岩石的性质及其工程分级 .ppt
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岩石的力学性质及分级
采矿学教学课件
——金属矿床露天开采
露天开采
• 绪论 • 矿床品位与储量计算 • 岩石的力学性质及分级 • 最终开采境界的确定 • 露天开采程序 • 露天矿生产计划 • 露天矿床开拓 • 露天开采的生产工序 • 矿山技术经济Leabharlann 第二章岩石的力学性质及分级
• 岩石的力学性质 • 岩石的工业分级
2.1 岩石的力学性质
• 强度 • 弹性、塑性和脆性 • 硬度 • 磨蚀性
2.2 岩石的工业分级
• 岩石的坚固性分级：普氏分级，坚固性
系数；
• 岩石的可钻性分级：凿碎比功，钎刃磨
钝宽度；
• 岩石的稳定性分级：以岩石的点载荷强
度、弹性波速度、巷道围岩位移的稳定 时间、岩体结构指标等四项指标为岩石 稳定性分级的判据，采用聚类分析原理 对围岩的稳定性进行动态分级。
——金属矿床露天开采
露天开采
• 绪论 • 矿床品位与储量计算 • 岩石的力学性质及分级 • 最终开采境界的确定 • 露天开采程序 • 露天矿生产计划 • 露天矿床开拓 • 露天开采的生产工序 • 矿山技术经济Leabharlann 第二章岩石的力学性质及分级
• 岩石的力学性质 • 岩石的工业分级
2.1 岩石的力学性质
• 强度 • 弹性、塑性和脆性 • 硬度 • 磨蚀性
2.2 岩石的工业分级
• 岩石的坚固性分级：普氏分级，坚固性
系数；
• 岩石的可钻性分级：凿碎比功，钎刃磨
钝宽度；
• 岩石的稳定性分级：以岩石的点载荷强
度、弹性波速度、巷道围岩位移的稳定 时间、岩体结构指标等四项指标为岩石 稳定性分级的判据，采用聚类分析原理 对围岩的稳定性进行动态分级。
岩土工程分类与分级
• 空隙率( porosity)：岩石中空隙的体积与岩石总体积的比值。
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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。
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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。
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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。
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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
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•
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。
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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。
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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。
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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。
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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
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•
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。
井巷工程PPT课件-岩石的性质及其工程分级
划分。
根据结构面的类型、产 状、连续性等进行划分。
如地下水条件、地应力 状态等也会对岩石工程
分级产生影响。
应用实例分析
实例一
某矿山井巷工程，通过岩石工程 分级，选择了合适的支护方式和 掘进工艺，确保了工程的顺利进
行。
实例二
某隧道工程，在穿越不同级别的岩 石时，根据岩石工程分级结果，及 时调整了施工方法和支护参数，保 证了隧道的安全贯通。
抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，抗压强度则是指岩石在单向压 缩条件下破坏前所能承受的最大压应力。它们是评价岩石稳定性和承载 能力的关键指标。
化学性质与风化作用
化学性质
岩石的化学性质主要包括其矿物成分在水、酸、碱等溶液中的溶解性、氧化-还原性以 及与其他物质的化学反应等。这些性质对于评价岩石的耐久性、抗风化能力和工程地质
了解地下水类型、水位、水质等信息，评估其对岩石性质的影
响。
取样和试验室测试流程
取样方法
根据勘察目的和岩石性质，选择合适的取样方法，如刻槽取样、 钻芯取样等。
样品制备
将取得的岩石样品进行加工处理，制备成符合试验要求的试样。
试验室测试
对试样进行物理性质测试（如密度、吸水率等）和力学性质测试 （如抗压强度、抗拉强度等）。
在施工过程中积累了丰富的经 验，为今后类似工程提供了有
益的借鉴和参考。
提高了井巷工程的技术水平和 施工能力，为当地基础设施建
设做出了积极贡献。
强调了地质勘探和监测在井巷 工程中的重要性，为今后类似 工程提供了宝贵的经验教训。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
03 岩石工程分级体系介绍
分级目的和意义阐述
目的
为井巷工程设计、施工提供基础依据 ，确保工程安全、经济、高效。
根据结构面的类型、产 状、连续性等进行划分。
如地下水条件、地应力 状态等也会对岩石工程
分级产生影响。
应用实例分析
实例一
某矿山井巷工程，通过岩石工程 分级，选择了合适的支护方式和 掘进工艺，确保了工程的顺利进
行。
实例二
某隧道工程，在穿越不同级别的岩 石时，根据岩石工程分级结果，及 时调整了施工方法和支护参数，保 证了隧道的安全贯通。
抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，抗压强度则是指岩石在单向压 缩条件下破坏前所能承受的最大压应力。它们是评价岩石稳定性和承载 能力的关键指标。
化学性质与风化作用
化学性质
岩石的化学性质主要包括其矿物成分在水、酸、碱等溶液中的溶解性、氧化-还原性以 及与其他物质的化学反应等。这些性质对于评价岩石的耐久性、抗风化能力和工程地质
了解地下水类型、水位、水质等信息，评估其对岩石性质的影
响。
取样和试验室测试流程
取样方法
根据勘察目的和岩石性质，选择合适的取样方法，如刻槽取样、 钻芯取样等。
样品制备
将取得的岩石样品进行加工处理，制备成符合试验要求的试样。
试验室测试
对试样进行物理性质测试（如密度、吸水率等）和力学性质测试 （如抗压强度、抗拉强度等）。
在施工过程中积累了丰富的经 验，为今后类似工程提供了有
益的借鉴和参考。
提高了井巷工程的技术水平和 施工能力，为当地基础设施建
设做出了积极贡献。
强调了地质勘探和监测在井巷 工程中的重要性，为今后类似 工程提供了宝贵的经验教训。
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03 岩石工程分级体系介绍
分级目的和意义阐述
目的
为井巷工程设计、施工提供基础依据 ，确保工程安全、经济、高效。
工程地质学第1章 岩石及其工程地质性质PPT
• 〔5〕岩石的抗冻性
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
• 岩石空隙中有水存在时，水一结冰，体积 膨胀，就产生巨大的膨胀力，使岩石的构 造和联结受到破坏，假设岩石经反复循环 冻融，那么会导致其强度降低。岩石抵抗 冻融破坏的性能称为岩石的抗冻性。
• 一些常见岩石的物理性质的主要指标，见 表1.3。
• 〔1〕岩石的变形特性
应力-应变曲线
• 1.2 岩石的类型及其特征
• 〔1〕岩浆岩的矿物成分 • 〔2〕岩浆岩的构造与构造 • ①岩浆岩的构造 • 按结晶程度，岩浆岩的构造可分为： • a.全晶质构造〔crystalline〕 • b.非晶质构造〔glassy〕 • c.半晶质构造〔subcrystalline〕
• 按矿物颗粒大小，岩浆岩的构造可分为： • a．等粒构造〔equigranular〕
• 〔1〕变质岩的矿物成分 • 〔2〕变质岩的构造与构造 • ①变质岩的构造 • a.变晶构造〔crystalloblastic〕 • b.变余构造〔palimpsest〕 • ②变质岩的构造 • a.板状构造〔platy〕 • b.千枚状构造〔phyllitic〕 • c.片状构造〔schistose〕 • d.片麻状构造〔gneissic〕
• 可将岩石变形过程划分为4个阶段： • ①微裂隙压密阶段（图中的Oa段）
• ab段〕
• bc段〕
• c点以后〕
• 〔2〕岩石的强度
• 岩石抵抗外力破坏的能力，称为岩石的强 度〔strength〕。岩石的强度单位用Pa表示。 岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石 受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形 式，所以其强度可分为抗压强度、抗拉强 度和抗剪强度等。
• ①珍珠光泽 • ②丝绢光泽
• ③油脂光泽 • ④蜡状光泽 • ⑤土状光泽 • 〔4〕矿物的解理与断口 • 矿物受力后沿一定方向规那么裂开的性质称
岩石的基本物理性质以及工程分类
(1）吸水率：岩石的吸水率（a）是指岩石试件在大气压力条件下自 由吸入水的质量（mw1）与岩样干质量（ms）之比，用百分数表示，岩石 的颗粒密度属实测指标，常用比重瓶法进行测定。
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。
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。
工程地质-岩石及岩体的工程地质性质幻灯片课件
岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性 质称为岩石的软化性。软化学性主要决定于岩 石的矿物成分、结构和构造特征。黏土矿物含 量高、孔隙度大 、吸水率高的岩石，与水作 用容易软化而丧失其强度和稳定性。
• 软化性指标是软化系数(softening coefficient)： 在数值上，等于岩石在饱和状态下的极限抗压 强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用 小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的 强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。
• 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应
的应力e为弹性极限强度或比例极限。
膨胀试验仪器
岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
• （1）岩石的变形性质 • 岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。 • 1）弹性变形 • 岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原
有的形状及体积的变形称为弹性变形。
• 2）塑性变形 • 岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤
包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗 粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩
石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
• （2）重度(容重, unit weight）：指岩石单位体积的重
量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与 其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物 的比重，岩石的孔隙性及其含水情况。
• 软化性指标是软化系数(softening coefficient)： 在数值上，等于岩石在饱和状态下的极限抗压 强度和在风干状态下的极限抗压强度的比，用 小数表示。其值越小，表示岩石在水作用下的 强度和稳定性越差。软化系数小于0.75的岩石， 认为是软化性强的岩石，工程性质比较差。
• 1）第一变形阶段为图中OA段曲线，属于微裂隙压密阶段， 岩石中微裂隙在压力作用下逐渐被压密，岩石的应力—应 变曲线呈上凹形。
• 2）第二变形阶段为图中AB段曲线，属于弹性变形阶段， 岩石中微裂隙进一步闭合及压密，孔隙被压缩，因而岩石 的应力—应变曲线为曲型的直线形式。曲线上B点所对应
的应力e为弹性极限强度或比例极限。
膨胀试验仪器
岩石的主要物理性质指标
2、岩石的主要力学性质指标
• （1）岩石的变形性质 • 岩石变形有弹性变形、塑性变形和黏性变形三种。 • 1）弹性变形 • 岩石在外力作用下发生变形，当外力撤去后又恢复其原
有的形状及体积的变形称为弹性变形。
• 2）塑性变形 • 岩石在超过其屈服极限外力作用下发生变形，当外力撤
包括孔隙)部分单位体积的重量。在数值上，等于岩石固体颗 粒的重量与同体积的水在4℃时重量的比。其大小，决定于岩
石中矿物的比重及其在岩石中的相对含量。
• （2）重度(容重, unit weight）：指岩石单位体积的重
量，在数值上等于岩石试件的总重量(包括孔隙中的水重)与 其总体积(包括孔隙体积)之比。其大小，决定于岩石中矿物 的比重，岩石的孔隙性及其含水情况。
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
岩体力学第二章岩石的基本物理力学性质PPT课件
岩石的强度和破坏
强度
岩石抵抗外力破坏的能力， 通常分为抗压、抗拉和抗 剪强度。
破裂准则
描述岩石在不同应力状态 下从弹性到破坏的过渡规 律。
破裂模式
岩石破坏时的形态和方式， 如脆性、延性、剪切等。
04
岩石的物理力学性质与岩体力学应用
岩石的物理力学性质在岩体工程设计中的应用
岩石的物理性质在岩体工程设计中具有重要影响， 如密度、孔隙率、含水率等参数，决定了岩体的承 载能力和稳定性。
岩石的物理力学性质在岩体工程治理中的应用
在岩体工程治理中，需要根据岩石的 物理力学性质制定相应的治理方案。
在治理过程中，还需要根据岩石的变形和 破坏模式，采取相应的监测和预警措施， 以确保工程治理的有效性和安全性。
如对于软弱岩体，可以采用加固、注浆等措 施提高其承载能力和稳定性；对于破碎岩体 ，可以采用锚固、支撑等措施防止其崩塌和 滑移。
弹性波速
表示岩石中弹性波传播速度， 与岩石的密度和弹性模量等有 关。
岩石的塑性和流变
01
02
03
塑性
当应力超过岩石的屈服点 时，岩石会发生塑性变形， 不再完全恢复到原始状态。
流变
在长期应力作用下，岩石 的变形不仅与当前应力状 态有关，还与应力历史有 关。
蠕变
在恒定应力作用下，岩石 变形随时间逐渐增加的现 象。
岩体力学第二章岩石的基本物 理力学性质ppt课件
目
CONTENCT
录
• 引言 • 岩石的物理性质 • 岩石的力学性质 • 岩石的物理力学性质与岩体力学应
用 • 结论
01
引言
岩石的基本物理力学性质在岩体力学中的重要性
岩石的基本物理力学性质是岩体力学研究的基础，对于理解岩体 的变形、破坏和稳定性至关重要。
1、岩石性质与工程分级
岩石样品渗透性的确定对实际问题的意义，例如：将水、油或
气泵入多孔的岩层中，或从其中抽出来；在多孔岩层中处理卤 水废物；为了能量转换而在地下洞穴中贮存液体；评价水库的
12 不透水性；排除深处洞室的海水，或预估流入隧洞的水量等。
3、溶蚀性：由于水化学作用而把岩石中某些物质带走的现象。
4、膨胀性和崩解性：前者是指岩石浸水后体积增大和压力增大的 性能；后者是指浸水后发生解体的现象。 5、软化性
分类名称 稳定围岩
围岩松动圈 /cm 0～40
支护机理及方法 喷混凝土支护
备注 围岩整体性好，不 易风化的可不支护
Ⅱ
中松 动圈 Ⅲ Ⅳ 大松 动圈
较稳定围岩
一般围岩
40～100
100～150 150～200
锚杆悬吊理论，喷层局部支护
锚杆悬吊理论，喷层局部支护
局部锚杆支护
刚性支护有局部破 坏，采用可缩性支护
4
5
6
第一章 岩石的性质及工程分类
井巷施工技术的最基本工作就是破岩与维护。因此，在 这一章主要讲述岩石的一些基本性质，为破岩与维护的 基础知识；另外，围岩的工程分级一直是工程设计的基 本依据之一。 本章的重点是围岩分级。
7
第一节
概述
岩石：是由一种或多种矿物组成的。每种矿物都有一定的内部结构 和固定的化学成份，因而各具有一定的物理性质和形态。
煤 < 1.2
意义：采场管理、提升运输、充填效果、围岩压力等。
14
第三节 岩石力学性质
岩石力学性质。分为变形和强度性质。 变形性质体现尺寸效应；强度性质表现抵抗外
力破坏的能力。
研究力学主要研究岩石的变形、破坏和强度等
性质。
15
气泵入多孔的岩层中，或从其中抽出来；在多孔岩层中处理卤 水废物；为了能量转换而在地下洞穴中贮存液体；评价水库的
12 不透水性；排除深处洞室的海水，或预估流入隧洞的水量等。
3、溶蚀性：由于水化学作用而把岩石中某些物质带走的现象。
4、膨胀性和崩解性：前者是指岩石浸水后体积增大和压力增大的 性能；后者是指浸水后发生解体的现象。 5、软化性
分类名称 稳定围岩
围岩松动圈 /cm 0～40
支护机理及方法 喷混凝土支护
备注 围岩整体性好，不 易风化的可不支护
Ⅱ
中松 动圈 Ⅲ Ⅳ 大松 动圈
较稳定围岩
一般围岩
40～100
100～150 150～200
锚杆悬吊理论，喷层局部支护
锚杆悬吊理论，喷层局部支护
局部锚杆支护
刚性支护有局部破 坏，采用可缩性支护
4
5
6
第一章 岩石的性质及工程分类
井巷施工技术的最基本工作就是破岩与维护。因此，在 这一章主要讲述岩石的一些基本性质，为破岩与维护的 基础知识；另外，围岩的工程分级一直是工程设计的基 本依据之一。 本章的重点是围岩分级。
7
第一节
概述
岩石：是由一种或多种矿物组成的。每种矿物都有一定的内部结构 和固定的化学成份，因而各具有一定的物理性质和形态。
煤 < 1.2
意义：采场管理、提升运输、充填效果、围岩压力等。
14
第三节 岩石力学性质
岩石力学性质。分为变形和强度性质。 变形性质体现尺寸效应；强度性质表现抵抗外
力破坏的能力。
研究力学主要研究岩石的变形、破坏和强度等
性质。
15
第一章岩石的性质及其工程分级
（3）岩块
——从地壳中切取出来的小块体，不包含软弱面（岩体中的地质 遗迹、层理、节理、断层、裂隙面），近似认为各向同性的连续介 质。
第四页，共75页
1.1概述
（4）弱面 ——层理、节理、断面及裂隙面与所研究岩体的岩块比较,具有 强度低、易变形的特点,称为弱面。
岩体与岩块的差异： 岩体的强度小，岩块的强度大； 岩块的各向同性与岩体的各向异性。
• 1.3.2 岩石强度理论 • 1.3.3 岩石的硬度 • 1.3.4 岩石的可钻性与可爆性
第二十二页，共75页
第二十三页，共75页
1.3.1 岩石的变形特征
• 1）岩石的弹性和塑性
•
岩石受力后既可能出现弹性变形，也可能出现塑性变形，
而且弹性变形和塑性变形往往同时出现。
•
岩石的弹性是指在力的作用下，岩石改变形状和体积，
第十一页，共75页
1.2.1 岩石的相对密度和密度
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。
计算公式为：
式中：
G d
VcW
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。
岩石名称 胀碎系数K
表 1—2 几种岩石的碎胀系数
砂、砾石 1.05~1.2
砂质粘土 1.2~1.25
中硬岩石 1.3~1.5
坚硬岩石 1.5~2.5
第十九页，共75页
1.2.4 岩石的碎胀性
（3）影响碎胀系数大小的因素
岩石的物理性质、破碎后的块度大小及其排列状态。
（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
——从地壳中切取出来的小块体，不包含软弱面（岩体中的地质 遗迹、层理、节理、断层、裂隙面），近似认为各向同性的连续介 质。
第四页，共75页
1.1概述
（4）弱面 ——层理、节理、断面及裂隙面与所研究岩体的岩块比较,具有 强度低、易变形的特点,称为弱面。
岩体与岩块的差异： 岩体的强度小，岩块的强度大； 岩块的各向同性与岩体的各向异性。
• 1.3.2 岩石强度理论 • 1.3.3 岩石的硬度 • 1.3.4 岩石的可钻性与可爆性
第二十二页，共75页
第二十三页，共75页
1.3.1 岩石的变形特征
• 1）岩石的弹性和塑性
•
岩石受力后既可能出现弹性变形，也可能出现塑性变形，
而且弹性变形和塑性变形往往同时出现。
•
岩石的弹性是指在力的作用下，岩石改变形状和体积，
第十一页，共75页
1.2.1 岩石的相对密度和密度
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。
计算公式为：
式中：
G d
VcW
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。
岩石名称 胀碎系数K
表 1—2 几种岩石的碎胀系数
砂、砾石 1.05~1.2
砂质粘土 1.2~1.25
中硬岩石 1.3~1.5
坚硬岩石 1.5~2.5
第十九页，共75页
1.2.4 岩石的碎胀性
（3）影响碎胀系数大小的因素
岩石的物理性质、破碎后的块度大小及其排列状态。
（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
岩土工程地质分级与分类-PPT
沉积年代
老粘土 一般粘性土
塑性指数
粉质粘土
新近沉积的粘性土
粘土
34
我国主要特殊土的基本特性
黄土 红粘土 软土 膨胀土 冻土 盐渍土
35
1、黄土的成因
气候条件：第四纪干旱和半干旱气候
颜色：多呈黄色、淡灰黄色或褐黄色
成因分类
原生黄土：不具层理 次生黄土具有层理，并含有砂砾和细砾。
天然状态下土质坚硬、压缩性小、强度较高
下更新世Q1 中更新世Q2
老黄土大孔结构已退化，一般仅在黄土的上部有轻微 的湿陷性，或在大压力下有湿陷性；而离石黄土分布 普遍，厚度为50—70m，在黄河中游最厚可达170m。
40
马兰黄土 10万—0.5万 新黄土
晚更新世Q3
Q41黄土 5000年以内 全新世早期Q4
马兰黄土Q41黄土土质相近，均匀、疏松，大孔和 虫孔发育，具垂直节理，有较强烈的湿陷性，与工 程建设关系最为密切。
61
软土的工程性质
触变性
流变性
高压缩性
低强度
低透水性
不均匀性
62
触变性 当原状土受到振动以后，破坏了结构连接，降低了土
的强度或很快地使土变成稀释状态。 流变性
软土除排水固结引起变形外，在剪应力作用下，土体 还会发生缓慢而长期的剪切变形。
63
高压缩性 软土是属于高压缩性的土，压缩系数大，反映在建
45
7.2 土的工程分类
2、红粘土的定义 碳酸盐岩系出露区的岩石，经红土化作用形成的棕
红、褐黄等色的高塑性粘土称为红粘土。其液限一般大 于50，上硬下软，具明显的收缩性，裂隙发育。经再搬 运后仍保留红粘土基本特征，液限大于45小于50的土称 为次生红粘土。
岩石力学ppt课件
浅成岩中细晶质和隐晶质结构的岩石透水性小、抗风化性能较深成岩强，但斑状结构岩石 的透水性和力学强度变化较大，特别是脉岩类，岩体小。
喷出岩常具有气孔构造、流纹构造和原生裂隙，透水性较大。此外，喷出岩多呈岩流状产 出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基的均一性和整体稳定性影响较大。
4
第二章 岩石的物理性质及工程分类
所以：
x y xy z yz
xz zx yx zy
中，实际上独立的应力分量只有6个。
11
第4章 岩石的本构关系和强度准则
应力平衡微分方程
根据微分单元体x方向平衡，∑Fx=0，则
12
第4章 岩石的本构关系和强度准则
4.2 应变及应变状态分析 应变的概念 由于载荷作用或者温度变化等外界因素等影响，物体内各点在空间的位置将发 生变化，即产生位移。
岩石力学基础 复习指导
课程主要内容
31
岩石的结构和组织
2
岩石的物理性质及工程分类
3
岩石的力学性质
4
本构关系和强度准则
35
岩石的蠕变
6
地应力测量及计算
37
测井解释及井壁稳定
1
第1章 岩石的结构和组织特点
▪ 岩石的结构和分类 ▪ 岩石的微观结构 ▪ 岩石的宏观结构
成岩旋回图
2
第二章 岩石的物理性质及工程分类
2）沉积岩的性质 碎屑岩的工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著。此外，碎
屑的成分、粒度、级配对工程性质也有一定的影响。 粘土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪强度低，受力后变形量大，浸水后易软化
和泥化。若含蒙脱石成分，还具有较大的膨胀性。这两种岩石对水工建筑物地基和建筑场 地边坡的稳定都极为不利，但其透水性小，可作为隔水层和防渗层。
喷出岩常具有气孔构造、流纹构造和原生裂隙，透水性较大。此外，喷出岩多呈岩流状产 出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基的均一性和整体稳定性影响较大。
4
第二章 岩石的物理性质及工程分类
所以：
x y xy z yz
xz zx yx zy
中，实际上独立的应力分量只有6个。
11
第4章 岩石的本构关系和强度准则
应力平衡微分方程
根据微分单元体x方向平衡，∑Fx=0，则
12
第4章 岩石的本构关系和强度准则
4.2 应变及应变状态分析 应变的概念 由于载荷作用或者温度变化等外界因素等影响，物体内各点在空间的位置将发 生变化，即产生位移。
岩石力学基础 复习指导
课程主要内容
31
岩石的结构和组织
2
岩石的物理性质及工程分类
3
岩石的力学性质
4
本构关系和强度准则
35
岩石的蠕变
6
地应力测量及计算
37
测井解释及井壁稳定
1
第1章 岩石的结构和组织特点
▪ 岩石的结构和分类 ▪ 岩石的微观结构 ▪ 岩石的宏观结构
成岩旋回图
2
第二章 岩石的物理性质及工程分类
2）沉积岩的性质 碎屑岩的工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著。此外，碎
屑的成分、粒度、级配对工程性质也有一定的影响。 粘土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪强度低，受力后变形量大，浸水后易软化
和泥化。若含蒙脱石成分，还具有较大的膨胀性。这两种岩石对水工建筑物地基和建筑场 地边坡的稳定都极为不利，但其透水性小，可作为隔水层和防渗层。
井巷工程第一章.ppt
根据 f 值的大小,将岩石分为10级共15种:见表1—7
二.我国原煤炭部的五类围岩分类表:
根据我国煤矿锚喷支护设计和施工的需要,结合煤矿岩层特点
将我国煤矿岩层分为五类;见表1---8;
第四节 岩石的工程分级
三.美国岩心质量指标(R.Q.D)分类法: 即钻探时将钻孔中直接获取的岩心长度大于10cm的岩心的 总长度,扣除破碎岩心和软弱夹泥的长度,再与钻孔总长度相 比. R.Q.D= 10cm以上的岩心的累计长度/钻孔总长度 (1--20)
V-----岩石试件的体积,cm3;
3.重度: 单位体积岩石所受的重力为重度,亦称为重力密度;用r表示;
.二.岩石的孔隙性
1.孔隙度: n=(V-VC ) / V =1-VC / V=1-(VC / G ) . (G / V )=1- ρc / d ρw =
(1-ρC / dρW)x100%
------(1--4)
2 .密度: ρC =G / V ----------------------------(1--2)
ρ =G1 / V ------------------------- (1--3) ρC -----岩石试件的干密度,g / cm 3; ρ -----岩石试件的湿密度,g / cm 3;
G-----绝对干燥时的岩石试件质量,g;
第二节岩石的物理性质
2.孔隙比 e=(V-VC) / VC=(V / VC) -1=dρw / ρC -1 ---------(1--5)
三.岩石的水理性 1.岩石的吸水性
W=g / G
------- (1--6)
W-----岩石的吸水率; g -----标准大气压下岩石试件吸入水的质量,g; G-----绝对干燥时的岩石试件质量,g; 2.岩石的透水性 达西公式:Q=K.A.I Q-----单位时间内的渗水量,m3 / h A-----渗透面积,m2 ; K-----渗透系数,1 / cm.S-1 ; I-----水力坡度,m2 / S; 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蚀性.
第四节 岩石的工程地质性质
构面称为软弱结构面。
5.结构体
←岩体内不同产状的各种结构面将岩石 切割成的单元块体称为结构体。
二、岩石的水理性质
（3）饱水系数←岩石吸水率与饱水率的比值。
w1 Kw w2
饱水系数反映了岩石大小开型孔隙的相对数量，饱水系数越 小，岩石的抗冻性就越高。一般认为饱水系数小于0.8的岩石抗 冻性较高，一般岩石的抗冻系数在0.5~0.8之间。
2、岩石的透水性：渗透系数
←岩石允许水通过的能力，用渗透系数来表示。渗透系数的 大小主要取决于岩石孔隙的大小，其次还有数量、方向、连通性等。 v K——渗透系数（m/d） K v——渗透流速（m/d） I I——水力坡度
4、岩石的抗冻性：强度损失率、质量损失率
抗冻试验：饱水岩石在一定的低温（-25˚C）条件下，反复冻融 10~25次。试验前后饱和单轴抗压强度的损失比率（ 强度损失率 ） 和干燥试件的质量损失率（质量损失率）是衡量岩石抗冻性的直接 指标。强度损失率小于25%，质量损失率小于2%的岩石是抗冻的。 此外，吸水率小于0.5%，饱水系数大于0.75的岩石一般认为是抗冻 的。
四岩石的工程分类1按岩石强度分类岩石饱和单轴极限抗压强度2按岩石施工难易程度分类岩石的工程分级2按岩石风化程度分类岩石等级硬质岩石60mpa中硬岩石3060mpa软质岩石530mpa微风化弱风化强风化全风化地质时代相同或不同的岩石和经成岩作用构造运动以及风化地下水等次生作用而产生于岩石中的结构面组合而成的整体
ห้องสมุดไป่ตู้
γ——岩石的重度（N/cm3） W——岩石的重力（N） m——岩石的总质量（Kg）
岩石的重度常介于23.0~31.0KN/m3之间。
一、岩石的物理性质
3、岩石的孔隙性：孔隙率（孔隙度）
5.结构体
←岩体内不同产状的各种结构面将岩石 切割成的单元块体称为结构体。
二、岩石的水理性质
（3）饱水系数←岩石吸水率与饱水率的比值。
w1 Kw w2
饱水系数反映了岩石大小开型孔隙的相对数量，饱水系数越 小，岩石的抗冻性就越高。一般认为饱水系数小于0.8的岩石抗 冻性较高，一般岩石的抗冻系数在0.5~0.8之间。
2、岩石的透水性：渗透系数
←岩石允许水通过的能力，用渗透系数来表示。渗透系数的 大小主要取决于岩石孔隙的大小，其次还有数量、方向、连通性等。 v K——渗透系数（m/d） K v——渗透流速（m/d） I I——水力坡度
4、岩石的抗冻性：强度损失率、质量损失率
抗冻试验：饱水岩石在一定的低温（-25˚C）条件下，反复冻融 10~25次。试验前后饱和单轴抗压强度的损失比率（ 强度损失率 ） 和干燥试件的质量损失率（质量损失率）是衡量岩石抗冻性的直接 指标。强度损失率小于25%，质量损失率小于2%的岩石是抗冻的。 此外，吸水率小于0.5%，饱水系数大于0.75的岩石一般认为是抗冻 的。
四岩石的工程分类1按岩石强度分类岩石饱和单轴极限抗压强度2按岩石施工难易程度分类岩石的工程分级2按岩石风化程度分类岩石等级硬质岩石60mpa中硬岩石3060mpa软质岩石530mpa微风化弱风化强风化全风化地质时代相同或不同的岩石和经成岩作用构造运动以及风化地下水等次生作用而产生于岩石中的结构面组合而成的整体
ห้องสมุดไป่ตู้
γ——岩石的重度（N/cm3） W——岩石的重力（N） m——岩石的总质量（Kg）
岩石的重度常介于23.0~31.0KN/m3之间。
一、岩石的物理性质
3、岩石的孔隙性：孔隙率（孔隙度）
岩石的工程性质及工程分类
§3.５ 岩石的工程性质 及工程分类
一、岩石的工程性质 二、岩石的工程分类
一、岩石的工程性质
重量性质 物理性质 孔隙性质
吸水性 透水性 软化性 抗冻性 强度性质 变形性质
水理性质
力学性质
物理性 质
密度（ρ）和重度（γ）
r、rsat、rd （γ、 γsat、γd ）等
颗粒密度（ρs）和比重（ds） ds=ρs /ρw 孔隙比（e）与孔隙度（n） 裂隙率（KT）
强度性质
干燥试样抗压强度 抗 压 强 度 (R) 抗 拉 强 度 (Rt) 抗 剪 强 度(τ) 点荷载强度（Is）
饱和试样抗压强度
冻融试样抗压强度 t sn tgj+c
P Is 2 D
回 弹 强 度（N）
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
n e ; 1 e e n 1 n
ρ、ρs↑，n、e↓，岩石的工程性质↑
孔隙度多用于松散土、石，而裂隙率多 用于结晶连接的坚硬岩石。
水理性质
吸水性 透水性 软化性 抗冻性 可溶性 膨胀性 岩石在浸水过程中具有的吸水性能 岩石容许水透过的能力 岩石浸水后强度降低的性能 岩石抵抗冻融破坏的性能 岩石被水溶解的性能 岩石吸水后体积增大引起岩石结构 破坏的性能 崩解性 岩石被水浸泡，内部结构遭到完全 破坏呈碎块状崩开散落的性能
思考题：
1.影响岩石工程性质的因素有哪些？ 2.论述影响岩体工程性质的因素有哪些？
表示岩石吸水性的指标
吸水率（w1） 饱和吸水率（w2）
饱和系数（kw） 岩石的吸水性取决于本身所含裂隙、孔隙 的数量、大小、开闭程度及分布情况。
一、岩石的工程性质 二、岩石的工程分类
一、岩石的工程性质
重量性质 物理性质 孔隙性质
吸水性 透水性 软化性 抗冻性 强度性质 变形性质
水理性质
力学性质
物理性 质
密度（ρ）和重度（γ）
r、rsat、rd （γ、 γsat、γd ）等
颗粒密度（ρs）和比重（ds） ds=ρs /ρw 孔隙比（e）与孔隙度（n） 裂隙率（KT）
强度性质
干燥试样抗压强度 抗 压 强 度 (R) 抗 拉 强 度 (Rt) 抗 剪 强 度(τ) 点荷载强度（Is）
饱和试样抗压强度
冻融试样抗压强度 t sn tgj+c
P Is 2 D
回 弹 强 度（N）
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
n e ; 1 e e n 1 n
ρ、ρs↑，n、e↓，岩石的工程性质↑
孔隙度多用于松散土、石，而裂隙率多 用于结晶连接的坚硬岩石。
水理性质
吸水性 透水性 软化性 抗冻性 可溶性 膨胀性 岩石在浸水过程中具有的吸水性能 岩石容许水透过的能力 岩石浸水后强度降低的性能 岩石抵抗冻融破坏的性能 岩石被水溶解的性能 岩石吸水后体积增大引起岩石结构 破坏的性能 崩解性 岩石被水浸泡，内部结构遭到完全 破坏呈碎块状崩开散落的性能
思考题：
1.影响岩石工程性质的因素有哪些？ 2.论述影响岩体工程性质的因素有哪些？
表示岩石吸水性的指标
吸水率（w1） 饱和吸水率（w2）
饱和系数（kw） 岩石的吸水性取决于本身所含裂隙、孔隙 的数量、大小、开闭程度及分布情况。
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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
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 2020/10/7
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
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
强度降低,贵州761矿巷道中的钟乳石、石笋。
4．岩石的软化性 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
c
Rcw Rc
1
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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
第 19 页 2020/10/7
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 11 页 2020/10/7
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三、岩石的水理性质
第 12 页 2020/10/7
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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
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
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。
g——重力加速度，9.8m／s2。
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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。
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 %
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。
3．重度(重力密度) 单位体积岩石质量所受的重力。
γ=ρg
式中：γ——岩石的重度，N／m3；
ρ——岩石密度，kg／m3；
井巷工程
第一章 岩石的性质及其工程分级
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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
第 2 页 2020/10/7
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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
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。
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。
计算公式为： d G
也称为松散性岩石，如：黄土、流沙、粘土等。
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
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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
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。
表1-2为岩石渗透系数
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三、岩石的水理性质
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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，
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
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，