗进片状层之间，同样产生楔劈效应，有时也会引起岩石体积增大。 岩石膨胀大小一般用膨胀力和膨胀率两项指标表示，这些指标可通 过室内试验确定。目前国内大多采用土的固结仪和膨胀仪的方法测 定岩石的膨胀性。
岩石的物理力学性质
nb Vnb 100% V
(3)小开空隙率nl:即岩石试件内小开型空隙的体积（Vnl) 占试件总体积(V)的百分比。
nl Vnl 100% V
(4)总开空隙率（孔隙率）n0: 即岩石试件内开型空隙的 总体积（Vn0)占试件总体积(V)的百分比。
cf ） , 以
此强度下降值与融冻试验前的抗压强度 σ c之比的百
c cf Cf 100% c
可见：抗冻系数Cf 越小，岩石抗冻融破坏的能力越强。
7.岩石的碎胀性
岩石破碎后的体积VP 比原体积 V增大的性能称为岩石
的碎胀性，用碎胀系数ξ 来表示。
VP V
碎胀系数不是一个固定值，是随时间而变化的。 永久碎胀系数（残余碎胀系数）――不能再压密时 的碎胀系数称为永久碎胀系数.
岩石的软化性是指岩石在饱水状态下其强度相对 于干燥状态下降低的性能，可用软化系数η 表示。
软化系数指岩石试样在饱水状态下的抗压强度
σ
cb与在干燥状态下的抗压强度σ c之比，即
cb c c
各类岩石的η c=0.45～0.9之间。 η η
c c
Байду номын сангаас
>0.75,岩石软化性弱、抗水、抗风化能力强； <0.75，岩石的工程地质性质较差。
1 与 主 应 力 差 ( σ 1-
σ 3) 的关 系 曲 线 表 示 。
反复加卸载对岩石变形的影响
围压对岩石变形的影响
三轴应力状态下大理岩的应力－应变曲线
围压对岩石刚度的影响
砂岩：孔隙较多，岩性较软， σ3增大，弹性模量变大。 辉长岩：致密坚硬， σ3增大，弹性模量几乎不变。
岩石的工程性质与分类
c ——内聚力，MPa。
当 0 ，即岩石受剪切时无法向压应力作用，只有内聚力抵抗剪切，此时抵抗剪切的最大
能力为 c ，称其为抗切强度。当岩石试样中已存在一个光滑、平直的裂开面并在此裂面上有
法向压应力 作用时，若沿裂面进行剪切，c 0，抵抗剪切的只有岩石裂面间的摩擦阻力，此时
抵抗剪切的最大能力为 tan，称其为抗剪（摩擦）强度。通常应用最广泛的是抗剪强度。
IS 的用途包括：直接用 IS 作为岩石强度分类的指标；通过不同的换算系数，把 IS 换算为单 轴抗压或间接抗拉等其他强度参数；用点荷载试验求得各种风化岩石的 IS 值。
图1-4 点荷载试验图
2）岩石的变形特性 岩石受力后的变形过程一般可分为压密变形、 弹性变形及破裂变形三个阶段。研究岩石变形规 律通常通过试验方法获得岩石的应力—应变曲线， 从而得到表示岩石变形特性的指标：变形模量、 弹性模量和泊松比。 （1）变形模量与弹性模量 变形模量 E0 是指岩石在单轴压缩条件下轴
向应力 与轴向应变 之比，即 E0 / 。在
一般情况下，岩石破坏前的应力—应变曲线如图 1-5所示。
图1-5 岩石的应力—应变曲线
（2）泊松比
岩石在单轴压缩条件下，横向应变1 与轴向应变2 之比称为泊松比 ，即 1 /2 。
表1-7列出了常见岩石的变形指标数值。
表1-7 常见岩石的变形指标数值
掩饰的抗冻性
岩石抵抗冰冻破坏 的性能称为抗冻性。
岩岩石抵抗外力作用的性质称为石的力学性质，它主要包括岩石在外力作用下的强度和变形 特性两大方面。
1）岩石的强度特性 岩石在外力作用下发生变形，随着外力不断增大，变形也不断加剧，岩石内个别地方开始出 现微裂隙。如果外力继续增加，达到或超过某一数值，微裂缝扩展连通形成破裂面，岩石变形就 转化为岩石破坏。岩石在达到破坏前所能承受的最大应力称岩石的强度。 表示岩石强度的指标有单向外力作用下的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及抗弯强度；还有 双向、三向外力作用下的岩石强度等。此外，若试验条件和方法不同，如试样的尺寸和形状、加 载速度、试样端部的约束条件、试样含水情况等不同，得到的强度值也不相同。目前，最常用的 是根据试验规范的规定通过室内试验获得的单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度。近年来，点荷 载强度也得到日益广泛的应用。
1岩石力学-岩石物理力学性质
d
s
A h
式中，γd为岩石的干密度（g／cm3）；gs为被测岩样在 105℃一110℃的温度下烘干24 小时的质量（g）；A为被测 岩样的平均断面积（cm2）；h为被测岩样平均高度（cm）。
38
一、岩石的质量指标 岩石密度测定方法二：水中称重法 首先称量不规则岩样的质量（gs），再浸入水 中称其质量（gw） ，根据阿基米德原理计算出 不规则岩样的体积（V），即可计算出岩样密 度（γ）。 遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石不能用此 法测其密度。
岩石力学
胶 结 连 结
二、岩石的常见结构类型
岩石中的微结构面，是指存在于矿物颗粒内 部或矿物颗粒及矿物集合体之间微小的弱面及 空隙。包括矿物的解理、晶格缺陷、晶粒边界、 粒间空隙、微裂隙等。 岩石中的微结构面一般是很小的，通常需在 显微镜下观察才能见到，但它们对岩石工程性 质的影响却是相当大的。 有些专家认为缺陷是影响岩石力学性质的决 定性因素。
岩石力学
岩 浆 岩
三、岩石的地质成因分类
沉积岩是由风化剥蚀作用或火山作用形成的物 质，在原地或被外力搬运，在适当条件下沉积下 来，经胶结和成岩作用而形成的，其矿物成分主 要是粘土矿物、碳酸盐和残余的石英长石等。
沉 积 岩
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
沉积岩具有层理构造，岩性 一般具有明显的各向异性。 沉 积 岩
变 质 岩
岩石力学
三、岩石的地质成因分类
3、区域变质岩 这类变质岩分布范围较广，岩石厚度较大， 变质程度较为均一，最常见的有片麻岩、片岩、 千枚岩、板岩、石英岩和大理岩，混合岩是介 于片麻岩与岩浆岩之间的一种岩石。
变 质 岩
岩石力学
岩石力学(岩石的性质及分类)
第一章岩石的物理性质及岩石工程分类学习对象岩石及岩石的结构特征、岩石的不连续性、不均匀性和各向异性岩石的各项指标。
学习内容岩石及岩石的结构特征、岩石的不连续性、不均匀性和各向异性岩石的容重、密度比重、孔隙率和孔隙比；含水量、吸水率与饱和系数；渗透系数。
学习目的掌握有关概念，特别是掌握岩石及岩石的结构特征、岩石的不连续性、不均匀性和各向异性岩石的各项指标。
掌握岩石的容重、密度比重、孔隙率和孔隙比；含水量、吸水率与饱和系数；渗透系数等计算。
1.1 岩石及岩石的结构特征1岩石工程岩石力学的研究对象是岩石。
岩石是构成地壳的基本材料，是经过地质作用而天然形成的（一种或多种）矿物集合体。
岩石通常按地质成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩等三种类型，下图为三类岩石的部分岩体。
a、岩浆岩岩浆岩是岩浆冷凝而形成的岩石，绝大多数岩浆岩是由结晶矿物所组成，由于组成它的各种矿物化学成分和物理性质较为稳定，它们之间的联结是牢固的，因此岩浆岩通常具有较高的力学强度和均质性。
工程中常遇到的岩浆岩有花岗岩、玄武岩等。
b、沉积岩沉积岩是母岩（岩浆岩、变质岩和早已形成的沉积岩）经风化剥蚀而产生的物质在地表经搬运沉积和硬结成岩作用而形成的岩石组成。
沉积岩的主要物质成分为颗粒和胶结构。
颗粒包括各种不同形状及大小的岩屑及某些矿物；胶结物常见的成分有钙质、硅质、铁质以及泥质等。
沉积岩的物理力学性质不仅与矿物和岩屑有关，而且也与胶结物性质有关。
沉积岩具有层理构造，这使得它的物理力学性质具有方向性。
工程建设中常见的沉积岩有灰岩、砂岩、页岩等。
c、变质岩变质岩是由岩浆岩、沉积岩甚至变质岩在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响下发生变质而形成的岩石。
它在矿物成份、结构构造上具有变质过程中产生的特征，也常常残留有原岩的某些特点。
因此，变质岩的物理力学性质不仅与原岩的性质有关，而且与变质作用的性质及变质程度有关。
工程建设中常见的变质岩类有大理岩、片麻岩、板岩等。
岩石的物理性质与性质分析
岩石的物理性质与性质分析岩石是地壳中主要的固体物质，由矿物粒子和胶结物质组成。
岩石的物理性质是指岩石在外部作用下所表现出的性质，包括密度、硬度、磁性、导电性等。
岩石的性质分析是对岩石物理性质的具体研究，通过对岩石的性质分析，可以更好地了解岩石的组成和结构，为勘探、开采和利用岩石资源提供参考。
1. 密度分析岩石的密度是指单位体积岩石的质量，通常以g/cm³或kg/m³为单位。
密度是岩石的一个重要物理性质，可以通过密度的测定来判断岩石的成分和结构。
常见的岩石密度范围在2.4-3.0g/cm³之间，不同种类的岩石其密度也会有所差异。
例如，花岗岩的密度较高，大理石的密度较低，通过密度分析可以区分不同种类的岩石。
2. 硬度分析岩石的硬度是指岩石抵抗外力破坏的能力，通常以莫氏硬度来表示。
莫氏硬度是一个用来标定矿物硬度的量值，取值范围从1到10，硬度越大表示矿物的抗压能力越强。
常见的岩石硬度在2-7之间，硬度较高的岩石如石英、玄武岩等在建筑和工程领域中有重要的应用。
通过硬度分析可以进行岩石分类和评价。
3. 磁性分析岩石的磁性是指岩石在外磁场作用下表现出的性质，包括磁化强度、剩磁、磁化率等。
岩石的磁性与岩石的矿物成分密切相关，一些含铁矿物的岩石具有较强的磁性。
通过磁性分析可以对岩石中的矿物组成和结构进行识别和研究，为地质勘探和矿产资源调查提供基础数据。
4. 导电性分析岩石的导电性是指岩石导电能力的强弱，不同类型的岩石具有不同的导电性。
一些含水的岩石、矿石等具有较好的导电性，通过导电性分析可以进行矿石探测和地下水勘探。
导电性分析还可以用于岩石的工程评价和建筑设计，对岩石的稳定性和耐久性进行评估。
综上所述，岩石的物理性质与性质分析对于岩石资源的开发利用具有重要的意义。
通过对岩石的密度、硬度、磁性和导电性等方面的分析，可以更加深入地了解岩石的成分和结构，为岩石资源的综合利用提供科学依据。
初中岩石知识点总结
初中岩石知识点总结一、岩石的类型1. 岩石的分类岩石主要可以分为火成岩、沉积岩和变质岩这三大类。
其中火成岩是由地壳深部岩浆冷却凝固形成的岩石，例如花岗岩和玄武岩；沉积岩是由岩屑、有机体或化学沉淀物堆积形成的岩石，例如砂岩和页岩；变质岩是在高温高压条件下，原有火成岩、沉积岩或变质岩发生变质作用形成的岩石，例如片岩和大理岩。
2. 岩石的性质不同类型的岩石有着不同的性质，火成岩的结晶颗粒大，硬度高，抗风化能力强；沉积岩的颗粒细腻，有层状结构，容易分层剥离；变质岩的结晶颗粒较小而有序，硬度高，抗风化能力也强。
二、岩石的形成1. 火成岩的形成火成岩是由地壳深部的高温岩浆冷却凝固形成的。
岩浆可以分为玄武岩、花岗岩等，根据其形成条件和成分的不同可以分为深成岩和浅成岩。
2. 沉积岩的形成沉积岩是由岩屑、有机体或化学沉积物经过风化、磨蚀、沉积、压实等过程形成的。
其形成有着特定的环境条件，例如湖泊、海洋、河流等。
3. 变质岩的形成变质岩是在高温高压条件下，原有的岩石（包括火成岩、沉积岩、变质岩）在不融化的情况下发生了结晶、形状、次生矿物或原有矿物的排列结构等方面的变化，形成了变质岩。
三、岩石的用途岩石在生活中有着多种用途。
火成岩可以用来建筑、雕刻和装饰等；沉积岩可以制作砖头、石灰等；变质岩可以作为地质材料和装饰材料等。
四、国内外的岩石地质中国地处欧亚大陆的东部，地质构造复杂，岩石种类繁多。
主要分布在东北的火成岩、华北的变质岩、长江中下游的火成岩和沉积岩、西南的岩石构造多样。
五、岩石的保护与治理由于自然条件剥蚀、水文作用、地质活动等，岩石往往受到自然侵蚀的影响。
对于岩石的保护与治理是一项长期的工作。
总结：岩石作为地球的基本组成部分，在地球形成的过程中扮演着重要的角色。
同学们应该通过学习岩石的相关知识，了解岩石的形成、类型和用途，进而增强对地质学知识的理解和应用能力。
同时也要关注岩石的保护与治理，促进岩石资源的可持续利用。
岩石的物理性质与分类方法
警
石 们
软
１ ５ ５ 锤 击 声 哑 ， 无 回 弹 ， 锤 击 处 有 凹 痕 ， 易 击 碎 ； 浸 水 后 用 手 可 掰 开
极 软
＜ ５ 蒜 声 哑 ’ 无 回 弹 ， 锤 击 处 有 较 深 凹 痕 ＇ 用 手 可 捏 碎 ； 幔 水 后 用 水 可 捏 １ ） 全 风 化 的 各 种 岩 石 ； ２ ） 各 种 半 成 岩 石 。
（ Ｔ ｏ ｔ ａ ｌ Ｎ ｏ ． ４ １ ）
文章 编号 ： １ ０ ０ ７— ７ ５ ９ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９— ０ ０ ８ ５— ０ ２
岩 石 的物 理 性 质 与 分 类 方 法
李兴山 ， 丛培 昱
（ １ ．黑龙江省泥河水库管理处 ， 黑龙江 兰西 １ ５ １ ５ ０ ０； ２ ．大庆 市东城供水 集团， 黑龙江 大庆 １ ６ ３ ０ ０ ０ ）
研究岩石物理性质 的 目的在于了解它们的变化
对力 学 性 质 的 影 响 ， 为 岩 石 工 程 的 设 计 提 供 科 学 依据 。
相对 密度 、 孑 Ｌ 隙率和 吸 采矿 、 交 通 和 国 防建 设 中 的岩 石 工 程 问 题 ， 如岩基 、 ３ 某些岩石 的容 重、
岩坡 、 地 下洞 室 围岸 等 的设 计 、 施 工 和加 固等 １ ］ 。岩
［ 作 者简 介 ］ 李 兴 山（ １ ９ ６ ８一） ， 男， 山 东郓城 人 ， 助理 工程 师 ； 丛培 昱 （ １ ９ ８ ４一） ， 男， 山 东文登人 ， 技 术 员。
一
８ ５—
未风化或微风化的花岗岩、 正长岩， 闪长岩、 辉绿岩、 安山岩， 片麻岩、 硬 硬质
岩石
较软
３ ０ １ ５
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c cf Cf 100% c
可见：抗冻系数Cf 越小，岩石抗冻融破坏的能力越强。
五、岩石的透水性
地下水存在于岩石孔隙、裂隙之中，而且大多数岩
石的孔隙裂隙是连通的，因而在一定的压力作用下，地
下水可以在岩石中渗透。岩石的这种能透水的性能称为 岩石的透水性。岩石的透水性大小不仅与岩石的孔隙度 大小有关，而且还与孔隙大小及其贯通程度有关。 衡量岩石透水性的指标为渗透系数(K)。一般来说，完 整密实的岩石的渗透系数往往很小。岩石的渗透系数一 般是在钻孔中进行抽水或压水试验而测定的。
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。
Ws d V
（g/cm3） (kN /m3)
d d g
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)
要求：
1、须掌握本章重点难点内容； 2、了解几种有代表性的岩体分类方法；
3、了解我国工程岩体分级标准（GB50218－94）
§2－1 岩石的基本物理性质
岩石由固体，水，空气等三相组成。
一、密度（ρ）和重度(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。
Id2 m r W2 W0 100% m d W1 W 0
5、岩石的抗冻性
岩石的抗冻性是指岩石抵抗冻融破坏的性能，是
评价岩石抗风化稳定性的重要指标。
岩石的抗冻性用抗冻系数Cf 表示，指岩石试样在 ±250C的温度期间内，反复降温、冻结、融解、升温，
然后测量其抗压强度的下降值（σc-σcf）,以此强度下
Vnb W s Vnb nb V V Ws
W s Vnb 1 d 1 V W 1 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，
成的大小不一、形态各异的岩石块体。
岩体：结构面和结构体的地质统一体。
一、结构面的类型
沉积结构面
原生结构面
火成结构面
1、结构面按成
因可分为
构造结构面
变质结构面
次生结构面
（1）原生结构面：在成岩过程中形成的结构面。
A、沉积结构面是沉积岩在成岩过程中形成的各种地质界面，包 括层面、层理、沉积间断面（不整合面、假整合面），及原生 软弱夹层等。 B、火成结构面为岩浆侵入、喷溢冷凝所形成的各种结构面，如 流层、流线、火山岩流接触面、各种蚀变带、挤压破碎带以及 原生节理等。这些结构面的产状受侵入岩体与围岩接触面所控 制。 C、变质结构面为岩体在变质作用过程中所形成的结构面，如片 理、片麻理、板理及软弱夹层等。变质结构面的产状与岩层基 本一致，延展性较差，但它们一般分布密集。片理结构面是变 质结构面中最常见的，其面常常是光滑的，但形态呈波浪状.片 麻理面常呈凹凸不平状，结构面也比较粗糙，变质岩中的软弱 夹层主要是片状矿物，如黑云母、绿泥石、滑石等的富集带， 其抗剪强度低，遇水后性质就更差.
（2）构造结构面
各类岩体在构造运动作用下形成的各种结构面，如劈理、节理、 断层、层间错动面等。 节理面在走向延展及纵深发展上，其范围都是有限的，大者一 般不过上百米，小者仅有几厘米．张节理面一般粗糙，参差不齐， 宽窄不一，延展性较差，剪节理面一般平直光滑，延展性相对较 好，节理面上常见有擦痕和各种泥质薄膜，如高岭石、绿泥石、 滑石等，因此，剪节理面尽管接触紧密，但却易于滑动。 断层面的规模相差比较悬殊，有的深切岩石圈几十公里，有的 仅限于地壳表层或只在地表数十米．但是，相对工程而言，断层 面一般是延展性较好的结构面．断层面(或帘)的物质成分主要是 构造岩，如断层泥、糜棱岩、角砾岩、压碎岩等．层间错动带是 在层状岩体中常见的一种构造结构面，其产状一般与岩层一致。 延展性较好，结构面中的物质，因受构造错动的影响，多呈破 碎状、鳞片状，且含泥质物。
(1)总空隙率n: 即岩石试件内空隙的体积（VV)占试件总 体积(V)的百分比。
VV n 100% V
(2)大开空隙率nb: 即岩石试件内大开型空隙的体积（Vnb) 占试件总体积(V)的百分比。
Vnb nb 100% V
(3)小开空隙率nl: 即岩石试件内小开型空隙的体积（Vnl)占 试件总体积(V)的百分比。
2、结构面按受力条件可分为
A、压性结构面：由压应力挤压而成，其走向与最大主应 力方向垂直。如片理面、褶皱轴面、压性节理面等。
饱和密度就是饱水状态下岩石试件的密度。
Ww w V
（g/cm3）
w w g
(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(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
（3）次生结构面
在地表条件下，由于外力(如风化、地下水、卸荷、爆破等)的 作用而形成的各种界面，如卸荷裂隙、爆破裂隙、风化裂隙、风化 夹层及泥化夹层等。 卸荷裂隙一般发生在岩体有临空面条件的地区，特别是在深切河 谷处，延展性不好，常在地表20～40m内发育，裂隙面粗糙不平， 常为张开型，充填物多为泥质碎屑。 爆破裂隙是矿山工程中常见的一种次生结构面，爆破裂隙的延展 与分布视所在地区岩体特性及爆破的大小而异．一般爆破裂隙的延 展范围是有限的，且多呈一组相互平行的、弧状的裂隙面分布。 风化裂隙及风化夹层一般是沿原生夹层和原有结构面发育，多是 短小密集，延展性差，仅限于地表一定深度。 泥化夹层是由于水的作用使夹层内的松软物质泥化而成，其产状 与岩层基本一致，泥化程度视地下水作用条件而异．泥化夹层一般 都是强度很低的，它们是导致岩体失稳破坏的常见因素。
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。
（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 1 100% Ws
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空隙率nb：
Vnl nl 100% V
(4) 总开空隙率（孔隙率）n0: 即岩石试件内开型空隙的总
体积（Vn0)占试件总体积(V)的百分比。
Vn 0 n0 100% V
(5) 闭空隙率nc: 即岩石试件内闭型空隙的体积（Vnc)占试
件总体积(V)的百分比。
Vnc nc 100% V
2 、空隙比(e)
试验过程：将经过烘干的试块
（500g,分成约10块），放在带有 筛孔的圆筒内，使该圆筒在水槽
中以20r/min,连续旋转10 min,然
后将留在圆筒内的岩块取出烘干 称重，如此反复进行两次，按下 试计算耐崩解指数。
4、岩石的崩解性
式中： Id2 ——两次循环试验求得的耐崩解指数，在0～100% 之间变化； md——试验前试块的烘干质量； mr——残留在圆筒内试块的烘干质量； W1 ——试验前试件和圆筒的烘干重量； W2——第二次循环后试件和圆筒的烘干重量； W0——试验结束冲洗干净后圆筒的烘干重量。 岩石的崩解性指数反映了岩石在浸水和温度变 化的环境下抵抗风化作用的能力。
第二章 岩石的物理性质及分级
本章内容：
§2-1 岩石的基本物理性质 §2-2 岩体结构 §2-3 工程岩体的分级
重点、难点:
1、岩石的基本物理性质； 2、岩体结构； 3、岩体的分级；
关键术语:
密度；重度；岩石的孔隙性；孔隙率；孔隙比；岩石的 水理性；吸水率；饱水率；饱水系数；岩石的透水性；渗透 系数；岩石的碎胀性；碎胀系数；岩石的软化性；软化系数； 岩体结构；岩体变形，岩石RQD质量指标；完整性系数；岩 石坚固性系数
在常温下水能进入大开型空隙，而不能进入小开型空隙。只 有在真空中或在150个大气压以上，水才能进入小开型空隙。
1、空隙率
根据岩石空隙类型不同，岩石的空隙率分为：
(1) 总空隙率n
(2) 大开空隙率nb (3) 小开空隙率nl (4) 总开空隙率n0 (5) 闭空隙率nc 一般提到岩石的空隙率时系指岩石的总空隙率。
积不变，所测得的最大压力即为
岩石的最大膨胀力；然后逐级减 压，直至荷载为0，测定其最大
膨胀变形量，膨胀变形量与试件
原始厚度的比值即为膨胀率。
4、岩石的崩解性
岩石的崩解性是指岩石与水相互作用时失去粘结性并 变为完全丧失强度的松散物质的性质。 岩石的崩解性一般用耐崩解指数 Id2 的表示。其指标可 在实验室用干湿循环试验确定。
即：
W2 2 100% Ws
根据饱水率求得岩石的总开空隙率n0：
Vn0 W s Vn0 d 2 n0 V V Ws 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
1 Ks 2
所谓空隙比是指岩石试件内空隙的体积（V V)与
岩石试件内固体矿物颗粒的体积（Vs)之比。
VV V V s n e 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