坚固性系数

坚固性系数

目录

编辑本段基本信息

学科：工程地质学

词目：坚固性系数

英文：firmness coefficient

释文：坚固性系数又称普罗托季亚科诺夫系数（Protodyakonov's coefficient）。根据普氏山压理论，如果压力拱高为h1，则岩土越软弱其坚固性系数越小，围岩山岩压力越大。[1]

编辑本段岩石的坚固性系数

由俄罗斯学者于1926年提出的岩石坚固性系数（又称普氏系数）至今仍在矿山开采业和勘探掘进中得到广范应用。岩石的坚固性区别于岩石的强度，强度值必定与某种变形方式（单轴压缩、拉伸、剪切）相联系，而坚固性反映的是岩石在几种变形方式的组合作用下抵抗破坏的能力。因为在钻掘施工中往往不是采用纯压入或纯回转的方法破碎岩石，因此这种反映在组合作用下岩石破碎难易程度的指标比较贴近生产实际情况。岩石坚固性系数f表征的是岩石抵抗破碎的相对值。因为岩石的抗压能力最强，故把岩石单轴抗压强度极限的1/100作为岩石的坚固性系数，f=R/100 (R 单位 kg/cm2)

式中：R--岩石标准试样的单向极限抗压强度值。

f是个无量纲的值，它表明某种岩石的坚固性比致密的粘土坚固多少倍，因为致密粘土的抗压强度为10MPa。岩石坚固性系数的计算公式简洁明了，f值可用于预计岩石抵抗破碎的能力及其钻掘以后的稳定性。

编辑本段岩石分级

根据岩石的坚固性系数(f)可把岩石分成10级（表3-1），等级越高的岩石越容易破碎。为了方便使用又在第Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ级的中间加了半级。

考虑到生产中不会大量遇到抗压强度大于200MPa的岩石，故把凡是抗压强

度大于200MPa的岩石都归入Ⅰ级。

表3-1

岩石级别坚固程度代表性岩石

Ⅰ最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他各种特

别坚固的岩石。(f=20)

Ⅱ很坚固很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩，较坚固的石英岩，最坚固的砂岩和石灰岩.(f=15)

Ⅲ坚固致密的花岗岩，很坚固的砂岩和石灰岩，石英矿脉，坚

固的砾岩，很坚固的铁矿石.(f=10)

Ⅲa坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿，不坚

固的花岗岩。(f=8)

Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石(f=6)

Ⅳa比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5)

Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾石。(f=4)

Ⅴa中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3)

Ⅵ比较软软弱页岩，很软的石灰岩，白垩，盐岩，石膏，无烟煤，破碎的砂岩和石质土壤.(f=2)

Ⅵa比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎石，坚

固的煤，硬化的粘土。(f=1.5)

Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。

(f=1)

Ⅶa软软砂质粘土、砾石，黄土。(f=0.8)

Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f=0.6)

Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤. (f=0.5) Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤. (f=0.3) 这种方法比较简单，而且在一定程度上反映了岩石的客观性质。但它

也还存在着一些缺点：

(1) 岩石的坚固性虽概括了岩石的各种属性（如岩石的凿岩性、爆破性，稳定性等），但在有些情况下这些属性并不是完全一致的。

(2) 普氏分级法采用实验室测定来代替现场测定，这就不可避免地带

来因应力状态的改变而造成的坚固程度上的误差。

编辑本段计算公式

岩石坚固系数（普氏系数）由俄罗斯学者于1926年提出，至今仍在矿

山开采业和勘探掘进中得到广范应用。我国建筑定额也采用该系数区分施

工岩体类别。

由于岩石的坚固性区别于岩石的强度，强度值必定与某种变形方式（单轴压缩、拉伸、剪切）相联系，而坚固性反映的是岩石在几种变形方式的组合作用下抵抗破坏的能力。因为在钻掘施工中往往不是采用纯压入或纯回转的方法破碎岩石，因此这种反映在组合作用下岩石破碎难易程度的指标比较贴近生产实际情况。岩石坚固系数（岩石极限压碎强度）表征的是岩石抵抗破碎的相对值。因为岩石的抗压能力最强，故把岩石天然单轴抗压强度极限的1/10作为岩石的坚固系数（岩石极限压碎强度）。

但国内大量工程实践中，勘察报告一般只提供岩石饱和抗压强度，导致按坚固系数确定施工岩体类别发生困难，故目前一些省份在修订施工定额时，改用饱和抗压强度划分岩体类别，便于可直接利用勘察报告作为可靠依据。

故两者的计算公式为：

岩石极限压碎强度（坚固系数）=0.1×岩石饱和抗压强度÷软化系数