(建筑工程管理)爆破工程地质(岩石工程分类与力学性质)
岩土工程的分类以及环境岩土工程介绍
岩土工程的分类以及环境岩土工程介绍岩土工程（GeotechnicalEngineering）是以工程地质、水文地质、岩石力学和土力学为理论基础，包括岩石和土的利用、处理、灾害环境保护和环境保护的科学技术，属于土木工程的一个分支学科。
（国家标准《岩土工程勘察术语标准》）。
简单地说岩土工程是土木工程中涉及岩石、土和地下水的极少量，岩土工程研究内容涉及岩土体作为工程的承载体、作为工程荷载、作为工程材料、作为流体传导介质或环境介质等诸多方面。
当建设工程可能需要建一个建（构）筑物时，建（构）筑物的上部结构中必须上半部通过基础与大地连接，岩土工程就是解决建（构）筑物的上部结构，类同如何通过其基础同地基相互作用衔接成为一体的。
岩土工程解决各种类型的建（构）筑物包括隧道、桥梁、水坝、民用建筑、道路、铁路、港口和垃圾填埋场等与大地的衔接的问题。
无论土壤或岩石的类型如何，地层分布情况几乎也许多种多样的，因此岩土工程是非常令人兴奋工程力学和具有挑战性的，因为没有两个拟建场地遇到问题会是完全一样的。
岩土涌泉工程又可行业龙头为岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程施工、岩土工程检验、监测以及环境岩土工程和工程力学岩土工程咨询。
岩土工程勘察（Geotechnicalinvestigation）是指根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设训练场地的地质、环境特征和岩土工程条件，管理体制勘察文件的活动。
岩土工程勘察的内容主要有：工程地质调查和制图、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测，最终根据以上几种或全部手法手段，对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价，编制满足不同阶段所需的成果报告文件。
岩土工程研究报告必须满足相关勘察规范的要求，满足必须满足设计不同阶段使用的承诺。
岩土工程设计（Thegeotechnicalengineeringdesign）是指对指在岩土工程勘察工作完成后，根据总包承揽的施工要求以及场地的地质、环境特征和岩土工程市场条件，所需要进行的边坡工程，基坑工程，地基处理工程，桩基工程等岩土工程施工范畴的方案设计与方案设计设计。
土壤及岩石级别分类标准
土壤及岩石(普氏)分类表摘自中国工程爆破协会网协会副理事长周家汉的（《全国统一爆破工程消耗量定额》编制工作会议上的讲话）岩体类别在编写原则中，关于岩土爆破工程的土壤及岩石分类仍按建设部《全国统一建筑工程基础定额》中的土壤及岩石（普氏）分类表执行。
在露天、地下、硐室、水下等石方爆破工程中，都有岩体分类问题。
在过去的爆破定额中，均采用前苏联的土壤及岩石分类表（普氏岩石强度系数）把土壤和岩石共划分为五级：Ⅰ-Ⅳ为土壤类；Ⅴ为松石（软石）；Ⅵ-Ⅷ为次坚石；Ⅸ- X为普坚石；Ⅺ-ⅩⅥ为特坚石，每一级都有土壤岩石名称和物理力学性质指标。
在爆破工程的预算定额中过去均采用后四段，即松石、次坚石、普坚石和特坚石，而且已往已有较多的定额参考资料。
2003年颁布实施的国家标准《建设工程工程量清单计价规范》GB50500-2003规定采用的就是上述《土壤及岩石分类表》，1988年《全国统一城镇控制爆破工程、硐宝大爆破工程预算定额》也是采用此分类表。
因此，编制全国统一爆破工程消耗量定额也决定采用该分类表。
该表已为国内建筑工程与爆破界所公认，不仅可以确定工程所在岩石的开挖方法、判断岩石爆破的难易程度，而且可以作为计算承包工程单价、编制招投标的依据。
建国以来，我国科技工作者对岩石在分类分级进行过大量工作。
如东北工学院，科学院工程地质研究所等。
东北大学进行了岩石可爆性与稳定性的研究，提出了分级方法。
其中岩石的可爆性分级是以能量平衡为准则，根据标准条件下爆破漏中体积、大块率、小块率、平均合格率试验数据以及岩石波阻抗，计算出岩石可爆性指数，提出分级表。
共分为：易爆、中等可爆、难爆、很难爆、极端难爆五个等级。
虽经过冶金部组织通过技术鉴定，但未成为全国公认的分级表，未能推广纳入爆破定额。
但可供研究参考。
我国工程地质科学工作者（科学院地质所等）为了建立统一评价工程岩爆稳定性的分级标准，为岩土工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据，经过多年研究并制定颁布了我国工程岩体分级标准（GB50218-94）。
爆破工程地质岩石工程分类与力学性质
爆破工程地质岩石工程分类与力学性质爆破工程是工程领域中一个非常重要的工作，需要对地质岩石进行分类和力学性质的分析。
正确的分类和分析能够有效地指导爆破工程的实施，使得工程能够更加高效、安全地进行。
以下是关于爆破工程地质岩石工程分类与力学性质的详细介绍。
一、地质岩石分类1. 岩石的性质岩石的性质是基于其成分、结构、颗粒度、孔隙度、硬度等因素进行分类。
常见的岩石分类如下：（1）岩性。
岩石可以分为火成岩、沉积岩和变质岩三大类。
（2）成分。
岩石成分可以分为酸性岩、中性岩和基性岩三类。
（3）结构。
岩石结构可以分为富有节理的岩石、板状结构的岩石和块状结构的岩石三类。
2. 工程分类按不同的工程需要，岩石还可以按照以下几个方面进行分类：（1）厚度。
按照厚度可以分为表土层、岩体层和深层岩层。
（2）沉降性。
按照沉降性能够分为稳定性岩石和易沉降岩石。
（3）生活环境。
按照生活环境能够分为水环境中的岩石、陆地环境中的岩石和洞穴中的岩石。
（4）误差要求。
按照误差要求能够分为高精度要求的岩石和一般精度要求的岩石。
二、地质岩石力学性质1. 岩石的强度性质岩石的强度性质表明了岩石所能承受的内部或外部施力的能力。
这就要涉及到以下几个指标：（1）抗拉强度。
指岩石在拉伸力下的抵抗能力。
（2）抗压强度。
指岩石在受到约束的条件下抵抗压缩力的能力。
（3）抗剪强度。
指岩石在剪切作用下的抵抗能力。
2. 岩石的稳定性质稳定性是指岩石在承担一定力量时所需要表现出的稳定性。
这就要考虑到以下几个指标：（1）岩石的硬度。
岩石硬度越高，其稳定性就越高。
（2）岩石的断裂性。
当岩石发生断裂时，形成的断面能够表明它承受的应力程度。
（3）压缩试验。
对岩石进行压缩试验可以测试其承受的压力极限。
（4）剪切试验。
对岩石进行剪切试验可以测试其剪切强度和极限表现能力。
三、爆破工程中岩石分类和力学性质的应用岩石分类和力学性质在爆破工程中具有非常重要的应用价值。
只有明确的了解了岩石的分类和力学性质，才能够选择合适的爆破工法和正确的爆破参数，从而使得工程能够更加高效、安全地进行。
爆破工程地质 sj(2)
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中性岩类
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超基性岩 基性岩类
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火山碎屑岩
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• 常见：石灰岩、砂岩、页岩、砾岩等。
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碎屑岩类
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➢ 岩浆岩：埋藏在地壳深处的岩浆（主要为硅酸盐） 上升冷凝或喷出地表形成。
• 侵入岩：地下冷凝形成，按埋深分：深成岩、浅成岩。 整体块状，结晶颗粒越细、结构越致密，强度越高、坚 固性较好。
• 火山岩：喷出地表形成（喷出岩）。整体性较差，伴有 气孔和碎屑，钻孔易卡钻。
• 常见：花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、流纹岩等。
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爆破工程地质
6.1岩石性质及分级 6.1.1岩石分类 岩石是一种或几种矿物组成的天然集合体，种 类很多，按成因分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变 质岩。另外，第四纪以来，由风化、流水和风的作 用等各种地质作用的结果，形成各种堆积物但尚未 硬结成岩，称松散沉积物。 岩浆岩是由地壳深处的岩浆上升冷凝或喷出地 表形成的。地表一下称为侵入岩，按其所处的位置 分为深成岩和浅成岩；喷出地表的称为火成岩（喷 出岩）。沉积岩的特性与其产状和结构构造密切相 关。常见的有花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩等。
勘察应注意 的工程地质 问题
地形地貌
地层岩性
地质构造
自然地质现 象和地下水
6.4.2勘测工作的内容和方法
勘测的三个阶段 内容与方法
初步设计阶段
技术设计阶段
施工阶段
6.4.3编写工程地质报告 编写要求
第六章
爆破工程地质
爆破工程地质是主要研究炸药爆炸能量与岩体介 质相互作用并获得良好爆破效果、质量和安全的工程 地质学，是爆破设计和施工的一个重要组成部分。 岩石成分—岩石结构（矿物颗粒之间）—岩石构造（矿 物集合体）—地质结构（宏观内部各岩层的组合形态、空间分布和形成原因） 岩层：两个平行或近于平行的界面所限制的、同 一岩性组成的层状岩石。岩层的上下界面称层面。 岩层的产状：岩层在地壳中产出状态的空间方位。 分为水平岩层、倾斜岩层、直立岩层和倒转岩层。产 状由产状要素（走向、倾向、倾角）表示。
溶洞对定向抛掷放量 影响
溶洞对安全技术 影响
减少或 消除溶 洞影响 措施
以溶洞 为药室
堵塞 溶洞
调整药 室位置
适当 增加 药室
改变 爆破 方式
溶洞与 药室同 时起爆
改变安 全警戒 范围
地下水对爆破影响
爆破工程地质及岩土与构件材料的性质
爆破工程地质及岩土与构件材料的性质1.1 爆破工程地质1.1.1 基本概念地球的表层是由一层固体物质组成的硬壳，这层硬壳通常称为地壳。
地壳的具体物质组成就是岩石（土）。
世界上的岩石种类很多，但任何一种岩石都有它的历史、成因和过程，其外表和内部特征亦有着自己固有的规律性。
了解和掌握岩石类型、矿物成分、结构和构造等特征，不仅可以鉴定岩石类型，而且可以在工程爆破设计中利用岩石的特性取得预期爆破效果。
岩石是在一定地质条件作用下，由一种或几种矿物质组成的天然集合体。
如花岗岩，它是由石英、长石、黑云母等矿物质组成的由岩浆作用形成的岩石。
岩石种类很多，按其成因可分为以下三大类型：岩浆岩：由熔融的岩浆在地壳内部或地表面冷凝结晶而形成的岩石。
岩浆岩亦称火成岩。
沉积岩：由陆地或海洋中的沉积物（如卵石、砂、粘土等）经胶结硬化而形成的岩石。
变质岩：由原来的岩浆岩或沉积岩，经过变质作用而形成的岩石。
矿物质是由各种自然元素（如石墨—C、硫—S）或化合物（如石英—SiO2、方解石—CaCO3、白云石—MgCa(CO3)2等）在天然物理化学条件下形成的，它具有一定的化学成分和物理特性。
地壳中已发现的矿物质约有3000余种，但能构成岩石主要成分的（称造岩矿物）仅仅约30～50种，而各类岩石中最常见的造岩矿物仅10余种。
岩石的结构是指岩石中矿物的结晶程度、晶粒大小和形状等岩石内部结合的特征。
岩石结构反映了岩石形成过程的条件和原因，它是鉴定岩石的重要标志之一。
岩石的构造是指岩石中矿物的排列和相互配置的关系在外貌上的特征。
它也反映了岩石形成过程的条件和原因，也是鉴定岩石的主要标志。
1.1.2 岩石的矿物成份、结构和构造特征1.1.2.1 岩浆岩（1）、矿物成分岩浆岩矿物成分非常复杂，但最主要有以下8种：浅色矿物有石英、正长石、斜长石、白云母等；深色矿物有黑云母、角闪石、辉石、橄榄石等。
（2）、结构按矿物的结晶程度及晶粒大小，可分为5类：显晶质结构—深成侵入岩特有的结构；隐晶质结构—浅成侵入岩和喷出岩特有的结构；玻璃质结构—喷出岩所特有；斑状结构和似斑状结构—前者为喷出岩或部分浅成侵入岩的一种，后者为深成侵入岩的一种。
1、岩石性质与工程分级
土类矿物意义重大。取决于矿物成分、孔隙度和含水量。
与埋深也有关。
二、岩石的孔隙性
指岩石的裂隙和孔隙发育的程度，用孔隙度n和孔隙比e来表示。
n V Vc 100% V
V Vc e 100% Vc
随着岩石孔隙度增大，一方面消弱了岩石的整体稳定性， 使其密度和强度降低，透水性增大；另一方面会增加风
4.岩石的硬度：岩石抵抗其他较硬物体侵入的能力。 5.岩石的可钻性与可爆性
第四节 岩体工程分类
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。
便于施工方法的总结、交流、推广。
便于行业内技术改革和管理。
分类指标：
岩石强度：单轴抗压强度为岩体稳定性评价的重要指标。 结构面内物质成分等。 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。
围岩类别 小松 动圈 I
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
O
衍 射角 度 (单位 : 度)
第二节 岩石物理性质
一、岩石的ห้องสมุดไป่ตู้重与容重
相对密度（比重）：取决于组 成岩石的矿物的相对密度。
绝对干燥时体积为Vc的岩石质量G 比重＝ 岩石固体实体积Vc 水的密度 w
4爆破工程地质
覆盖层对上破裂线的影响
爆破漏斗的 上破裂线
下破裂线
5）岩体中各种地质结构面对爆破作用的影响
（1）应力集中作用。结构面破坏了岩体的连续性，在爆炸 应力作用下，岩体首先从强度最低的弱面裂开，在裂开过 程中，裂隙尖端产生了应力集中。 （2）应力波的反射增强作用。结构面形成的软弱带，其密 度、弹性模量及纵波速度均比岩体本身的值小。因此应力 波到达界面时发生反射，反射波与随后传来的波相迭加， 当相位相同时，应力波便会增强，使弱面迎波一侧岩石破 坏加剧，背波一侧破坏减弱。 （3）能量吸收作用。由于结构面的反射、散射作用和软弱 带的压缩变形与破裂吸收了能量，使应力波能量减弱，它 与反射增强作用同时产生，可减轻背侧岩体的破坏。
M /(V V0 )
2、爆炸荷载下岩石的强度特性
★岩石强度特性：
＊三轴等压强度大于三轴不等压强度大于双轴抗压强度大于
单轴抗压强度大于抗剪强度大于抗拉强度；
＊抗拉强度仅为抗压强度3~30%；
★动载下岩石强度（岩石动态强度）：
d K lg j
.
★岩石动态强度比静态强度约提高10~15倍
第四章
爆破工程地质
岩石性质 岩石分级 地质条件对爆破作用的影响 爆破引起的工程地质问题 爆破工程地质勘察
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
第一节、岩石的性质
岩石的孔隙度：孔隙是指矿物颗粒之间的间隙以及喷出岩 中的气孔、可溶岩中的空洞等。 V0 / V 100% 岩石的密度：岩石的容重就是单位体积的岩石重量 岩石波阻抗 c p ：表征岩石对纵波传播的阻尼作用，它 与炸药爆炸后传给岩石的总能量及这种能量传给岩石的效 率有直接关系，是衡量岩石可爆性的一个重要指标。 岩石的碎胀性 V1 / V
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。
岩石性质及其工程分级
二、分级方法
1．普氏分级法：
用一个综合性的指标” 岩石的坚固性系数f”来表示岩石 破坏的相对难易程度，通常称f为普氏岩石坚固性系数。
f RC 10
ＲＣ—岩石单向抗压强度，MPa； 10—单位为MPa；
普氏分级的优点： 普氏岩石分级法简明，便于使用，因而多年来在苏联及
一些东欧国家获得广泛应用。 缺点：它没有反映岩体的特征。关于岩石坚固性各方面
岩石的孔隙性
岩石的水理性质
岩石的水理性质指岩石与水相互作用时所表 现的性质，包括岩石的吸水性、透水性、软化性和 抗冻性。
吸水性：岩石在一定的试验条件下吸收水分的 能力；
透水性：在一定的水力梯度或压力差作用下， 岩石能被水透过的性质；
软化性：岩石浸水饱和后强度降低的性质； 抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的能力；
R.Q.D10cm以钻上孔岩长心度累积 10长% 0度
复习题
1.岩石、岩快、岩体、基岩、表土 2.相对密度、密度、孔隙性、吸水率、软化性、 岩石碎胀性 3.岩石工程分级方法有几种，什么是普氏系数, 普氏系数分级法及其的优缺点。
结束
表土：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。
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。(露出地表的基岩露头)
岩块：
泰山：仙人桥 世界地质公园
岩体：
峨眉山岩体崩塌
自然岩体景观
表土和基岩
二 岩石的物理性质
岩石是赋存在自然界中的十分复杂的杂质， 是自然界各种矿物的集合体
岩石的力学性质
3、岩石的弹性、塑性和脆性 弹性、塑性和脆性是物体受外力作用后，对 变形的不同表现。弹性是固体在卸去所有加之 载荷后，恢复原来状态的性能。
土壤及岩石(普氏)分类表
土壤及岩石(普氏)分类表岩体类别在编写原则中，关于岩土爆破工程的土壤及岩石分类仍按建设部《全国统一建筑工程基础定额》中的土壤及岩石（普氏）分类表执行。
在露天、地下、硐室、水下等石方爆破工程中，都有岩体分类问题。
在过去的爆破定额中，均采用前苏联的土壤及岩石分类表（普氏岩石强度系数）把土壤和岩石共划分为五级：Ⅰ-Ⅳ为土壤类；Ⅴ为松石（软石）；Ⅵ-Ⅷ为次坚石；Ⅸ-X为普坚石；Ⅺ-ⅩⅥ为特坚石，每一级都有土壤岩石名称和物理力学性质指标。
在爆破工程的预算定额中过去均采用后四段，即松石、次坚石、普坚石和特坚石，而且已往已有较多的定额参考资料。
2003年颁布实施的国家标准《建设工程工程量清单计价规范》GB50500-2003规定采用的就是上述《土壤及岩石分类表》，1988年《全国统一城镇控制爆破工程、硐宝大爆破工程预算定额》也是采用此分类表。
因此，编制全国统一爆破工程消耗量定额也决定采用该分类表。
该表已为国内建筑工程与爆破界所公认，不仅可以确定工程所在岩石的开挖方法、判断岩石爆破的难易程度，而且可以作为计算承包工程单价、编制招投标的依据。
建国以来，我国科技工作者对岩石在分类分级进行过大量工作。
如东北工学院，科学院工程地质研究所等。
东北大学进行了岩石可爆性与稳定性的研究，提出了分级方法。
其中岩石的可爆性分级是以能量平衡为准则，根据标准条件下爆破漏中体积、大块率、小块率、平均合格率试验数据以及岩石波阻抗，计算出岩石可爆性指数，提出分级表。
共分为：易爆、中等可爆、难爆、很难爆、极端难爆五个等级。
虽经过冶金部组织通过技术鉴定，但未成为全国公认的分级表，未能推广纳入爆破定额。
但可供研究参考。
我国工程地质科学工作者（科学院地质所等）为了建立统一评价工程岩爆稳定性的分级标准，为岩土工程建设的勘察、设计、施工和编制定额提供必要的基本依据，经过多年研究并制定颁布了我国工程岩体分级标准（GB50218-94）。
不仅可以确定爆破岩体的基本质量级别，还可用于判断岩体爆破的难易程度。
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
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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
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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。
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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。
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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
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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
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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。
工程地质第7讲：岩石工程性质评价与岩石工程分类
胶结方式： 基底式胶结：受胶结物成分控制； 孔隙式胶结：与碎屑颗粒成分、形状及胶结
物成分有关，变化很大； 接触式胶结：透水性强，强度低。
结晶结构：一般情况下工程性质良好。
生物结构：常见的煤层及与之共生的煤系地层， 工程性质差。
沉积构造的影响 层理：各向异性，产状影响建筑物的稳定性。
缝合线构造、泥裂、波纹、交错层理及层间角 砾岩块等，使得岩层层面参差不齐，上下相邻 岩层相互咬合很牢，利于碎屑岩层的稳定。
结构影响: 结晶程度影响： 结晶矿物结合力强，孔隙小，孔隙度低， 稳颗定粒性大好小，影强响度：一般较高。
细粒比粗粒高：如细粒花岗岩抗压强度260 MPa，粗粒花岗岩为120 MPa。
等粒比不等粒结构强度高：如等粒花岗岩 抗拉强度为18 MPa，斑状花岗岩则为4 MPa。
构造影响: 流纹、气孔、杏仁状构造：强度较块状低
（三）常见变质岩的工程性质评述 1．片理构造： 片理构造发育，工程性质各向异性。 千枚岩、滑石片岩、绿泥石片岩、石墨片岩 等工程性质差。 片麻岩石英、正长石含量较多，工程性质较 好。 2．块状构造： 石英岩和大理岩， 有良好的工程性质。
三、岩石的工程分类 铁路:按照土、岩石开挖的难易程度，规定了《土、 石的工程分级》；为了评价岩石强度特性，采用 以饱和单轴极限抗压强度为指标的《岩石强度分 类》。
1.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裂隙率（nKT）1
e
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。
296-4
爆破工程地质
五、岩石爆破的波动特征
介质在冲击荷载作用下，其应力状态以波动方式从 爆源向四周传播，这种应力的波动称为应力波。对 爆破而言，应力波是由爆炸加载产生的，所以又称 为爆炸应力波。 岩体在爆炸产生的强冲击荷载作用下激发出具有陡 峭波前(波阵面)的冲击波(应力波的一种形式)，其传 播速度大于岩体声速。由于冲击波的作用使得炸药 包周围的岩体发生粉碎性破坏。随着冲击波的传播， 应力峰值急剧衰减，冲击波衰变成不具陡峭波前的 压缩应力波，其传播速度等于介质声速。
2.地形与爆破方量的关系 地形对爆破方量的影响很大，也就是说多面
临空的鼓包地形有利于爆破，山沟洼地不利 于爆破，这是由于地层夹制作用的结果。 3.地形与爆破其它参数的关系 地形的变化对 某些爆破参数的选择有一定影响，如爆破作 用指数n值、爆破漏斗可见深度、药包间距都 与地形有关， 还影响到抛掷堆积体的形状，抛掷距离和堆 积高度等等。
四、岩体中各种地质结构面对爆破作用的影响 （一）地质结构面对爆破的影响作用分析
结构面对爆破的影响，可归纳为下列五种作
用： 1.应力集中作用。 2.应力波的反射增强作用。 3.能量吸收作用。 4.泄能作用。 5.楔入作用。
第一节 岩石的主要性质及工程分级 一、岩石类别
按照岩石的成因，分为三大类。 第一类：由熔融岩浆喷出地面或侵入地壳之内冷凝 而成的，称为火成岩，又叫岩浆岩。 第二类：以水为主动力，风与冰川等次之，由岩石、 贝壳或其他有机物积聚，也可能因化学反应沉淀物 的沉积作用而成的，称为水成岩或叫沉积岩。 第三类：由以上两类岩石，在高温、高压等作用下， 使岩质重行组织或改变成分，形成一种新的特异的 岩石，称为变质岩。
爆破工程地质 （ion project is geological）
岩石工程地质与分类
象时，应用岩体基本质量指标修正值([BQ])，按表7．8对岩体质量进 行详细定级。岩体基本质量指标修正
值的计算式如下： [BQ]＝BQ—100(K1+k2+k3)
式中 K1——地下水影响修正系数； K2——主要软弱结构面产状影响修正系数 K3——初始应力状态影响修正系数。
7 . 2 . 1 概述
7 . 2 土的工程分类 7 . 2 . 1概述
以松散土为对象，以服务于工程建筑为目的的分类称为土的 工程分类(也称土质分类)。土的工程分类的任务是将用于工程建 设目的的各种自然土，按其工程地质性质的差异划分为类或组。 土质分类在土质学、土力学中一向是一个重要的基础理论课题， 就土质分类的系统而言，应属于普通分类。松散土具有区别于岩 石的独特性质，在工程实践中遇到的问题也多，研究历史悠久。
水对岩石的影响主要还是表现在对其强度的削弱方面，这种 削弱的程度深受岩石成因的影响。一般来说，水对火成岩类和大 部分的变质岩类以及少部分的沉积岩类的影响要／J、些；而对部 分变质岩、少数火成岩和大多数的沉积岩类的影响较大，尤其对 那些泥质岩类的影响则甚为显著。水对一些特殊岩类，如石膏、 岩盐等的影响，则需作专门的研究。
7.1.2 影响岩体工程性质的主要因素
没有统一的方法和标准，目前多沿用室内单轴抗压强度指标来反 映。
7．1．2．2 岩体的完整性 一般来说，岩体工程性质的好坏基本上不取决于或很少取决
爆破工程地质
(2)东北大学岩石分级法 我国目前岩石分级状况，在概念上是普氏分级，而普氏分级 系数f值的确定离散值很大，为了适应岩石分级的需要，东北大 学综合考虑了爆破材料、工艺、参数等条件，进行了爆破漏斗实 验和声波测定，根据爆破漏斗的体积、大块率、小块率、平均合 格率和波阻抗等大量实验数据，运用数理统计多元回归分析及电 算处理，得出了岩石可爆性指数f的公式：
45 30~50
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
一般地说，硬度越大的岩石越难以凿岩和爆破，但值得注意 的是，某些硬度较大的岩石往往比较脆，因而也容易爆破。
4)岩石的碎胀性 岩石破碎成块后，因碎块之间存在空袭而使总体积增加，这 一性质称为岩石的碎胀性，它可用碎胀系数(松散系数)K表示 (其值一般在1.2～1.6之间)。K是指岩石破碎后的总体积V1与破 碎前总体积V之比，即：
表4-4 普氏岩石分级表
等级 坚实程度 Ⅰ 非常坚实
岩石名称
最坚实，致密，强韧的石英岩及 玄武岩，非常坚实的其它岩石
容重（kg/m3） 极限抗压强度（MPa） f值
2800~3000
200
20
Ⅱ
很坚实
很坚实的花岗岩类，石英斑岩，很坚实的花岗岩， 硅质页岩，石英岩，最坚实的砂岩，石灰岩
2600~2700
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爆破工程地质
(2)岩石的力学性质 用炸药爆炸来破碎岩石是爆破工程的主要内容，而炸 药爆炸加载于介质的载荷是冲击载荷，属于动力学范畴， 因此，对岩石的力学性质研究不仅要研究其一般力学性质， 还要对其动力学性质进行研究。 1)岩石的静力学性质 a.岩石的强度 岩石的强度是指岩石抵抗外力破坏的能力。岩石的强 度主要有：抗压、抗拉、抗弯、抗剪。由于在爆破工程中， 岩石承受的是冲击载荷，因而其强度只是用来说明岩石坚 固性的一个方面，岩石的可爆性不能完全根据岩石的强度 指标来确定。
(全)第四章： 爆破工程地质PPT资料
介质质点沿椭圆形轨迹运动
爆破对水文地质条件静影响载则与岩性无关
静载则通常超
衡位置而发生变形 和位移外，尚在原
顺、逆两波遇叠 加,便。成为一个合成状态波 。
过10s。
位不断波动 。
第三节 岩石分级
土壤及岩 石分类 不仅可以确定工程所在岩石的开挖方法、判断岩石爆破的难易 程度，而且可以作为计算承包单价、编制投标书的依据。
应力波反射和透射〔1）
纵波垂直入射
r Rri t Rti
Rr
2cp2 2cp2
1cp1 1cp1
Rt
22cp2 2cp2 1cp1
① c 1 p1 2cp2 时 r 0 t i
不产生波的反射。
② c 2 p2 1cp1 时 r 0 t 0
有反射波，也有透射波
③ c 2 p2 1cp1 时
冲击加载是瞬时 性的，一般为毫秒
爆炸荷载在传播 过程中，具有明显
（当两wa个v扰e i动mp同e时da传nc到e分）某一布点及时，大那小么这〕点的与总岩状态参量等级于；两个扰动分别抵达这点的代数和的，这波便动叫波特的性叠加，性其。 质
应力波反射和透射〔石1）性质有关；
点除失去原来的平
爆破安全计算中的不逸出半径、地表破坏圈范围，以及爆破振动计算中的有关系数。
岩石可钻 性分级
（Drillability）
岩石可钻性是表示钻凿炮孔难易程度的一种岩石坚固性指标。
岩石可 爆性分
级
（Blastability）
岩石可爆性〔或称爆破性〕表示岩石在炸药爆炸作用 下发生破碎的难易程度。它是动载作用下岩石物理力学性 质的综合体现。
r i t 2i
叠加的结果使交界面处的应力值为入射应力波的
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（建筑工程管理）爆破工程地质(岩石工程分类与力学性质)爆破工程地质（岩石工程分类和力学性质）发布时间：2010-01-2210:39116岩石物理力学性质physical-mechanicalproperty0frock岩石对物理条件及力作用的反应，包括岩石物理和岩石力学性质。
在力学特性中仍包括渗流特性，机械特性(硬度、弹性、压缩及拉伸性、可钻性、剪切性、塑性等)。
117岩石物理性质petrophysicalpropertiesofrock岩石物理性质主要有：岩石的密度、岩石的空隙性、岩石的波阻抗、岩石的风化程度等各种特性参数和物理量。
118岩石工程分类engineeringclassificationofrocks从岩石工程的角度据岩石强度、裂隙率、风化程度和其它特征指标将其划分成各种类别赢等级，如完整岩石、新鲜岩石、风化岩石、蚀变岩石、块状岩体、层状岩体、软弱夹层等。
119岩体工程分类法engineeringclassificationofrockmass把工程岩体质量的好坏分成有限和有序类别的方法。
作为评价岩体工程稳定性，进行工程设计和施工管理的基础的工程岩体分类，壹般包含三个方面的工作：1)依据研究对象确定分类因素，构成分级指标作为分级的判据；2)合理选择用分级指标组成的分级模型，得到划分档次的标准；3)根据工程需要确定分级数目。
分类的结果要经过实践检验。
120岩石质量分类rockmassclassification依据岩石材料的物理性质(非均匀性、各向异性和渗透性)、机械性质或对采掘作业的阻力(如可爆性或可挖性)将岩石进行分类的方法。
Barton1974年制定的QC(品质)系统和Bieniawski1973年建立的RMR(岩石质量测定)系统可建议用于爆破目的的岩石质量分类。
121岩体RQD指标rockqualitydesignation岩心中长度等于或大于10cm的岩心的累计长度占钻孔进尺总长度的百分比。
它反映岩体被各种结构面切割的程度。
RQD值规定用直径为54mm金刚石钻头、双层岩心管钻进获得。
此指标为美国迪尔(D.V.Deere)于1964年首先提出，且用于岩体分级，也称岩石质量指标。
122岩体RMR指标rockmassratingsystem波兰人宾尼奥斯基(Z.T.Bieniawski)于1973—1975年提出的地质力学分级法，且用计分法表示岩体质量好坏。
123岩体Q指标theQ-systemofrockstrength1974年挪威学者巴顿(N.Barton)提出岩体质量指标Q分类法，由RQD、节理组数(Јn)、节理面粗糙度(Јk)、节理蚀变程度(Јa)、裂隙水影响因素(Јw)以及地应力影响因素(SRF)等6项指标组成Q值计算式，Q值愈大，表示岩体质量愈好。
124岩石非连续性discontinuityofrock指岩石内的缺陷影响应力和声波传播的性质。
岩石的缺陷是指岩石的孔隙、节理、裂隙和层面等。
岩石的非连续性对其物理力学性质及渗透性影响很大。
125岩石非均匀性nonhomogeneityofrock指岩石成分、结构和构造在各不同方向上的不均匀分布。
126岩石断裂韧性fracturetughnessofrock指岩石抵抗裂纹扩展的能力。
在平面裂纹应力分析中，裂纹面分为三种基本位移模式(张开型、错动型、撕开型)。
张开型裂纹最适合于脆性固体中裂纹传播。
127岩石声学性质acousticpropentyofrock受载岩石由变形到破坏过程中声发射波在岩石中传播、衰减的特性。
根据岩石的声学性质，能够采用声波法及声发射监测技术探测岩石的动弹性参数、岩体的龟裂范围、裂隙深度、岩体破坏的发展过程，预测岩体失稳及岩爆等。
128岩石声发射acousticemissionofrock岩石在裂纹扩展时以脉冲波形式释放应变能的现象。
129声能强度soundintensity在考查点上以特定方向，通常和该方向垂直的单位面积传递的声能平均速率。
130孔隙类型poretypes沉积岩中的孔隙，可分原生和次生俩类。
前者以粒间孔隙为主，取决于骨架颗粒的粒度、分选、圆度、球度和填集密度；后者多由溶解作用形成，表现为粒内孔隙、铸模孔隙以及收缩裂隙，构造裂隙再溶解的情况也常见。
131岩石孔隙度porosityofrock也称岩石孔隙率。
通常表述岩石孔隙度(ф)为岩石总孔隙体积吒和同壹岩石外表体积Vf之比，即：ф=Vp／Vf可用小数或百分数表示。
砂岩孔隙度壹般为10％壹25％。
132岩石渗透性permeability0frock地下的重力水存在于岩石的孔隙和裂隙中，而且这些孔隙和裂隙常常是互相连通的，在孔隙不损害岩石构造的情况下，重力水的通过能力称为岩石渗透性，常用渗透系数表示，量纲为cm／s或m／d。
133岩石吸水性waterabsorbabilityofrock指在壹定的试验条件下岩石吸入水分的能力。
常以自然吸水率或饱和吸水率表示。
自然吸水率是岩石试样在大气压作用下吸入的水分的最大质量和试样烘干质量之比。
饱和吸水率是岩石试样在真空或加压状态下吸入水的最大质量和试样烘干质量之比。
134流体传导率或渗透性hydraulicconductivity0rpermeability流体在多孔或缝隙物质中传导的度量。
流体传导率等于渗透系数(k)和水利梯度dp的乘积。
Chc=kdp(Darcy’slaw)。
其中Chc为传导率或渗透率(单位为m／s)。
135岩体扩容dilatancyofrockmass岩石在偏应力作用下由于内部产生微裂隙而出现的非弹性体积应变。
136凯塞效应Kaisereffect凯塞发现材料在单向拉伸或压缩试验时，当应力达到历史上受过的最大应力时会突然产生明显的声发射现象。
137劈裂试验splittest又称“巴西试验”。
用圆柱形岩样在直径方向上对称施加沿纵轴向均匀分布的压力使之破坏，从而测定岩样强度的壹种试验方法。
138吕荣单位Lugeonunit岩体压水试验时，在lMPa水压力作用下，每米钻孔内每分钟耗水1L时的渗透性称为1吕荣。
139岩石库仑壹莫尔强度理论Coulomb-Mohrstrengththeoryofrock按照库仑壹莫尔强度理论，当代表某壹应力状态的最大应力圆和强度曲线相切时，岩石发生剪切破坏，破裂面和最大主应力作用面夹角a=45°+ф/2，该强度理论没有考虑中间主应力σ2的影响。
此强度理论广泛应用于矿山工程稳定性分析。
140库仑壹纳维强度理论Coulomb-Navierstrengththeory库仑和纳维建立的强度理论。
该理论认为：岩石破坏时，破坏面上的剪应力达到极限值，该极限强度不仅和岩石抗剪能力有关而且和破坏面上的法向应力有关。
141岩石动态力学性质dynamicpropertyofrock指岩石在变动载荷的作用下，发生变形和破坏等的力学特性。
常用应变速率来表示载荷变化的剧烈程度。
142岩石动态弹性模量dynamicelasticmodulusofrock岩石动态力学性质之壹。
指岩石在动载荷作用下，显示出的弹性模量。
它是岩石重要的力学性质之壹。
测定岩石动态弹性模量通常用共振法、声脉冲法和霍普金森(Hopkinson)杆法。
143岩石本构方程constituerltequationofrock表征岩石应力应变之间关系的数学式。
亦称物理方程，是反映岩石物理力学性质、表征岩石变形性的最基本的方程式。
由于岩石内存在孔隙、微裂隙和受力状态及试验条件的不同，各种岩石有不同的本构方程。
坚硬完整的岩块的本构方程能够用广义胡克定律来表示。
144岩石变形模量deformationmodulusofrock指强度极限范围内的岩石应力应变之比。
是岩石物理力学性质之壹。
145岩石残余强度residualstrengthofrock指岩石试件在单轴或三轴抗压、抗剪试验中发生宏观破坏后的最小抵抗应力。
是岩石物理力学性质之壹。
146岩石泊松比Poisson’sratioofrock指岩石单向受压时，横向膨胀应变ε2、ε3和沿作用力方向产生的纵向应变ε1之比。
是岩石物理力学性质之壹。
147岩石的波阻抗impedanceofrock岩石中的纵波速度和岩石密度的乘积。
它表明应力波在岩体中传播时，运动着的岩石质点产生单位速度所需的扰动力。
它反映了岩石对动量传递的抵抗能力。
波阻抗大的岩石往往比较难以爆破。
148岩石强度strengthofrock，resistabilityofrock岩石的强度是表示岩石在外力作用下发生破坏前所能承受的最大应力，有抗压强度(compressionstrength)和抗拉强度(tensilestrength)等。
149岩石动态强度dynamicstrength0frock指岩石在动载荷作用下显示出的岩石强度。
150岩石抗压强度compressivestrengthofrock指岩石承受压应力时抵抗破坏的能力，单位为MPa。
151岩石坚固性firmnessofrock指在采矿工程中岩石难于或易于破碎或维护的性质。
人们在采矿实践中认识到有的岩石容易破碎，有的则难；有的易于维护，有的则容易冒落，于是产生岩石坚固性的概念。
152岩石流变性rheologicalbehaviourofrock岩石物理力学性质之壹。
指岩石的应力及应变随时间而变化的性质。
岩石的流变包括变和松弛。
蠕变是当应力为壹定值时，应变随时间而增长的性质；松弛则是应变为定值时，应力随时间而减小的性质。
153岩石流变强度rheologicalstrengthofrock指岩石在应力长期作用下的强度。
154岩石热胀性heatexpansibilityofrock指岩石受热膨胀的性质。
岩石是由矿物颗粒组成的，绝大多数岩石都呈结晶状态。
而结晶空间格子的微粒是不断在其平衡位置附近振动的，当温度升高时，其微粒间平衡位置的距离增大，因而产生岩石的热膨胀，其结果，长度或体积增大。
155岩石弹塑性elastic-plasticityofrock指岩石的壹种变形特性。
这壹特性常和受力状态和所处的环境有关。
岩石受载后，应变相应地增长，可获得岩石的应力壹应变曲线。
如果对岩石加载到壹定值时卸载，卸载曲线不沿加载曲线返回原点。
实际上，这类岩石的卸载曲线表示弹性变形和壹部分不可恢复的残余变形。
156岩石弹性模量elasticmodulusofrock指岩石在弹性范围内应力和应变之比。
157岩石三轴压缩强度triaxialcompressivestrengthofrock指岩石试件在三向压应力作用下所能抵抗的最大轴向应力。
有俩种方式产生三向压缩应力(σ1、σ2、σ3)；壹是使应力σ1>σ2>σ3，这样的试验称为真三轴压缩试验；另壹种是使应力σ1>σ2=σ3，这是广为采用的岩石普通三轴压缩试验方法。