煤系地层常见岩石力学参数
煤系地层常见岩石力学参数
0.63
0.145
0.39
0.34
30
0.2
粉砂岩
2650
14.38
8.05
5.98
0.20
15.3
45.4
11.9
5
表土
1860
0.046
0.0383
0.0177
0.3
0.016
27
基层土
1760
0.018
0.0125
0.0071
0.26
0.019
23
6
砂质泥岩（IV类）
2560
2.661
8.5
2790
38.45
20.14
16.27
0.18
3.8
43
6.75
2800
28.85
16.04
12.02
0.2
3.47
43
4.96
2800
28.85
16.04
12.02
0.2
3.47
43
4.96
2597
27
15.28
11.2
0.21
3.1
42
3.48
2586
33.4
18.02
14.02
0.19
3.8
2510
19.5
10.83
8.13
0.2
3.75
38
1.84
2460
19.5
10.83
8.13
0.2
2.75
38
1.84
2630
9.1
5
3.8
0.2
6
35
2.5
2665
煤矿岩石物理力学性质分析
煤矿岩石物理力学性质分析本文通过对岩石物理力学性质的全面试验分析研究，得到岩石基本物理力学性质参数以及岩石在干燥状态下、自然状态下、饱和状态下的单轴抗压强度，及软化系数，弹性模量和泊松比。
试验结果表明含水量对岩石的抗压强度有着很重要的影响，吸水后的抗压强度明显低于自然状态下的抗压强度，弹性模量和泊松比与抗压强度有着一定的关系。
标签：岩石；物理性质；力学性质1 前言目前各项经济建设事业取得了极大的发展，同时，也遇到了许多与工程地质及岩土力学密切相关的技术难题。
如特殊的区域性构造地质、松散破碎复杂岩基、高地应力作用下的软岩、水工隧洞群之间的相互受力作用、高陡岩坡的持续稳定等等工程建设中遇到的十分突出的问题。
岩石是由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按一定規律组合而形成的多种矿物颗粒的集合体，是组成地壳的基本物质。
掌握岩石物理力学性质，对我们更好的研究岩石带给人们的利与弊是很有益处的[1，2]。
岩石在煤矿的开采过程中起着非常重要的作用，在煤矿开采检查井中，岩石的物理力学性质的数据是工程有效进行的必备数据，本文通过辽宁某煤矿勘察煤层顶底板煤样进行物理力学性质试验分析研究，为后续开采提供有力的数据支持。
2 试验样品、仪器和内容将岩石试样加工成φ50*100mm的圆柱体标准试件，直径允许变化范围为48～52mm，高度允许变化范围95～105mm。
试件两端面不平行度不应大于0.05mm。
把试件放在水平检测台上，边移动边用百分表测定试件的高度，其最大值和最小值的偏差应控制在0.05mm以内。
试件上下端直径偏差不应大于0.3mm。
轴向偏差不应大于0.25。
2.2试验仪器液压式万能试验机WE-10B。
测量范围0-100kN，精度±1%。
静态电阻应变仪YJ-35。
2.3物理性质试验岩石物理性质包括颗粒密度、块体天然密度、块体干燥密度、含水率、吸水性试验。
a.颗粒密度采用水中称量法。
b.块体密度采用量积法。
c.含水率试验：取保持天然含水状态，尺寸大于组成岩石最大矿物颗粒直径的10倍，且质量不少于50g的三个试件，在105-110℃的烘箱内烘干24h后冷却至室温。
常用岩石力学参数
常用岩石力学参数岩石力学是研究岩石在外力作用下变形和破裂行为的学科，它主要关注岩石的力学性质，包括强度、应力和应变等参数。
以下是一些常用的岩石力学参数。
1. 弹性模量（Young's modulus）：弹性模量是衡量岩石对外力响应的能力的指标。
它表示单位应力下岩石的应变程度，通常以帕斯卡（Pa）为单位。
弹性模量越大，岩石的刚度越高，其抵抗变形的能力更强。
2. 柏杨比（Poisson's ratio）：柏杨比用于描述岩石在受力作用下体积的变化情况。
它是岩石纵向应变和横向应变的比值，无单位。
柏杨比一般位于0.15到0.40之间，数值越大代表岩石越容易体积收缩。
4. 应力-应变曲线（Stress-strain curve）：应力-应变曲线描述了岩石在受力过程中的应力和应变之间的关系。
根据曲线的形状，可以了解岩石的变形特性，如弹性变形阶段、塑性变形阶段和破裂阶段等。
应力-应变曲线是评估岩石稳定性和强度的重要工具。
5. 破裂韧度（Fracture toughness）：破裂韧度是衡量岩石抵抗破坏的能力的参数，描述了岩石在外力作用下延伸至破断的能力。
破裂韧度越大，岩石的抗破坏能力越强。
6. 体积压缩模量（Bulk modulus）：体积压缩模量是衡量岩石抵抗体积压缩的能力，代表岩石抵抗体积缩小的刚度。
体积压缩模量越大，岩石的抗压能力越强。
7. 粘聚力（Cohesion）：粘聚力是指岩石内部颗粒间的粘结力，也被称为内聚力。
粘聚力越大，岩石的抗拉强度就越高。
8. 摩擦角（Friction angle）：摩擦角用于描述岩石内颗粒间的摩擦性质。
摩擦角越大，岩石的抗剪强度越高。
9. 泊松比（Poisson ratio）：泊松比是衡量岩石在拉伸或压缩过程中横向变形和纵向变形之间关系的参数。
泊松比越大，岩石的收缩性越高。
这些常用的岩石力学参数可以帮助工程师和地质学家了解岩石的力学性质，评估其稳定性和抗破坏能力，在工程设计和地质勘探中起到重要的作用。
关于煤系地层常见岩石力学参数的文章
关于煤系地层常见岩石力学参数的文章煤系地层常见岩石力学参数煤系地层是一种重要的能源资源，其岩石力学参数对于煤矿开采和地质灾害防治具有重要意义。
本文将介绍一些常见的煤系地层岩石力学参数，以帮助读者更好地了解和应用这些参数。
首先，弹性模量是衡量岩石弹性性质的重要参数。
对于煤系地层来说，其弹性模量通常较低，一般在1-10 GPa之间。
这意味着在受到外力作用时，煤系地层会发生较大的变形。
其次，抗压强度是指岩石在受到压力作用下能够承受的最大应力。
对于煤系地层来说，其抗压强度通常较低，一般在10-50 MPa之间。
这也是为什么在采矿过程中容易发生顶板塌落和支护失效的原因之一。
此外，剪切强度是指岩石在受到剪切作用下能够承受的最大应力。
对于煤系地层来说，其剪切强度通常较低，一般在1-5 MPa之间。
这也是为什么在采矿过程中容易发生煤层滑移和断裂的原因之一。
除了上述参数外，还有一些其他的岩石力学参数也对煤系地层的开采和地质灾害防治具有重要意义。
例如，岩石的泊松比是衡量岩石变形性质的重要参数。
对于煤系地层来说，其泊松比通常较低，一般在0.2-0.4之间。
这意味着在受到外力作用时，煤系地层会发生较大的体积变化。
此外，岩石的黏聚力和内摩擦角也是衡量岩石抗剪切性能的重要参数。
对于煤系地层来说，其黏聚力通常较低，一般在0.1-1 MPa之间；而内摩擦角通常较小，一般在10-30度之间。
这也是为什么在采矿过程中容易发生岩体滑动和崩塌的原因之一。
综上所述，了解和应用煤系地层常见岩石力学参数对于煤矿开采和地质灾害防治具有重要意义。
通过合理地评估和控制这些参数，可以提高煤矿开采的效率和安全性，减少地质灾害的发生。
因此，我们应该加强对这些参数的研究和应用，为煤系地层的开发利用提供科学依据。
神东矿区煤系地层岩石物理力学性质
神东矿区煤系地层岩石物理力学性质李化敏;李回贵;宋桂军;王开林【摘要】岩石物理力学参数是数值计算、相似模拟、顶板分类、支架选型等理论分析和现场安全生产管理的基础性工作.分别从补连塔煤矿、大柳塔煤矿及布尔台煤矿采集岩芯并进行了单轴压缩、三轴压缩和巴西劈裂实验,分析了不同沉积时期的密度、RQD值、抗拉强度、抗压强度、弹性模量、黏聚力及内摩擦角等参数.根据试验矿井地层情况,将3个试验矿井的岩层划分为8个沉积时期,分别为白垩系、侏罗系安定组、侏罗系直罗组、侏罗系延安组1-2煤、侏罗系延安组2-2煤、侏罗系延安组粉砂岩、侏罗系延安组4号煤及侏罗系延安组底部.神东矿区岩层以砂岩为主,尤其是白垩系岩层主要为砂岩层.按沉积时期分组试验结果表明:随着沉积时间的增加,岩石的密度呈增大趋势,但是增大幅度不明显;岩石的抗拉强度、抗压强度、弹性模量及黏聚力与沉积时间呈现出一定的正相关关系;RQD值及内摩擦角与生成时间无明显的关系.生成时间对岩石的力学参数影响较大,其中,沉积时间对中粒砂岩抗拉强度的影响最大,最大值是最小值的31.2倍;沉积时间对中粒砂岩抗压强度及弹性模量的影响最大,单轴抗压强度最大值是最小值的12.4倍;弹性模量最大值是最小值的32.8倍;白垩系及侏罗系安定组的物理力学参数相对其它沉积时期要小很多.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)011【总页数】11页(P2661-2671)【关键词】神东矿区;岩石;物理力学性质;煤系地层【作者】李化敏;李回贵;宋桂军;王开林【作者单位】河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作454000;煤炭安全生产河南省协同创新中心,河南焦作454000;河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作454000;煤炭安全生产河南省协同创新中心,河南焦作454000;河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作454000;神华神东煤炭集团有限责任公司,陕西神木719315;河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TD313以鄂尔多斯、榆林为代表的西北地区煤炭资源量储量丰富，煤层赋存稳定、开采条件优越。
煤系地层常见岩石力学参数
24
7-1煤
1370
27
7煤
1400
20
8-1煤
1420
20
9煤
1400
20
III煤
1470
39
II煤
1540
39
IV煤
1500
39
煤
1400
1
28
煤
1430
1
28
煤
1420
20
软煤
1300
30
硬煤
1851
42
砂岩
砂岩
2487
40
2580
25
42
2350
5
35
2350
35
2300
33
2550
9
35
2520
35
2446
35
1
2417
35
2549
35
2520
35
2550
30
3
2600
32
2600
32
4
37
中细砂岩
2721
中细砂岩
2977
粗砂岩
2560
5
34
2890
2700
40
砂页岩
2600
2
37
2
2660
5
35
泥岩
泥岩
2461
30
2483
32
2891
1
2699
39
2768
2650
29
2650
6
29
2250
2437
30
2545
30
煤系地层常见岩石力学参数
24
7-1煤
1370
27
7煤
1400
20
8-1煤
1420
20
9煤
1400
20
III煤
1470
39
II煤
1540
39
IV煤
1500
39
煤
1400
1
28
煤
1430
1
28
煤
1420
20
软煤
1300
30
硬煤
1851
42
砂岩
砂岩
2487
40
2580
25
42
2350
5
35
2350
35
2300
33
2550
9
35
2650
41
2690
41
2650
40
粉砂岩
2460
38
2680
8
38
2460
38
2460
38
2630
5
6
35
2665
2650
2730
8
2160
10
4
细砂岩
2873
42
2540
2
35
1
3258
42
2570
9
2790
43
2800
43
2800
43
2597
27
42
2586
43
中粗砂岩
2630
22
36
中砂岩
2580
常见岩层力学参数
组号
岩石名称
容重d/ (kg/m3)
煤矿岩石力学参数
弹性模量E 体积模量K/GPa剪切模量G/GPa 摩擦角/GPa K=E/(3(1-2v))G=E/(2(1+v))/°粉砂岩246019.510.838.130.2 2.7538泥岩24618.75 6.08 3.470.26 1.230砂质泥岩2510 5.425 2.56 2.360.147 2.1636细砂岩287333.421.0113.520.235 3.242砂岩248713.5 5.97 6.010.123 2.064013煤1380 5.3 4.91 2.010.32 1.2532泥岩248317.79.977.350.204 1.232粉砂岩246019.510.838.130.2 3.7538砂岩25802512.2210.790.159 2.542砂质泥岩253010.85 5.12 4.730.147 2.4540粉砂岩246019.510.838.130.2 2.7538中砂岩2580 5.99 3.3 2.50.2437土层19600.250.280.0930.350.8525细砂岩2540 4.01 2.7 1.60.25235煤14000.990.850.380.31128粗砂岩25607.07 4.2 2.90.22534砂页岩26008.14 5.1 3.30.23237粉砂岩26309.15 3.80.2635煤1430 1.210.460.3 1.228砂页岩岩26608.51 5.7 3.40.25535粉砂268010.08 5.6 4.20.2838中粗砂岩263036.118.7220.26812.136破裂带介质13200.9130.6560.360.1780.07230粉砂岩266512.2 6.27 5.190.1811.544.5硬煤1851 2.2 1.050.9560.15 1.8842软煤13000.40.630.1450.390.3430粉砂岩265014.388.05 5.980.215.345.4表土18600.0460.03830.01770.30.01627基层土17600.0180.01250.00710.260.019236砂质泥岩（IV 类）2560 2.661 2.22 1.020.30.7331中细粉砂岩2721 5.2 3.47 2.080.25 5.237.6泥岩2891 2.6 2.1710.3 1.339.4细砂岩3258 3.51 2.01 1.450.21 2.442泥岩2699 3.61 2.86 1.40.29 2.839煤14200.50.460.190.320.820中细砂岩2977 5.89 2.89 2.540.16 3.240.9泥岩27683.41.72 1.450.17 1.840.7内聚力/MPa 12组号岩石名称容重d/(kg/m 3)泊松比v3457泥岩265012.27.82 4.920.24 6.829砂岩235012.58.3350.258.935II 煤1540 1.74 1.450.670.3 2.539泥岩265012.88.21 5.160.24629砂岩235013.28.8 5.280.258.635砂质泥岩25011.77.5 4.720.247.529III 煤1470 1.33 1.30.50.33 2.839砂岩230013.28.8 5.280.258.533IV 煤1500 1.5 1.470.560.33 2.639砂岩255013.59 5.40.258.235粗砂岩289021.115.298.310.2712.430.6泥岩2250 5.8 4.39 2.270.28 4.925.211-2煤1420 4.2 2.5 1.720.22 2.1129.5粉砂岩27308 4.3 3.360.197.132.912-1煤1820 3.8 1.92 1.620.17 1.8924.2细砂岩25709 6.25 3.570.269.231.412-2煤1460 3.2 1.67 1.360.18 2.327.8粉砂岩216010 6.6740.2510.232.1顶板26005 3.3320.250.8530细砂岩279038.4520.1416.270.18 3.843砂质泥岩252014.5310.76 5.70.27 1.18358-1煤1420 2.4 1.90.930.290.220砂质泥岩244614.5310.76 5.70.27 1.1835砂质泥岩241714.5310.76 5.70.27 1.18357-1煤1370 3.15 2.8 1.20.310.627砂质泥岩254914.5310.76 5.70.27 1.1835泥岩2437 6.9 4.3 2.80.230.7306-1煤1390 2.320.880.310.4224泥岩25458.11 5.8 3.20.27 1.230细砂岩280028.8516.0412.020.2 3.4743粗砂岩270015.297.35 6.630.15 3.0440细砂岩280028.8516.0412.020.2 3.47435-2煤1410 2.12 1.730.820.30.1820细砂岩25972715.2811.20.21 3.1425-1煤1410 2.12 1.730.820.30.1820细砂岩258633.418.0214.020.19 3.843砂质泥岩25207.88 4.9 3.20.23 1.1835泥岩2567 6.9 4.3 2.80.230.7304-1煤1460 2.43 2.120.930.310.524泥岩2463 6.39 3.94 2.60.230.6830底板岩层2463 6.39 3.94 2.60.230.6830砂岩2650 4.35 2.9 1.740.259.5417煤14001.492.080.540.381.2208910砂质泥岩2550 3.45 2.61 1.350.287.630砂岩2690 5.61 3.35 2.30.2210.7419煤1400 1.49 2.080.540.38 1.220砂岩2650 4.76 3.05 1.920.2410.240砂质泥岩2600 3.84 2.91 1.50.287.832石灰岩280010.69 5.57 4.530.1811.438砂质泥岩2600 3.84 2.91 1.50.287.832 11石灰岩280010.69 5.57 4.530.1811.438抗拉强度/MPa1.84 0.6050.751.291.130.150.581.843.62.011.841.20.3510.51.522.50.62.63.57.81.770.211.92.811.152.162.480.013.73.3613.1 3.8 2.6 10.2 1.9 8.5 2.3 9.7 1.22 6.75 1.17 0.28 1 1.640.41.31 1.8 0.33.254.96 4.34 4.96 0.2 3.48 0.25.13 1.8 1.68 0.35 0.98 0.98 4.21 0.643 4.96 0.64 4.8 3.65 6.7 3.65 6.7。
常见岩石物理力学参数一览表
岩性岩石密度(g/cm3) 液限% 塑限% 塑性指数 变形模量（MPa） 孔隙比%碎石（堆积）类土2.65~2.720~400.4~0.6土粒密度黄土类土 干1.3~1.5 23~33 15~20 8~13 新黄土具有湿陷性 0.8~1.1粘性土 1.8~2.05 23~55 16~30 7~25 4~12（压缩模量） 0.7~1.0抗压强度岩性岩石密度(g/cm3)孔隙率 吸水率 软化系数 变形模量（103MPa）泥岩 0.03~0.37（粘土岩） 20.7~59（干粘页岩 2.3~2.62 0.4~10.0 0.5~3.2 0.24~0.7416~20 10~100泥板岩 2.3~2.8 0.1~0.5 0.1~0.3 0.39~0.52 123~199(干板岩)粉砂岩10~32石英砂岩 2.6~2.71 54~58 68~102.517~41 20~200砂岩 2.2~2.71 1.6~28.0 0.2~9.0 0.65~0.97砾岩 2.40~2.66 0.8~10.0 0.3~2.4 0.50~0.96 6.7~16.2（新鲜岩体） 10~150 2~15 8~50 泥灰岩 2.3~2.7 1.0~10.0 0.5~3.0 0.44~0.54 1.3~2.6（新鲜岩体） 3.5~20 /Us+>v g!40~60 0.3~1.4 + /%4E %`9SS2.8~4.2 0.32（新鲜岩体） 37（新鲜岩体） /8]ZUK 灰岩 2.3~2.77 16.0~52 0.1~4.45 0.7~0.94 35~39 50~200 5~20 10~50 35~50 Z白云岩 2.1~2.7 0.3~25.0 0.1~3.0 6.7~32 80~250 15~25 20~50 35~50 zK 1\InP 片岩 2.69~2.92 0.02~1.85 0.1~0.2 0.53~0.69（绿泥石片岩） 44~72 10~100 1~10 1~20 千枚岩 0.4~3.6 0.5~1.8 0.67~0.96 10（石英千枚岩） 10~100 1~10 1~20 26~65 qkc 板岩 2.3~2.75 0.45左右 0.1~0.3 5.0（新鲜岩体） 60~200 7~15 2~20 45~60 JUDZ_c 大理岩 2.6~2.7 0.1~6.0 0.1~1.0 49~67 70~140 2.0~4.0 4.9（裂隙较发育岩体） 52（裂石英岩 2.4~2.8 0.1~8.7 0.1~1.5 0.94~0.96 65~70 150~350 15~30 10~50 50~60 I|Hc 花岗岩 2.3~2.8 0.5~4.0 0.1~4.0 0.72~0.97 30~37 100~250 7~25 14~50 45~60 >2}*L 闪长岩 2.52~2.96 0.2~5.0 0.3~5.0 0.6~0.8 1.5~8.5（具裂隙岩体） 100~250 10~25 10~50 辉长岩 2.55~2.98 0.3~4.0 0.5~4.0 180~300 15~36 10~50 50~55 F U} - .Ki=8p[ (<F=流纹岩 2.5~3.3 180~300 15~30 10~50 45~60安山岩 2.3~2.7 1.1~4.5 0.3~4.5 0.81~0.91 8.3~12.0（具裂隙岩体） 100~250 10~20 10~40\玄武岩 2.5~3.1 0.5~7.2 0.3~2.8 0.3~0.95 83 180~300 15~36 10~50 50~55 n Zx^ej 注：未注明为岩体的数据，均为岩石试验数据。
煤系地层常见岩石力学参数
煤系地层常见岩石力学参数
煤系地层常见岩石力学参数包括：
1. 抗压强度（Compressive strength）：煤的抗压强度指的是煤
岩石在受到垂直外力作用下，能够承受的最大压力。
煤的抗压强度通常为几兆帕至几十兆帕。
2. 抗剪强度（Shear strength）：煤的抗剪强度指的是煤岩石在
受到剪切力作用下的抵抗能力。
煤的抗剪强度通常较低，一般为几百千帕至几兆帕。
3. 弹性模量（Elastic modulus）：煤的弹性模量指的是煤岩石
在外力作用下产生弹性变形的能力。
煤的弹性模量较低，通常为几千兆帕至几十兆帕。
4. 应变硬化指数（Strain hardening index）：煤的应变硬化指
数描述了煤岩石在应变增大时的抵抗形变的能力。
煤的应变硬化指数一般较低。
5. 断裂韧度（Fracture toughness）：煤的断裂韧度描述了煤岩
石在受到外力作用下发生断裂的抗力。
煤的断裂韧度较低，一般为几十千帕·米之间。
6. 孔隙压力（Pore pressure）：煤岩石中的孔隙中的流体压力。
煤岩石中由于煤的吸湿性，孔隙中通常存在一定的水蒸气或液体水，对煤岩石的力学性质有一定的影响。
这些参数可以用于描述和分析煤系地层中的岩石力学性质，对采矿、地下工程等方面具有重要意义。
煤岩地层岩石的力学特性分析(初稿)
煤岩地层岩石的力学特性分析摘要：煤岩地层岩石的力学特性包括变形特征和强度特征。
本文对煤岩的力学特性进行了系统的分析，探讨了岩石试件在各种载荷作用下的变形规律和开始破坏时的最大应力（强度极限）以及应力与破坏之间的关系，为煤矿的开采和煤层气的开发提供理论依据。
关键词：煤岩力学特性变形特征强度特征1、煤岩的结构构造特征岩石的组成成分、结构构造特征造成了岩石物质成分的非均质性、物理力学性质的各向异性和结构构造的不连续性。
这是区别于其他力学材料的最突出特征，而煤岩层的这些特征尤为显著。
煤岩的非均质性和各向异性突出表现在其组成成分在同一煤层中纵向（垂直层理）和横向不同方向和深度上的差异，以及在其生成过程中所形成的明显层状构造和孔隙结构所体现出的差异。
通常煤岩中存在有两组近于垂直的割理，主要裂隙组面割理发育较完善延伸可至数百米，而端割理发育在面理之间，沟通了面割理。
两组割理与层理面近于垂交或陡角相交。
由于煤岩层状构造发育，空隙结构特殊，构造作用对后期的改造或产生裂隙，都充分体现出了煤岩结构构造的不连续性。
2、煤岩地层岩石的强度特征2．1单轴压缩条件下煤岩的强度特征对鲍店矿3煤31个煤样和新河矿3煤48个煤样在MTS815.03岩石伺服试验机上采用s15-⨯的轴向应变加载速度进行10mm/单轴压缩试验(加载方向均垂直于煤层层面),得出的详细力学参数见论文第3章表.33和.34,结果汇总在表4.1中。
煤岩强度较低且离散性大的原因除与试验条件、取样制样技术等外在因素有关外,第2章的研究结果表明,主要与其微组分、微孔隙裂隙、微结构等内在因素有关。
对煤岩单轴抗压强度的试验结果表明,煤岩强度与其容重、空隙率、含水率、煤体结构以及煤岩变质程度等有关。
具体来讲,煤块的单轴抗压强度随其容重的增加而增加;随其孔隙率的增加而减小;煤体节理裂隙越发育,其强度越低;受火成岩影响,煤的变质程度越高,其强度越高。
2．2三轴压缩条件下煤样的强度特征岩石在三轴压缩条件下的最大承载能力称三轴极限强度或三轴压缩强度氏,恒定围压下岩样破坏后,应力应变曲线中不随压缩变形增大而变化的轴向应力称残余强度氏。
常见岩石力学参数
常见岩石力学参数岩石力学参数是指描述岩石在外力作用下的力学行为的物理性质，包括弹性模量、剪切模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。
这些参数对于岩石的力学性质和工程应用具有重要意义。
本文将详细介绍这些常见的岩石力学参数。
1. 弹性模量（Young's modulus）：弹性模量是衡量岩石弹性性质的一个重要参数，表示岩石在外力作用下产生弹性变形的能力。
弹性模量越大，岩石的刚度越大，抗弯和抗变形能力越强。
2. 剪切模量（Shear modulus）：剪切模量是衡量岩石抗剪切性质的参数，表示岩石在剪切应力作用下产生剪切变形的能力。
剪切模量越大，岩石的抗剪强度越高，稳定性越好。
3. 泊松比（Poisson's ratio）：泊松比是衡量岩石体积变形性质的参数，表示岩石在受到压缩应力时，横向收缩的程度。
泊松比一般介于0.1到0.4之间，数值越大，岩石的蠕变性越强。
5. 抗拉强度（Tensile strength）：抗拉强度是衡量岩石抗拉性质的参数，表示岩石在受到拉伸应力时的最大承载能力。
抗拉强度一般比抗压强度要小，岩石在受到拉伸时易发生断裂。
6. 抗剪强度（Shear strength）：抗剪强度是衡量岩石抗剪切性质的参数，表示岩石在受到剪切应力时的最大承载能力。
抗剪强度主要与岩石内部的粘聚力和内摩擦角有关。
除了上述常见的岩石力学参数外，还有一些与岩石稳定性有关的参数：7. 断裂韧性（Fracture toughness）：断裂韧性是衡量岩石抗断裂性质的参数，表示岩石在受到裂纹扩展时的抵抗能力，能够反映岩石的破坏扩展能力。
8. 孔隙度（Porosity）：孔隙度是衡量岩石孔隙结构的参数，表示岩石内部的孔隙空间占总体积的比例。
孔隙度能够影响岩石的密实程度和渗透性，对工程建筑的渗流和稳定性有重要影响。
9. 饱和度（Saturation）：饱和度是衡量岩石孔隙中被水、气体或其他流体填充的程度。
煤储层的力学性质及其对压裂效果的影响
第一节主要力学参数煤层及顶底板围岩的力学性质主要包括：弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。
此外，煤岩的物理性质如硬度、密度、天然裂隙及煤岩的表面物理化学性质、水理性质、热理性质等对储层改造效果也有一定的影响。
一、抗压强度煤岩样在单向受压条件下整体破坏时的压力为单轴抗压强度（P c），它是岩石力学试验中最基本的指标之一，测试方法简便易行，计算也方便，所得结果可以在一定程度上间接反映地层破裂强度，而且这个指标与抗拉强度等参数有一定的对应关系，一般岩石的抗拉强度为抗压强度的3%~30%，从而可以借此进行估算。
煤储层为地下一定深度的三维地质体，单轴抗压强度不能反映煤储层的原位抗压强度。
因此，对应于不同埋深（围压）条件下的三轴压力实验得到的抗压强度才能接近煤储层原位的抗压强度值。
二、弹性模量弹性模量是材料在弹性范围内应力与应变的比值，在力学上反映材料的坚固性。
从单向加压的应力—应变曲线上得出的是杨氏模量，由三轴压力实验得到的模量本书称之为弹性模量。
三轴切线弹性模量的公式为：E=σ1(σ1+σ3)−σ2（7-1）(σ1+σ3)ε1−(σ2+σ3)ε2式中E——弹性模量；σ1、σ2、σ3——三轴压力，σ1表示垂向压力，实验中指轴压；σ2、σ3表示水平压力，实验中指围压，在假三轴力学实验中，σ2=σ3；ε1——垂向应变，实验指轴向应变；ε2——横向应变，实验指平均径向应变（两个水平方向应变的平均值）。
煤岩弹性模量（E）对煤层裂缝发育影响甚大，由力学分析可知，裂缝的宽度基本上与弹性模量成反比关系，由此成为计算裂缝尺寸的直接参数之一，如果煤层与上、下围岩之间存在足够的弹性模量差，就能成为控制水力裂缝不向上、下围岩扩展的重要自然条件。
煤的弹性模量位于n×103MPa数量级，一般比围岩低一个数量级。
三、泊松比岩石在受轴向压缩时（单轴或三轴实验），在弹性变形阶段，横向应变与纵向应变的比值就是泊松比（υ）υ=σ2ε1−σ1ε2（7-2）(σ1+σ3)ε1−(σ2+σ3)ε2式中υ——泊松比；其他同前。
常用岩石力学参数
4.12~70.6 9.81~2.75
内摩擦角 抗弯强度
E
（Φ）
K
3(1 2 )
16~40 28~35 11~60
G 4.71~5.96
E
2 (1 )
1.96~29.4
35~45 4.90~14.7
46
2.45~44.1 c n tan
9.81~15.2
32~70 4.12~58.8
部分岩石的天然容重
岩石名称
花岗岩 闪长岩 辉长岩 斑岩 玢岩 辉绿岩 粗面岩 安山岩 玄武岩 凝灰岩 凝灰角砾岩 注：本表引 自《岩石力 学与工程》 蔡美峰主编 科学出版社 出版
天然容重（γ） 岩石名称
/KN·m-3
23.0-28.0 砾岩
25.2-29.6 石英砂岩
25.5-29.8 硅质胶结砂岩
78.5~137
4.9~12.7
0.20~0.35 0.17~0.36
39.2~24598.1~1 11.4~15.3
3497~245
3.92~28.4
98.1~147
9.81~14.7
0.10~0.35
147~294
7.61~39.2
196~245
0.2~0.35 0.2~0.35 0.12~0.27
27.0-27.4 砂岩
24.0-28.6 25.3-29.7 23.0-26.7 23.0-27.0 25.0-31.0 22.9-25.0 22.0-29.0
坚固的页岩 砂质页岩 页岩 硅质灰岩 白云质灰岩 泥质灰岩 灰岩
天然容重（γ）
岩石名称
/KN·m-3
24.0-26.6 新鲜花岗片麻岩
26.1-27.0 角闪片麻岩
煤系地层常见岩石力学参数
22
36
中砂岩
2580
4
37
中细砂岩
2721
中细砂岩
2977
粗砂岩
2560
5
34
2890
2700
40
砂页岩
2600
2
37
2
2660
5
35
砂岩
2487
40
13煤
1380
32
泥岩
2483
32
粉砂岩
2460
38
砂岩
2580
42
砂质泥岩
2530
40
粉砂岩
2460
38
2
中砂岩
2580
37
土层
1960
25
细砂岩
2540
35
煤
1400
28
粗砂岩
2560
34
砂页岩
2600
37
粉砂岩
2630
35
煤
1430
28
砂页岩岩
2660
35
粉砂
2680
38
3
中粗砂岩
43
砂质泥岩
2520
35
泥岩
2567
30
4-1煤
1460
24
泥岩
2463
30
底板岩层
2463
30
11
砂岩
2650
41
7煤
1400
20
砂质泥岩
2550
30
砂岩
2690
41
9煤
1400
20
砂岩
2650
40
煤系地层常见岩石力学参数
10.0
6.67
4.00
0.25
10.2
32.1
9.7
10
顶板
2600
5.00
3.33
2.0
0.25
0.85
30
1.22
细砂岩
2790
38.45
20.14
16.27
0.18
3.8
43
6.75
砂质泥岩
2520
14.53
10.76
5.7
0.27
1.18
35
1.17
8-1煤
1420
2.40
1.9
0.93
常见岩层力学参数【1】
组号
岩石名称
容重d/ (kg/m3)
弹性模量E
/GPa
体积模量K/GPa
K=E/(3(1-2v))
剪切模量G/GPa
G=E/(2(1+v))
泊松比v
内聚力/MPa
摩擦角
/°
抗拉强度/MPa
1
粉砂岩
2460
19.5
10.83
8.13
0.2
2.75
38
1.84
泥岩
2461
8.75
6.08
2.22
1.02
0.3
0.73
31
7
中细粉砂岩
2721
5.20
3.47
2.08
0.25
5.2
37.6
2.81
泥岩
2891
2.60
2.17
1.0
0.30
1.3
39.4
1.15
细砂岩
3258
煤系地层常见岩石力学参数
36
破裂带介质
1320
30
4
粉砂岩
2665
硬煤
1851
42
软煤
1300
30
粉砂岩
2650
5
表土
1860
27
基层土
1760
23
6
砂质泥岩（IV类）
2560
31
7
中细粉砂岩
2721
泥岩
2891
细砂岩
3258
42
泥岩
2699
39
煤
1420
20
中细砂岩
2977
泥岩
2768
8
泥岩
2650
29
砂岩
2350
43
砂质泥岩
2520
35
泥岩
2567
30
4-1煤
1460
24
泥岩
2463
30
底板岩层
2463
30
11
砂岩
2650
41
7煤
1400
20
砂质泥岩
2550
30
砂岩
2690
41
9煤
1400
20
砂岩
2650
40
砂质泥岩
2600
32
石灰岩
2800
38
砂质泥岩
2600
32
石灰岩
2800
38
常见岩层力学参数分类汇总
2630
22
36
中砂岩
2580
4
37
中细砂岩
2721
中细砂岩
2977
粗砂岩
2560
常用岩石力学参数
粘聚力 C
内摩擦角 φ
弹模E
泊松 比μ
/MPa
/˚
/GPa
3 ~ 8 > 55 > 25 < 0.2
1.2 ~ 3
45 ~ 55
15 ~ 25
0.2 ~ 0.25
0.4 ~ 1.2 35 ~ 45
4 ~ 15
0.25 ~ 0.3
0.1 ~ 0.4 25 ~ 35
0.8 ~3
0.3 ~ 0.4
< 0.1
< 30
< 1 > 0.4
一些煤系地 层层面力学 参数的参考
值
粘聚力 C /MPa
内摩擦角 φ
切向刚度 系数KS
法向刚 度系数
KN
/˚
/MPa /MPa
0.2
30
24.5
981
0.1
25
14.7
588
0.1
25
14.7
588
煤矿锚固材料基本性能
锚杆常用材料及其性能
屈服强度/Mpa 极限强度/Mpa 延伸率(%)
50
14.7~74.5
52~58
岩体类型 I II III IV V
层面两侧岩石
石灰岩与煤层 煤层与页岩交互
层 页岩交互层与砂
岩
表 备注
整体性好可不支护
料石碹亦可支护 刚性支护轻微破坏 刚性支护破坏很大 围岩变形有稳定期 围岩变形无稳定期
中国煤矿锚固材料基本性能 表1:锚杆常用材料及其性能
材质
部标代号 直径(mm)
钢筋类别
钢号 代号
Ⅰ
3号 Q235 YB171-69 6-40
Ⅱ
16锰 16Mn YB171-69
- 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)。
0、2
20
0、28
砂质泥岩
2446
１4、５3
10、７6
5、7
0、27
1、1８
35
1、0
砂质泥岩
2417
14、53
10、７6
5、7
0、27
1、18
35
１、64
7-1煤
13７0
3、15
２、8
１、2
０、31
0、６
27
０、4
砂质泥岩
25４9
14、53
10、７6
５、7
0、２７
1、18
3５
1、3１
泥岩
2４37
０、４0
0、6３
０、145
0、39
0、3４
30
0、2
粉砂岩
２650
１４、３8
8、05
５、９8
0、2０
15、3
４５、4
11、９
5
表土
1860
0、046
0、0383
０、０17７
0、3
0、016
27
基层土
176０
０、0１8
０、01２5
0、０07１
0、２6
0、019
23
6
砂质泥岩(IV类）
２５６0
2、661
2、22
1、02
0、3
０、７3
31
７
中细粉砂岩
272１
5、20
３、４7
2、08
0、２５
５、２
37、6
2、８1
泥岩
２89１
2、60
2、17
1、0
０、30
1、3
39、4
1、１５
细砂岩
3258
3、５1
2、01
1、45
０、21
2、4
４2
2、16
泥岩
2699
３、６１
2、86
1、4
0、29
2、8
39
2、４8
煤
1420
1540
1、74
１、４5
0、67
０、３
２、5
39
泥岩
2650
12、８
8、２１
５、16
0、２4
6、0
29
砂岩
235０
１3、2
８、8０
5、28
0、2５
8、6
35
砂质泥岩
25０
11、7
７、50
4、７2
0、24
7、5
２9
ＩIＩ煤
１470
1、３３
1、30
0、5０
0、33
2、8
３9
砂岩
2300
13、２
8、８０
5、２８
0、２5
８、5
33
IV煤
１5０0
１、5
1、４7
0、５6
0、３３
2、6
39
砂岩
2550
１3、5
９、0０
5、40
0、２5
8、2
35
９
粗砂岩
2890
2１、1
15、２9
８、３1
0、２7
1２、4
３0、6
13、1
泥岩
2２５0
5、8
4、39
２、2７
０、28
４、9
25、２
3、8
1１-2煤
1４２0
4、2
2、50
1、72
2160
１0、０
６、67
4、0０
0、2５
10、2
32、1
9、7
１0
顶板
2600
5、00
３、33
2、0
0、25
０、85
30
1、22
细砂岩
2790
38、4５
20、14
16、27
0、１８
3、8
43
6、75
砂质泥岩
2520
14、5３
1０、76
５、7
0、27
1、18
35
1、1７
8-1煤
１４2０
2、４0
１、９
0、9３
０、5０
0、46
0、19
0、３2
0、８
20
0、01
中细砂岩
29７７
5、89
2、89
2、5４
0、16
３、2
40、9
3、7
泥岩
276８
3、４0
1、72
1、45
0、17
1、8
40、7
3、36
8
泥岩
265０
12、2
7、8２
４、92
0、24
6、8
29
砂岩
2３５０
12、5
8、３３
5、０0
0、25
８、9
35
II煤
2、９
0、22
5、０
3４
1、5
砂页岩
2600
８、１4
5、1
３、3
０、２3
２、0
37
2、0
粉砂岩
２６30
9、１０
５、0
3、8
０、20
6、0
３5
2、５
煤
14３0
1、２0
1、0
0、46
0、30
1、2
28
０、6
砂页岩岩
2６60
8、51
5、7
3、4
０、25
5、０
3５
2、6
粉砂
2680
10、０8
5、6
4、2
0、20
６、90
４、３
ห้องสมุดไป่ตู้2、8
0、2３
0、7
3０
１、8
6-1煤
1390
2、３0
２、0
０、88
０、31
0、42
２４
０、３
泥岩
２54５
8、1１
5、８
３、2
0、２7
１、2
3０
3、2５
细砂岩
２８0０
28、85
16、０4
12、02
0、2０
3、47
４３
4、９６
粗砂岩
２７00
１5、29
7、35
6、6３
０、１5
3、0４
40
4、34
常见岩层力学参数
组号
岩石名称
容重d／(ｋｇ/m3)
弹性模量E
／GPa
体积模量K／GPa
K=E/(3(１-2ｖ))
剪切模量Ｇ/GPa
G＝E/(2（1+v）)
泊松比v
内聚力/ＭPa
摩擦角
／°
抗拉强度/ＭＰa
1
粉砂岩
2460
19、５
10、8３
8、１3
０、2
２、７5
38
1、8４
泥岩
２４61
8、75
6、08
3、47
1４、0２
0、19
3、８
43
５、1３
砂质泥岩
２5２0
7、8８
4、9
3、２
0、23
１、１８
3５
1、8
泥岩
25６７
6、９0
４、3
2、8
0、23
０、7
8、１3
0、2
2、75
38
１、84
2
中砂岩
25８0
5、99
3、3
２、5
0、20
4、0
37
１、２
土层
1960
０、25
0、２8
0、093
0、３5
0、85
2５
０、35
细砂岩
254０
４、01
２、７
1、６
0、25
2、0
35
1、0
煤
１４00
0、9９
0、８5
0、３8
0、31
1、0
２8
0、5
粗砂岩
２560
7、０７
４、２
0、22
2、１１
2９、５
２、6
粉砂岩
27３０
8、0
4、30
3、３6
0、１9
７、1
３２、9
10、2
12－1煤
182０
3、８
１、92
1、62
0、１7
1、89
24、2
１、9
细砂岩
２570
9、0
6、２5
3、57
0、26
9、2
31、4
８、5
12-2煤
１460
3、2
１、６7
1、３6
0、18
2、3
２７、８
2、3
粉砂岩
细砂岩
２８00
28、85
１6、04
12、０2
0、20
3、47
43
4、96
5-2煤
1410
2、12
１、７3
0、82
0、３0
0、18
2０
0、2
细砂岩
2597
２７、0０
15、２8
11、２
０、21
３、1
42
3、4８
5-１煤
141０
２、１2
1、73
0、82
0、３0
0、1８
２0
０、2
细砂岩
2586
33、４0
18、02
8、0
３８
3、5
3
中粗砂岩
2630
36、1
１8、7
22、0