1、岩石的性质及其工程分级
岩土工程分类与分级
PPT文档演模板
岩土工程分类与分级
水理性质
•吸水率：常压条件下，岩石吸入水分的质量与干 燥岩石质量之比。
•饱水率：高压或真空条件下，岩石吸入水分的质 量与干燥岩石质量之比。
•饱水系数：岩石的吸水率与饱水率的比值。其值 越大，岩石的抗冻性越差。
PPT文档演模板
岩土工程分类与分级
变质岩 • 工程性质与其原岩密切相关。
• 动力变质岩的力学强度和抗水性均较差。 • 片理构造使岩石具有各向异性特征。
PPT文档演模板
岩土工程分类与分级
•二、 岩体及岩体结构
岩石（Rock）: 具一定结构构造的矿物集合体。
岩体（Rock mass）：
包含各种结构面的地质体。岩体的工程性质 首先取决于结构面的性质,其次才是组成岩体的 岩石性质。
PPT文档演模板
岩土工程分类与分级
力学性质
• 强度指标： 抗压强度(compressive strength)： 岩石单向受压时抵抗破坏的能力。 抗拉强度(tensile strength)：
• 岩石单向受拉时抵抗破坏的能力。 抗剪强度(shear strength)：
• 岩石抵抗剪切破坏的能力。
•强度特性
•最主要是抗剪强度
•c
m
PPT文档演模板
•
图 7—12 岩体抗剪强度包络线
•1－结构面强度线；2－岩块强度线；3－岩体强度包络线变化范围 岩土工程分类与分级
•四、岩石和岩体的工程分类
1、分类的目的
（1）为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编 制定额提供必要的基本依据。 （2）便于施工方法的总结,交流,推广。 （3）为便于行业内技术改革和管理。
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
井巷工程考试重点
井巷工程考试重点第一章岩石的性质及其工程分级1.解释岩石、岩体、和岩块三者的特点和力学性质的差异。
答：岩块是指从地壳岩层中切取出来的小块体；岩体是指地下工程周围较大范围的自然地质体；岩石则是部分岩块和岩体的泛称。
由于弱面的存在，岩体强度通常小于岩块强度。
在研究岩石的力学性质时，必须注意到岩块的非均质性、各向异性和不连续等问题。
但岩块是不包含有显著弱面的岩石块体，相对岩体而言，可以把岩块近似地视为均质、各向同性的连续介质来处理，而岩体则不能。
除了少数岩体外，一般岩体均属于非均质、各向异性的不连续介质。
2.影响岩石性质的因素有哪些答：岩石性质与其矿物组成有关。
一般而言，岩块中含硬度大的片状矿物如云母、绿泥石、滑石、蒙脱石及高岭石等愈多，岩块的强度就愈低。
岩石的结构和构造对岩石的性质也有重要影响。
岩石的结构说明岩石的微观组织特征，是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状和颗粒之间的联系方式。
岩石结构不同，其性质也各异。
岩石的构造则说明岩石的宏观组织特征。
3.解释岩石碎胀性的意义和表示方式。
答：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。
岩石的碎胀性可用岩石破碎后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于整体状态下的体积之比来衡量，该值称为碎胀系数。
4.三向压力作用下岩石的变形和强度特征有哪些答：三向压力作用下岩石的变形表现出下列特征：⑴弹性段与单轴压缩下基本相。
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杂应力状态下的弹性常数。
⑵岩石表现出明显的塑性变形。
⑶屈服极限、强度峰值和残余强度都与围压大小成正变关系。
⑷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。
⑸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。
强度特征: ⑴在大多数情况下，岩石表现为脆性破坏。
⑵同一种岩石的强度并非常数。
⑶在不同受力状态下，岩石的极限强度相差悬殊。
6.岩石工程分级的目的和意义是什么常用哪些表示方法第二章答;按成因不同，岩石可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。
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。
1.5 岩石的工程性质及工程分类
变形性质
OA段：裂隙压密阶段 AB段：弹性变形阶段 BC段：塑性变形、裂
隙扩展阶段
岩石变形性质的指标
变形模量 弹性模量 泊松比
E0=σ/ε
E50=σ50/εD
ν= ε /ε
横纵
常见岩石的变形特性指标
岩石名称
E
(×104 MPa)
ν 岩石名称
花岗岩 流纹岩 闪长岩 安山岩 辉长岩 玄武岩 砂岩
5~10 5~10 7~15 5~12 7~15 6~12 0.5~10
野外试验 10−4 ~ 10−9
10−2 ~ 10−7
1×10−3 ~ 3×10−8
10−8 ~ 10−11 10−3 ~ 10−7
10−3 ~ 10−7 2 ×10−7
岩石的软化性
软化性用软化系数来表示，它是指岩石 饱和状态下与天然风干状态下单轴抗压强度 之比，即：
KR
=
Rc R
软化性取决于岩石中的矿物成分和孔隙性。
岩石名称 花岗岩 流纹岩 玄武岩 闪长岩 安山岩
辉绿岩
凝灰岩 砾岩 砂岩 页岩
软化系数
0.72~0.97 0.75~0.95 0.30~0.95 0.60~0.80 0.81~0.91
0.33~0.90
0.52~0.86 0.50~0.96 0.21~0.75 0.24~0.74
岩石名称
软化系数
泥灰岩 石灰岩 泥岩 硅质板岩 石英片岩、角闪片
岩石名称
容重
岩石名称
容重
花岗岩 闪长岩 辉长岩 辉绿岩 砂岩 页岩
2.52~2.81 2.67~2.96 2.85~3.12 2.80~3.11 2.17~2.70 2.06~2.66
石灰岩 白云岩 片麻岩 片岩 大理岩 板岩
第一章岩石的性质及其工程分级.
（4）残余碎胀系数K' —岩石破碎后经过压实的总体积V1 '与原岩破碎 前整体状态下的体积V之比。
（5）碎胀系数的意义 选择装岩、运输、提升设备；爆破空间大小； 直接顶垮落后的高度。
山东科技大学资源与环境工程学院资源工程系
V
3）重度（容重）γ ：
指单位体积岩石所受的重力，又称重力密度。
γ= ρ g
山东科技大学资源与环境工程学院资源工程系
1.2.2 岩石的孔隙性
岩石的孔隙性
——是指岩石的孔隙和裂隙的发育程度，常用孔隙度 （率）n和孔隙比e来表示。
1）孔隙度n
岩石试件内各种孔隙、裂隙的体积之和与试件总体积
之比。
n V VC
1）相对密度(曾称比重)
岩石的相对密度是指岩石固体实体积(不包括孔隙体积)的 质量与同体积水的质量的比值。
计算公式为： 式中：
G d
Vc W
d —岩石的相对密度(无量纲量);
G—绝对干燥时体积为VC的岩石质量，g； VC—岩石固体实体积(不包括孔隙体积) ，cm3； ρW—水的密度，g／cm3。
1 Vc
1 Vc
G
1 C
(1 C )100%
V
V GV
dw
dw
2）孔隙比e
岩石试件内各种孔隙、裂隙的体积总和与试件内固体
矿物体积之比。 e
V
VC
V
1 dW
1
VC
V C山东科技大学资源C与环境工程学院资源工程系
1.2.2 岩石的孔隙性
3）孔隙度n和孔隙比e的关系
岩石的性质：与其矿物组成有关，与结构、构造有关。 （2）岩体
1.岩石的技术性质技术分级
教案首页授课顺序专业及班级道桥151 道桥1521 授课时间9月8日9月7日课题岩石的技术性质、技术分级知识目标：了解岩石的物理性质、力学性质、化学性质教学目的能力目标：能够知道岩石各种技术性质重点与难点密度、毛体积密度、孔隙率、吸水率饱和质量吸水率耐久性，单轴抗压强度教具教案、教材、黑板、粉笔授课类型、方法新授课、讲授法教学总结建筑材料的基本性质一、课程的引入由华山所组成的材料，引出岩石的内容。
二、内容1.1岩石岩石是天然产出的具有稳定外形的矿物或玻璃集合体，其按一定的方式结合而成的，是构成地壳和上地幔的物质基础。
分为：岩浆岩，变质岩，沉积岩1.1.1岩石的技术性质1.岩石的物理性质1）物理常数岩石的物理常数是岩石的矿物组成及结构状态反应，与岩石的技术性质有着密切的关系。
岩石内部组成：矿物实体，孔隙。
（见图1-1）（1）密度ρt =m s /v s（2）毛体积密度岩石毛体积密度是指在规定条件下，烘干岩石包括孔隙在内的单位体积固体材料的质量。
ρd =m s /v s +v n +v iv s +v n +v i ————实体体积+开口孔隙+闭口孔隙（3）孔隙率反映岩石裂隙发育程度的参数，分为开口孔隙和闭口孔隙。
n=（V 0/V ）×100%=(1-ρd /ρt )×100%2)与水有关的性质（1）吸水率材料在水中吸收水分的性质。
材料的吸水性用吸水率来表示：它包括重量（质量）吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分重量占材料干燥时重量的百分率。
100%b m m m w m -=⨯ 式中：m w —材料的重量吸水率，%；b m —材料吸水饱和时的重量，g ； m —材料在干燥状态下的重量，g 。
（2）饱和吸水率：材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百分率。
01100%b v w m m w v ρ-=⨯式中：w ρ=1g/cm3为水在常温下的密度。
（3）饱水系数岩石饱水系数是指吸水率与饱和吸水率之比。
岩土工程分类与分级
2.影响岩石工程性质的因素
内部因素（岩石的地质特征）
• 矿物成分 • 结构 • 构造
外部因素
• 水的作用 • 风化作用
8/498
3.岩石的工程性质评述
岩浆岩
• 深成侵入岩具结晶结构，晶粒粗大均匀，力学强度 高。一般是良好的建筑地基和天然建筑石材。但由于 多种矿物结晶组成，抗风化能力较差。 • 浅成侵入岩特别是脉状岩体穿插于不同的岩石中， 易蚀变风化，使其强度降低、透水性增大。 • 喷出岩若具有气孔构造、流纹构造及发育有原生裂 隙，透水性较大。多呈岩流状产出，岩体厚度小，岩 相变化大，对地基均一性和稳定性影响大。
4 5
RQD分类
RQD（％） 岩石质量
90～100 75～90 50～75 25～50
<25
好 较好 较差 差 极差
28/2498
例 某钻孔的长度为 250cm，其中岩芯采取 总 长 度 为 200cm, 而 大 于 10cm 的 岩 芯 总 长 度 为 157cm( 图 7-2) ， 则
岩芯采取率： 200/250=80% RQD=157/250=63%
17/1497
岩体结构类型及工程性质
整体块状结构：整体强度高。 层状结构：强度和变形特性具各向异性特点。 碎裂结构：岩体完整性破坏大。 散体结构：工程性质差。
18/1498
三、 岩体的主要力学性质
变形特性
变形模量 弹性模量
E0 p e
Ee e
图 7—5 应力——应变曲线
图 7—6 岩石的弹性变形
11/4191
二、 岩体及岩体结构
岩石（Rock）: 具一定结构构造的矿物集合体。 岩体（Rock mass）： 包含各种结构面的地质体。岩体的工程性质 首先取决于结构面的性质,其次才是组成岩体的 岩石性质。
岩石的力学性质与工程分级
普氏围岩分级表
坚固 性系 数f
20 15
级别
坚固性程度
岩石性质
Ⅰ Ⅱ
最坚固的岩石 很坚固的岩石
Ⅲ
Ⅲa Ⅳ
坚固的岩石
坚固的岩石
最坚固、最致密的石英岩及玄武岩。其它最坚 固的岩石 很坚固的花岗岩类：石英斑岩、很坚固的花岗 岩，硅质片岩；坚固程度较Ⅰ级岩石稍差的石 英岩；最坚固的砂岩及石灰岩 花岗岩（致密的）及花岗岩类岩石；很坚固的 砂岩及石灰岩；石英质矿脉，坚固的砾岩；很 坚固的铁矿石
注： •将每一种岩石划分到这种或那种等级时，不仅仅单独地按照其名称 ，而且必须按照岩石的物理状态，并根据它的坚固性与分级表中列 出的诸岩石进行比较。风化的、破碎的、打碎成个体的、经断层挤 压过的、接近于地表的岩石，一般说来，应当把它划分到比处于完 整状态的同种岩石稍低的等级中； •上述的岩石坚固性系数，可以认为是对所有各种不同方面岩石相对 坚固性的表征，它在采矿中的意义在于：手工开采时的采掘性；浅 眼以及深孔的凿眼性；应用炸药时的爆破性；在冒落时的稳定性； 作用于支架上的压力等等； •在分级表中指出的数值是对某一类岩石中所有岩石而言的（例如： 页岩类，石英岩类，石灰岩类等等），而不是对此类个别岩石而言 的；因而，在特定情况下确定f值时，必须十分慎重，并且这一f值 在不同的情况下是不一样的。
课题一 岩石的力学性质 一、岩石的变形特征 岩石在外荷载作用下，因应力增加会发 生相应的应变。当荷载增大到破坏值，或荷 载达到某一数值而恒定保持下去，均会导致 岩石破坏。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致。
（一）静载荷下岩石的变形特征
OA段，应力应变曲线呈上凹型，这是岩石中原 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。 AB段，应力应变曲线呈直线型，即曲线的斜率 近似为常数，称为线弹性阶段。 BC段，应力应变曲线呈下凹型，曲线斜率逐渐 减小，此阶段内局部破损逐渐增大而导致岩石 达到强度极限C点，称为破裂发展阶段。 CD段，为应力应变曲线的软化阶段。
《井巷工程》课程教学大纲
本科《井巷工程》课程教学大纲课程中英文名称：井巷工程/Shafting and drifting engineering课程编码：课程性质：学科基础选修课适用专业：安全工程学时数： 32 ；其中：理论学时： 28 ；实践学时： 4 ；学分数： 2 ；编写人：；审定人：；一、课程简介（一）课程教学目的与任务通过本课程的学习，使学生重点掌握岩石平巷设计与施工的基本理论、基本技术与方法，掌握斜巷施工的基本思想和方法，了解立井的设计与施工。
培养学生查阅和利用有关规程规范及技术文件的能力，培养和锻炼利用专业知识和组织管理知识，分析解决煤矿建设与生产中实际问题的能力，培养初步的组织施工能力，能够参与矿山建设和指导施工。
（二）课程教学的总体要求通过课堂讲授、参观模型和专题设计，使学生对矿井建设过程有一个总体的了解，力求使学生在复杂的施工条件下能运用最优的方案去解决井巷工程的实际问题，应达到以下的基本要求：1．较好地掌握岩石的物理力学性质、钻眼爆破的基本理论，能编制爆破说明书及爆破图表；2．了解巷道断面设计有关知识，掌握巷道断面设计步骤和内容；3．掌握平巷、立井、斜井、硐室等矿山常见地下工程（重点是岩石平巷）的施工方法、支护方法，了解各种凿岩设备在井巷建设中的应用，以及井巷掘、运设备与井巷施工的配套问题，熟悉巷道施工组织与管理特点，具备初步的组织施工能力；4．了解上下山施工的特点；5．了解立井井筒表土施工有关方法和特点；（三）课程教学内容1．岩石的性质及其工程分级；2．钻眼爆破有关知识、炸药和爆炸有关知识、破岩机理，起爆器材，电雷管起爆法；3．巷道断面设计有关知识，巷道断面设计步骤和内容；4．岩巷施工有关钻爆工艺、通风安全、装岩与装运等知识；5．巷道支护材料有关知识，锚喷支护有关理论；6．煤巷及半煤岩巷道施工有关工艺特点、设备；7．巷道施工组织与管理各作业方式特点；8．硐室施工的特点和硐室施工方法；9．斜井与上下山施工特点；10．井筒断面设计及井筒表土施工的有关特点和施工方法。
井巷工程：岩石的性质及其工程分级
第二章 岩石的性质及其工程分级
岩材料的性质对岩体性质影响很小，而弱面控制着岩体 的性质
例如：岩体压缩时，破坏是沿着已存在的弱面发生的；在拉
伸时，由于弱面的存在，强度很小。
不连续的
岩石的性质
第二章 岩石的性质及其工程分级
第一节 岩石的物理性质
井巷工程的最基本工作就是破岩与维护。
1. 岩块、岩体和岩石
岩体＝岩块（岩石材料）＋ 弱面（层理、节理、断层） 岩石：不分岩块与岩体时
的泛称。
第二章 岩石的性质及其工程分级
岩块性质： 强度：抗压强度、抗拉强度、剪切强度等； 变形：弹性模量、泊松比； 矿物：矿物成分、颗粒大小、结构等； 物理性质：密度、水理性、孔隙性等。
非均质的 各向异性的
非线弹性的
井巷工程-1
2020年8月10日星期一
3
▪ 井巷工程是为采矿或其它目的在地下开掘 的井筒、巷道和硐室的总称。
▪ 三大工程：矿建工程、土建工程、机电安 装工程
▪ 根据不同的时期施工时间，井巷工程又可 分为建井期矿建工程、生产期井巷工程、 开拓延深工程和生产辅助工程。
▪ 井巷工程的重要性
压强度、双向抗压强度、单向抗压强度、单向 抗剪强度、抗弯强度、单向抗拉强度
2020年8月10日星期一
10
三、岩石的硬度
第一章 岩石的性质及其工程分级
四、岩石的可钻性和可爆性
2020年8月10日星期一
11
第一章 岩石的性质及其工程分级
第四节 岩石的工程分级
▪ 分类原则：
1. 分类指标形式要简单，含义要明确，应具 有科学意义和实用价值。
▪
不稳定岩层
2020年8月10日星期一
14
第一章 岩石的性质及其工程分级
▪ 3 RQD岩石分类（Rock Quality Designation Index） ▪ 软岩
2020年8月10日星期一
15
பைடு நூலகம்
2. 分类指标要容易获得。
3. 分类指标应明确表达出岩石的质量或稳定 性。
2020年8月10日星期一
12
第一章 岩石的性质及其工程分级
常见的岩石分类方法
▪ 1 普氏岩石分级法 岩石的坚固性系数
▪ 基本假设：岩石在外力作用下抵抗各种破坏的难易 程度相似或趋于一致。因此可用坚固性系数来表示
岩石破坏的难易程度。其数值等于岩石单向抗压强 度的十分之一。
秦亚光 联系方式：15574830243 Email：846616975@
水利定额岩石等级划分
水利定额岩石等级划分一、引言水利工程中的岩石等级划分是一项基础性工作，它对于工程设计、造价和施工具有重要意义。
本文将对水利定额岩石等级划分进行详细阐述，以期为相关领域提供参考。
二、水利定额岩石等级划分的基本原则1.岩石性质岩石性质是划分岩石等级的重要依据。
主要包括岩石的种类、成因、构造、颗粒组成、矿物成分等。
不同性质的岩石具有不同的工程特性，因此，在划分岩石等级时，应充分考虑岩石的性质。
2.岩石完整性岩石完整性是指岩石在自然状态下，其结构、裂隙及空洞等特征。
完整性好的岩石具有较高的稳定性和抗渗性，完整性差的岩石则相反。
在划分岩石等级时，应充分考虑岩石的完整性，以确保工程的稳定性和安全性。
3.岩石强度岩石强度是衡量岩石承载能力和抗侵蚀能力的重要指标。
通常采用抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等参数来评价岩石强度。
在划分岩石等级时，应根据岩石强度的大小，合理确定工程的荷载、基础处理和防护措施等。
三、水利定额岩石等级划分的方法1.定性划分定性划分主要是根据岩石的性质、完整性和强度等指标，通过对岩石进行综合评价，将其划分为若干等级。
定性划分方法灵活多样，可以根据实际情况和需求，合理划分岩石等级。
2.定量划分定量划分是根据岩石的各项物理力学指标，通过一定的计算方法，将岩石划分为不同等级。
定量划分方法具有较高的科学性和准确性，但计算过程较为复杂。
四、水利定额岩石等级划分的应用1.工程设计岩石等级划分在工程设计中具有重要意义。
根据岩石等级，可以合理确定基础形式、结构类型、材料用量等，为工程设计提供可靠依据。
2.工程造价岩石等级划分有助于工程造价的合理估算。
不同岩石等级所需的工程措施和材料不同，从而影响工程造价。
通过对岩石等级的划分，可以为工程造价估算提供准确数据。
3.工程施工岩石等级划分对工程施工具有指导意义。
根据岩石等级，施工方可以合理制定施工方案、选择施工技术和设备，确保工程顺利进行。
五、结论水利定额岩石等级划分是水利工程中的基础工作，对于工程设计、造价和施工具有重要意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
介质1 ALeabharlann ρ1，CP1σi，vi
介质2 ρ2，CP2
r Rr i
t Rt i
Rr
2cp2 2cp2
1cp1 1cp1
Rt
22cp2 2cp2 1cp1
为垂直反射系数 为垂直透射系数
σr，vr
σt，vt
①当ρ1CP1=ρ2CP2时，σr=0，σt=σi，不 产生波的反射。
②当ρ2CP2>ρ1CP1时，σr>0，σt>0，说明交界面
第 34 页
第四节 岩石分级与围岩分类
主要内容
1、岩体的工程分级 2、以围岩稳定性为依据的围岩分类法
第 35 页
对岩石进行分级分类的意义： ⑴ 为岩石工程建设的勘察、设计、施工和编制
定额提供必要的基本依据； ⑵ 便于施工方法的总结，交流，推广； ⑶ 便于行业内技术改革和管理。
第 36 页
围岩分级分类的指标：
第一章 岩石的性质
徐新斌 矿业与交通工程学院
2013年2月
第 1页
第一章
岩石的性质及其工程分级
第一节 概 述 第二节 岩石的物理性质 第三节 岩石的力学性质 第四节 岩石的工程分级
第一章 习 题
第 2页
第一节 概述
基本概念
1. 岩石 组成地壳的基本物质，由矿物或岩屑在地质作用下按一定
规律而形成的自然地质体，包括岩浆岩、沉积岩、变质岩。 2. 岩块 从地壳中切取出来的小块体，不包含软弱面（岩体中的地
B
上既有透射波、又有反射波。
③当ρ2CP2=0或ρ2CP2≤ρ1CP1时，即当应力波到达的交界面为自由面时，
σr=-σi，σt=0，叠加结果是交界面的应力值为零。 ④当ρ2CP2<ρ1CP1时，交界面既有透射压缩波又有反射拉伸波，也能破
碎岩石。
第 30 页
二、岩石的强度特征
1．岩石在静荷载作用下的强度
岩石质量 很差
差
一般
好
优秀
第 44 页
二、以围岩稳定性为依据的围岩分类法
巷道开挖后，受采掘影响应力发生显著变化的部 分（大于5%），一般不超过井巷断面最大尺寸的2~4 倍，该范围内的岩体习惯上称为井巷的围岩，该范围 以外的岩体称为原岩。
c
Rcw Rc
1
第 15 页
5．岩石的膨胀性和崩解性。
⑴膨胀性：软岩浸水后体积增大和响应的引起压力增大
的性质，用膨胀应力和膨胀率来表示。
膨胀应力：岩石与水进行物理化学反应后，随时间变化
会产生体积增大的现象，这时，使试件体积保持不变所需要 的压力称膨胀应力。
膨胀率：岩石与水进行物理化学反应增大后的体积与原体
⑶波的反射和投射
表面波(勒夫波) ：沿介质边界传播c； 体积波：在介质内部传播，分为横波和纵波 横波：介质振动方向和波的传播方向垂直，产生剪切变形b； 纵波：质点振动方向和波的传播方向一致，产生压缩、拉伸变形a； 瑞利波：质点运动轨迹为椭圆的波，为地震波的主要形式 d
第 29 页
p
CPVp
ρ—为介质密度；ω—区段截面积；ρCP—为波阻抗。介质密度 和波速的乘积，表征介质对于应力波的阻尼作用。
第 23 页
（二）岩石在三向静荷载压缩条件下的变形特征
•真三轴试验 1>2>3 常规三轴试验 1>2=3
第 24 页
特点：⑴弹性段与单轴压 缩基本相同； ⑵岩石表现出明显的塑性 变形； ⑶屈服极限，强度峰值、 残余强度与围压大小 成正 比； ⑷大部分岩石在一定临界 围压下出现屈服平台， 呈塑性流动现象； ⑸达到临界围压后，继续 提高围压，不在出现峰值， 应力—应变出现单调增长 趋势。
5.基岩表土以下的固结性岩石称为基岩、岩浆岩、沉积岩、变质岩。
第 3页
岩块：
第 4页
岩体
第 5页
表土和基岩
第 6页
第二节 岩石的物理性质 一、岩石的相对密度、密度 二、岩石的孔隙性 三、岩石的水理性质 四、岩石的碎胀性
第 7页
一、岩石的相对密度、密度
1．相对密度(曾称比重) 岩石的相对密度是指岩石固 体实体积(不包括孔隙体积)的质量与同体积水的质量的 比值。
孔隙度是指岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和与试件总体积
V之比(常以百分数表示)，
n V VC 1 VC 1 VC G 1 C (1 C ) 100 %
V
V
GV
d w
d w
孔隙比是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Vc之比。
e V VC V 1 dW 1
⑴ 岩石强度：单轴抗压强度为岩体稳定性评价的重 要指标。 ⑵ 结构面：结构面的研究应包括组数、密度、产状、 延展性、结构面内物质成分等。 ⑶ 水对岩体的影响：水对岩体稳定性有着重要的影 响。岩体遇水后可以发生泥化、崩解、碎裂，致使 岩体膨胀并大大降低强度。 ⑷ 原岩应力状态：对岩体稳定性影响最大的是原岩
⑴大多数情况下，岩石表现为脆性破坏； ⑵同种岩石强度并非常数； ⑶不同受力情况下，岩石的极限强度相差悬殊。
三向等压；抗压强度>三向不等压抗压强度>双向抗压强度>单向抗压强 度>单向抗剪强度>单向抗弯强度>单向抗拉强度。
；
单向抗压强度RC、单向抗剪强度τ、单向抗拉强度Rt之间有下列关 系：
Rt 1 ~ 1 RC 5 38
v x y z
一般岩石具有在弹性阶段体积变小和塑性阶段体积增 大的特点、转折点在附近。
Rc
2 岩石在塑性阶段体积增大的性质称为扩容现象,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。
第 22 页
⑶三种破坏形式
脆性破坏：永久变形或全变形小于3%者为脆性破坏。具 有这种特性的岩石称为脆性岩石； 塑性破坏：永久变形或全变形大于5%者塑性破坏。具有 这种特性的岩石称为塑性岩石； 过度状态：永久变形或全变形在3%到5%之间。
K—岩石的碎胀系数； V1—岩石破碎膨胀后的体积； V—岩石处于整体状态下的体积。 表1-4为常见岩石碎胀系数。
第 17 页
第三节 岩石的力学性质
一、岩石的变形特征 二、岩石的强度特征 三、岩石的硬度 四、岩石的可钻性和可爆性
第 18 页
第三节 岩石的力学性质
一、岩石的变形特征 ㈠静载荷下岩石的变形特征（单向压缩） ㈡岩石在三向静荷载压缩条件下的变形特征 ㈢动压条件下岩石的变形特征
c
G V
G1
V
ρC——岩石的干密度，g／cm3； ρ——岩石的湿密度，g／cm3； G——岩石试件烘干后的质量，g；
G1——岩石试件的质量(天然含水或饱水) ，g；
V——岩石试件的体积，cm3。
第 9页
二、岩石的孔隙性
岩石的孔隙性是指岩石的孔隙和裂隙的发育程度，它通常用孔隙度
n和孔隙比e来表示。
第 25 页
（三）动压条件下岩石的变形特征
⑴动荷载的特点 ⑵岩石在动荷载作用下的变形特征 ⑶波的反射和投射
第 26 页
⑴动荷载的特点
第 27 页
⑵岩石在动荷载作用下的变形特征
ΔL F
ΔL—质点扰动位移，CP—质点扰动的传播速度（波速）， Δt—波的传播时间，CPΔt—在Δt—时间内变形范围。
第 28 页
应力。在缺乏地应力资料时，可选用H值。
第 37 页
常用的几种分级方法：
一、普氏系数分级法 二、RQD（Rock Quality Designation Index）分级法 三、围岩松动圈分级法 四、按围岩变形量大小分级 五、按施工需要分级
第 38 页
一、岩体工程分级
1、普氏系数分级法
岩石抵抗各种破坏的难易程度，称岩石坚固性， 是一个综合性指标。如切削、钻眼、爆破等。
1~ 1
RC 2 15
Rt RC
3
第 31 页
2．动荷载作用下的强度
第 32 页
三、岩石的硬度
岩石的硬度是岩石抵抗其他较硬物体侵入的能力。 硬度与强度又有区别。
1．静压入硬度： 岩石的硬度是岩石抵抗其他较硬物体侵入的能力。
2．回弹高度
以重物落于岩石表面后的回弹高度来表示。岩石越 回弹高度越大。常用肖氏硬度计和施米特锤来测定。 施米特锤用来测定混凝土硬度，我国生产的施米特锤叫 回弹仪。
计算公式为： d G
Vc W
式中： d——岩石的相对密度(无量纲量); G—绝对干燥时体积为VC的岩石质量，g； VC—岩石固体实体积，cm3； ρW——水的密度，g／cm3。
第 8页
2．密度 岩石单位体积(包括岩石内孔隙体积)的质量，称为岩石的密度 ，亦称质量密度。两种：干密度和湿密度。前者是单位体积岩石绝对干 燥后的质量，后者是天然含水或饱水状态下的密度。
VC
VC
C
第 10 页
三、岩石的水理性质
1．岩石吸水率：W是指岩石试件在标准大气压 下吸入水的 质量与试件烘干后质量G之比值。
Wg G
表1-1为岩石密度、孔隙比及吸水率的指标。
影响吸水率的因素：
⑴岩石所含孔隙，裂隙的数量、大小、开闭程度及其分 布情况有关；
⑵试验条件，试验表明，整体岩石试件的吸水率要比同 一岩石的碎块试样吸水率小，随着吸水水时间的增加，吸水 率也会有所增大。吸水率对岩石力学性质有影响。
表1-2为岩石渗透系数
第 13 页
三、岩石的水理性质
第 14 页
3．岩石的溶蚀性
由于水的化学作用而把岩石中某些组成物质带走的现象 称为岩石的溶湿性。导致岩石致密程度降低，孔隙度增大，
强度降低,贵州761矿巷道中的钟乳石、石笋。
4．岩石的软化性（处理煤层顶板） 岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性，用软化 系数(ηc)表示。ηc定义为岩石试件的饱和抗压强度(Rcw)与 干抗压强度(Rc)的比值，即