《01巖石性質(zhì)與工程分級-hao》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、1巖石性質(zhì)與工程分級引子:井巷施工最基本的工程—破巖與井巷維護(hù)為什么要了解巖石與巖體的物理力學(xué)性質(zhì)？為什么要對巖石進(jìn)行工程分級？1.1概述（1）巖石：由一種或多種礦物組成，每種礦物都有一定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和比較固定的化學(xué)成分（2）巖石的性質(zhì)：與它的礦物組成有關(guān)（3）巖石的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造a、巖石的結(jié)構(gòu)：巖石微觀的組織特征,是指巖石中礦物的結(jié)晶程度、顆粒大小、形狀之間的聯(lián)結(jié)方式；b、巖石的構(gòu)造：巖石宏觀的組織特征。（4）巖體：地下工程周圍較大范圍內(nèi)的自然地質(zhì)體（5）弱面：層理、節(jié)理、斷面及裂隙面與所研究巖體的巖抉比較,具有強(qiáng)度低、

2、易變形的特點(diǎn),稱為弱面（6）巖體與巖塊的強(qiáng)度差異：各向同性與各向異性（7）表土：覆蓋在地殼上部的第四紀(jì)沉積物,如黃土、粘土、流砂、淤泥、礫石的統(tǒng)稱（8）基巖：表土以下的固結(jié)性巖石統(tǒng)稱為基巖1.2巖石的物理性質(zhì)*巖石的組成：由固體、水、空氣三相組成,具有比重、密度、重度等指標(biāo)（1）比重：巖石固體實體積的質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之比（不包含空隙）（2）密度：巖石單位體積〈包括巖石內(nèi)孔隙體積在內(nèi)〉的質(zhì)量，又稱質(zhì)量密度：ρa(bǔ)、干密度：是單位體積巖石絕對干燥后的質(zhì)量b、濕密度：是天然含水或飽和水狀態(tài)下的密度，（3）重度：指單位體積

3、巖石所受的重力，又稱重力密度γ1.2.2巖石的空隙性（1）巖石的空隙性：指巖石的孔隙和裂隙的發(fā)育程度，常用孔隙度n和孔隙比e來表示：a、孔隙度n：巖石試件內(nèi)各種孔隙、裂隙的體積之和與試件總體積之比；b、孔隙比e：巖石試件內(nèi)各種孔隙、裂隙的體積總和與試件內(nèi)固體礦物體積之比。*為什么要研究巖石的空隙性？1.2.3巖石的吸水率（1）吸水率w：巖石試件在大氣壓力下吸入水的質(zhì)量g與試件烘干質(zhì)量G之比。*表1－1列出一些巖石的比重、密度等指標(biāo)1.2.4巖石的碎脹性（1）碎脹性：巖石破碎后因孔隙增多而總體積增大；（2）碎脹系數(shù)：巖

4、石破碎后的總體積V1與原巖破碎前體積V之比*為什么要研究巖石的碎脹性？1.3巖石的變形特征*荷載（力）與應(yīng)力：*變形與應(yīng)變：*應(yīng)力與應(yīng)變：1.3.1.1靜荷載下巖石變形特征巖石在室溫和大氣壓條件下單向壓縮試驗曲線（圖1—1）Ⅰ—OA段：σ～ε曲線斜率逐漸增大，稱為裂隙壓密閉合階度Ⅱ—AB段：σ～τ曲線近似直線；稱為“線彈性階段”，Ⅲ—BC段：σ～ε曲線的斜率逐漸縮小；稱為“裂隙發(fā)展階段“，達(dá)到極限CⅣ—CD段：（剛性試驗機(jī)），應(yīng)力隨應(yīng)變而下降，直至D。說明什么情況？CD曲線的存在說明巖石在達(dá)到極限強(qiáng)度以后，仍然具有相

5、當(dāng)?shù)某休d能力。1.3.1.2動載荷下巖石變形特征*動荷載—外荷載不是常數(shù)，而是時間的函數(shù)，如沖擊鑿巖和爆破落巖等，如圖1－2所示為鑿巖機(jī)活塞沖擊釬尾時，作用力隨時間變化的實測曲線。從圖可見，作用力在幾十微秒內(nèi)零驟增到數(shù)萬牛頓，再經(jīng)數(shù)百微秒重新下降到零。*動荷載下巖石變形特征：a、在動荷載作用下，巖石變形不是整體的均勻變形;b、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速度也不是整體一致的?！白冃魏退俣取倍加幸粋€傳播的過程。*表1－3列出了幾種材料的密度、縱波波速及波阻抗值。1.3.2巖石的強(qiáng)度特征*巖石強(qiáng)度—在外荷載作用下巖石抵抗破壞的能力，在靜、

6、動荷載作用下的強(qiáng)度是不同的。1.3.2.1靜荷載下巖石的強(qiáng)度性質(zhì)（特征）（1）靜荷載下巖石大多表現(xiàn)為脆性破壞；（2）同一種巖石的強(qiáng)度并非常數(shù)；（3）不同受力狀態(tài)下巖石的各種強(qiáng)度極限相差懸殊：a、從荷載性質(zhì)來看：單向抗壓強(qiáng)度>單向抗剪強(qiáng)度>單向抗彎強(qiáng)度>單向抗拉強(qiáng)度；b、從應(yīng)力狀態(tài)來看：三向抗壓強(qiáng)度>雙向抗壓強(qiáng)度>單向抗壓強(qiáng)度；*瞬時強(qiáng)度—巖石在動荷載作用下的強(qiáng)度，又叫動荷載強(qiáng)度；*長時強(qiáng)度—巖石在靜荷載作用下的強(qiáng)度的強(qiáng)度，又叫做靜荷載強(qiáng)度；表1－5列出了幾種巖石的動靜荷載強(qiáng)度值。1.3.2.2動荷載下巖石的強(qiáng)度特征（

7、1）外動荷載解除，質(zhì)點(diǎn)由運(yùn)動恢復(fù)到靜止?fàn)顟B(tài)需要一個持續(xù)過程，而非立即恢復(fù)到位；（2）巖石的動荷載強(qiáng)度（瞬時強(qiáng)度）大于靜荷載強(qiáng)度（長時強(qiáng)度）。1.3.3巖石的硬度*硬度—抵抗他物侵入的能力根據(jù)試驗方式分：1.3.4巖石的可鉆性與可爆性巖石的可鉆性—表示巖石鉆眼難易程度，是巖石的物理力學(xué)性質(zhì)在鉆眼條件下的總和反映；巖石的可爆性—表示巖石爆破難易程度，是巖石的物理力學(xué)性質(zhì)在爆破條件下的總和反映。巖石的可鉆性和可爆性度量——常用工藝性指標(biāo)來表示1.4巖石的工程分級（p12）工程分級的目的以便能正確地進(jìn)行工程設(shè)計，合理地選用施

8、工方法、施工設(shè)備、機(jī)具與器材，準(zhǔn)確的制定生產(chǎn)定額和材料消耗定額等。工程分級方法1）普氏分級法蘇聯(lián)M.M.普羅托奇雅克諾夫于1926年提出用“堅固性”作為巖石工程分級的依據(jù)，即用一個綜合性指標(biāo)“堅固性系數(shù)f”來表示巖石破壞的相對難易程度，f值是用巖石的單行抗壓強(qiáng)度Ra（Mpa）除以10（Mpa）求得：根據(jù)f值（普氏巖石堅固性系數(shù)）的大小，將巖石分