01 岩石性质及其工程分级

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1、2021/8/61第一章　岩石的性质及其工程分级井巷工程2021/8/62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2021/8/63第一节　概述基本概念1.岩石2.岩块3.岩体4.表土5.基岩组成地壳的基本物质，由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律而形成的自然地质体，包括岩浆岩、沉积岩、变质岩。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,。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

2、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，也称为松散性岩石，如：黄土、流沙、粘土等。表土以下的固结性岩石称为基岩、岩浆岩、沉积岩、变质岩。2021/8/64岩块：2021/8/65岩体2021/8/66表土和基岩2021/8/67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：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

3、—岩石固体实体积，cm3；ρW——水的密度，g／cm3。82021/8/6一、岩石的相对密度、密度2021/8/692．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。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，

4、kg／m3；g——重力加速度，9.8m／s2。2021/8/610二、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)，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。2021/8/611三、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。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

5、，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。2021/8/612三、岩石的水理性质2021/8/6132．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。Q—渗水量;A—渗透面积；I—水力坡度;K-渗透系数影响因素：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2021/8/614三、岩石的水理性质2021/8/6153

6、．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，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2021/8/6165．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

7、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。2021/8/617四、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—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。2021/8/618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2021/8/61

8、9㈠静载荷下岩石的变形特