1、岩石的性质及其工程分级
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表1-2为岩石渗透系数
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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
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
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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。
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
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
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
第 11 页
三、岩石的水理性质
第 12 页
2．岩石的透水性
地下水存在于岩石的孔隙和裂隙之中，而且大多数岩 石的孔隙和裂隙是相互贯通的，因而，在一定水压作用 下，地下水可在岩石中渗透，这种岩石能被水透过的性 质，称为岩石的透水性。
K Q AI
Q—渗水量;A—渗透面积；I—水力坡度; K-渗透系数
影响因素： 地下水压力、岩体应力状态、孔隙发育程度、连通程度等。
第 42 页
2、RQD（岩芯质量指标）分级法
美国伊利诺斯大学狄勒（Deere） 在1964年形成该标准，但直到1967 年才以出版的形式首次提出该概念。
第 43 页
RQD 是 一 修 正 的 岩 芯 取 出 率 ， 仅 考 虑 长 度 大 于 100mm的完整岩芯。
RQD（%） ﹤25 25～50 50～75 75～90 90～100
质遗迹、层理、节理、断层、裂隙面），近似认为各向同
3.岩体 4.表土
性的连续介质,。
地下工程周围较大范围内的自然地质体。从煤矿采掘工程 角度：包括岩石、地下水、瓦斯。岩体的性质复杂，是我 们研究的主要对象。 建井工作者把覆盖在地壳上部的第四纪沉积物成为表土，
也称为松散性岩石，如：黄土、流沙、粘土等。
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。
硬，
h
第 33 页
四、岩石的可钻性和可爆性
1．凿碎比功：即破碎单位体积岩石所作的功．现以a表示,单位 为J／厘米3。
2．钎刃磨钝宽：即岩石的磨蚀性，量出钎刃两端向内4㎜处的 磨钝宽度，以b表示，单位为㎜。
目前，使用便携式岩石凿测器，测定岩石的凿碎比能和凿480 次后 钎刃磨钝的宽度
凿测器图 1-钎头；2-承击台；3-销 钉；4-导向杆；5-落锤； 6-卡套；7-转动手柄
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
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。
1~ 1
RC 2 15
Rt RC
3
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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Fra Baidu bibliotek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。
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
将岩石坚固性综合指标以一定量来区分，称岩石 坚固性系数，又称普氏系数，用 f 表示，它是由前苏 联普罗托奇亚可夫于1926年提出的，该方法将岩石共
划分为10级15种。（c为岩石单向抗压强度，MPa）
第 39 页
f c
10
岩石坚固性系数分级表
第 40 页
普氏分级的缺点：
⑴ 需修正： c超过200 MPa时，公式需修正；
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。
介质1 A
ρ1，CP1
σi，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
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。
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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
f c c
30 3
⑵ 只能反映一般规律，不能反映某些特殊规律，如 老黄土与石灰岩； ⑶ 需加工试件，具有局限性，不准确。 ⑷ 不能解决支护问题
第 41 页
我国煤炭系统按岩石坚固性将煤岩分类为： ⑴ 软煤： f ＝1～1.5； ⑵ 硬煤： f ＝2～3； ⑶ 软岩： f ＝2～3； ⑷ 中硬岩： f ＝4～6； ⑸ 硬岩： f ＝8～10； ⑹ 坚硬岩石： f ＝12～14; ⑺ 最坚硬岩石： f ＝15～20。
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
第 19 页
一、岩石的变形特征 ㈠静载荷下岩石的变形特征（单向压缩）
⑴应力应变曲线 ⑵体积应变, ⑶三种破坏形式
第 20 页
⑴应力应变曲线
I—OA阶段裂隙压密闭合阶段 Ⅱ—AB阶段线弹性阶段 Ⅲ—BC段破裂发展阶段 Ⅳ一CD，软化阶段
第 21 页
⑵体积应变,岩石的体积改变量ΔV与原体积 V的比值, 也称体积改变率。
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。
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。
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。
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。
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围岩分级分类的指标：
积的比率。
⑵崩解性：软岩浸水后发生解体的性质。
用耐崩解指数表示：岩石试件在承受干燥和湿润两个标准 循环后，岩样对软化和崩解表现出来的抵抗力。用耐崩解仪 测定。
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四、岩石的碎胀性
岩石的碎胀性 岩石破碎后因岩块间空隙增多而总体 积增大的性质称为碎胀性。碎胀程度的大小可用碎胀系数表 示。
K V1 V
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
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。
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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
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。
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岩块：
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岩体
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表土和基岩
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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
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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。
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
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
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
第 11 页
三、岩石的水理性质
第 12 页
2．岩石的透水性
地下水存在于岩石的孔隙和裂隙之中，而且大多数岩 石的孔隙和裂隙是相互贯通的，因而，在一定水压作用 下，地下水可在岩石中渗透，这种岩石能被水透过的性 质，称为岩石的透水性。
K Q AI
Q—渗水量;A—渗透面积；I—水力坡度; K-渗透系数
影响因素： 地下水压力、岩体应力状态、孔隙发育程度、连通程度等。
第 42 页
2、RQD（岩芯质量指标）分级法
美国伊利诺斯大学狄勒（Deere） 在1964年形成该标准，但直到1967 年才以出版的形式首次提出该概念。
第 43 页
RQD 是 一 修 正 的 岩 芯 取 出 率 ， 仅 考 虑 长 度 大 于 100mm的完整岩芯。
RQD（%） ﹤25 25～50 50～75 75～90 90～100
质遗迹、层理、节理、断层、裂隙面），近似认为各向同
3.岩体 4.表土
性的连续介质,。
地下工程周围较大范围内的自然地质体。从煤矿采掘工程 角度：包括岩石、地下水、瓦斯。岩体的性质复杂，是我 们研究的主要对象。 建井工作者把覆盖在地壳上部的第四纪沉积物成为表土，
也称为松散性岩石，如：黄土、流沙、粘土等。
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。
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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。
硬，
h
第 33 页
四、岩石的可钻性和可爆性
1．凿碎比功：即破碎单位体积岩石所作的功．现以a表示,单位 为J／厘米3。
2．钎刃磨钝宽：即岩石的磨蚀性，量出钎刃两端向内4㎜处的 磨钝宽度，以b表示，单位为㎜。
目前，使用便携式岩石凿测器，测定岩石的凿碎比能和凿480 次后 钎刃磨钝的宽度
凿测器图 1-钎头；2-承击台；3-销 钉；4-导向杆；5-落锤； 6-卡套；7-转动手柄
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
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。
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Fra Baidu bibliotek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。
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
将岩石坚固性综合指标以一定量来区分，称岩石 坚固性系数，又称普氏系数，用 f 表示，它是由前苏 联普罗托奇亚可夫于1926年提出的，该方法将岩石共
划分为10级15种。（c为岩石单向抗压强度，MPa）
第 39 页
f c
10
岩石坚固性系数分级表
第 40 页
普氏分级的缺点：
⑴ 需修正： c超过200 MPa时，公式需修正；
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。
介质1 A
ρ1，CP1
σi，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
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
f c c
30 3
⑵ 只能反映一般规律，不能反映某些特殊规律，如 老黄土与石灰岩； ⑶ 需加工试件，具有局限性，不准确。 ⑷ 不能解决支护问题
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我国煤炭系统按岩石坚固性将煤岩分类为： ⑴ 软煤： f ＝1～1.5； ⑵ 硬煤： f ＝2～3； ⑶ 软岩： f ＝2～3； ⑷ 中硬岩： f ＝4～6； ⑸ 硬岩： f ＝8～10； ⑹ 坚硬岩石： f ＝12～14; ⑺ 最坚硬岩石： f ＝15～20。
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
第 19 页
一、岩石的变形特征 ㈠静载荷下岩石的变形特征（单向压缩）
⑴应力应变曲线 ⑵体积应变, ⑶三种破坏形式
第 20 页
⑴应力应变曲线
I—OA阶段裂隙压密闭合阶段 Ⅱ—AB阶段线弹性阶段 Ⅲ—BC段破裂发展阶段 Ⅳ一CD，软化阶段
第 21 页
⑵体积应变,岩石的体积改变量ΔV与原体积 V的比值, 也称体积改变率。
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。
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。
VC
VC
C
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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。
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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
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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。
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围岩分级分类的指标：
积的比率。
⑵崩解性：软岩浸水后发生解体的性质。
用耐崩解指数表示：岩石试件在承受干燥和湿润两个标准 循环后，岩样对软化和崩解表现出来的抵抗力。用耐崩解仪 测定。
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四、岩石的碎胀性
岩石的碎胀性 岩石破碎后因岩块间空隙增多而总体 积增大的性质称为碎胀性。碎胀程度的大小可用碎胀系数表 示。
K V1 V
第一章 岩石的性质
徐新斌 矿业与交通工程学院
2013年2月
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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
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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
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。
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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。