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1、第一讲主要内容1.岩石的物理力学性质2.岩石的机械性质3.影响岩石机械性质的因素4.碎岩工具与岩石作用的主要方式5.静载作用下的岩石应力状态6.外载作用下岩石的破碎过程第一章岩土钻进过程与破碎机理1.岩石的物理力学性质第二节、土的物理力学性质特征第三节、岩石可钻性及其分级第四节、钻头与岩石作用的主要方式第五节、静载作用下的岩石应力状态第六节、外载作用下岩石的破碎过程第一章岩土钻进过程与破碎机理1.绪论2.岩石的基本知识岩石、矿物、元素、结构、构造、晶体、层理、片理3.岩石的机械性质弹性、塑性、强度、硬度、研磨性、可钻性4.影
2、响岩石机械性质的因素5.岩石的强度理论6.不同破碎条件下岩石的破碎机理7.岩石力学性质的测试第一节岩石的物理力学性质Physical&mechanicalpropertiesofrocks一、岩石的组成与分类（compositionandclassification）岩石是矿物颗粒的集合体。按成因分：岩浆岩、沉积岩和变质岩(igneous,sedimentaryandmetamorphicrock)。岩浆岩：内力地质作用的产物，系地壳深处的岩浆沿地壳裂隙上升冷凝而成。沉积岩：在地表条件下母岩风化剥蚀的产物，经搬迁、沉积和硬结
3、等成岩作用而形成的岩石。组成沉积岩的物质成分有颗粒和胶结物两大类。变质岩：沉积岩或变质岩本身在地壳中受到高温高压及化学活动性流体的影响而变质形成的岩石（原岩成分和变质岩特有的，如石墨、滑石，蛇纹石，硅灰岩等）。二、岩石的结构与构造(structureandtexture)岩石的微观组织特征，即岩石的结构，它与矿物粒度的大小、形状和表面特征有关，反映了岩石非均质性和孔隙性。岩石构造是表示岩石宏观组织特征，它说明矿物颗粒之间的组合形式和空间分布状况，它决定了岩石的各向异性和裂隙性。岩石的结构和构造与岩石的成因类型、形成条件及存在
4、环境有紧密的联系。岩浆岩是由岩浆冷却形成凝固而形成的岩石，由于生成环境和冷却速度不同，岩浆化学成份和其中挥发物的含量不等，形成不同的结构和构造。岩浆岩具有晶质结构,因此岩石一般强度较高，同时断面粗糙者往往研磨性较大。变质岩：主要构造特征是片理（如石墨和滑石）.岩石沿平行平面分裂为薄片的能力叫做片理化。沉积岩：颗粒和胶结物组成，沉积岩的主要构造特征是层理，与钻进有关。图1－1晶体结构类型图1－3层理产生的原因图1-2胶结物的类型grainparticlecement岩石照片花岗石花岗石花岗岩白云岩三、岩石的自然性质（Natur
5、alpropertiesofrocks）岩石在生成过程中，构造变动和风化过程中自然形成的特性。密度(density):单位体积岩石的质量.容重:单位体积岩石的重量.比重(specificweight):单位体积岩石骨架体积的重量.岩石体积=固相骨架体积+岩石中孔隙体积.一般来说,密度越高,强度越大。孔隙度(porosity):岩石中孔隙体积与岩石总体积之比。一般来说,孔隙度越大,强度越低.含水性(water-bearingproperty):W=(GW-GD)/GD透水性(peameability):KW=ŋql/A(Pi-
6、Po)岩石的孔隙越大,裂隙越多,水对它的影响就越大。如石灰岩,用水浸透后,强度下降明显。岩石的内聚性:岩石内部颗粒联系的紧密和强弱程度.按内聚性的大小岩石可分为三类:坚固的岩石:对于具有晶体结构的岩石,岩石往往沿晶粒接触面而破坏.钻进这类岩石时,一般孔壁稳定;粘结的岩石:粘土质岩石,具有较高塑性、较低强度和不大的研磨性，易缩径、垮塌和卡钻，因此通常采用低失水量的泥浆或对孔壁缩径无影响的冲洗液；松散的岩石：这类岩石包括砂和砾石。钻进时孔壁不稳定，应下套管或采取其它有效措施。第三节岩石的力学性质Mechanicalpropert
7、iesofrocks岩石的力学性质是岩石在外力作用下表现出来的特性。主要有变形特性(deformationproperties)、强度特性(strengthproperties)和表面特性(surfaceproperties)。变形特性：弹性(elasticity)、塑性(plasticity)和脆性(brittleness)强度特性：抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度(compression,tension,shearandbendingstrenth)表面特性：硬度和研磨性(hardness,abrasiveness
8、)1.3.1、变形特性（deformationproperties）外力作用下，岩石发生变形，随着载荷的不断增加,变形不断发展，最终导致岩石破坏。变形和破坏是载荷作用下岩石性能变形的不同阶段。岩石变形有两种情况:弹性变形（elasticdeformation），又称可逆变形（reversi
