岩石的性质和工程分类课件.ppt

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1、井巷施工最基本的过程是破、支问题：破就是破岩，把岩石从岩体上破碎下来，形成设计所要求的井巷空间；支就是支护，对开挖好的空间进行维护，防止围岩继续破碎或垮落。为了有效、合理地进行破岩和井巷维护，必须对岩石和岩体力学性质进行了解，掌握岩石工程分级方法和围岩分类特点，为井巷的设计、施工以及成本计算提供依据。一、岩石的物理性质：1、岩石的相对密度和密度：〈1〉相对密度：（比重）相对密度是指岩石固体实体积的质量与同体积水的质量之比值。实体积指不包括孔隙体积在内的实在体积。d=G/VcPw式中：d为相对密度G为绝对干燥时体积为Vc的岩

2、石质量（g）；Vc为岩石固体实在体积（cm3）;Pw为水的的密度g/cm岩石的相对密度取决于组成岩石的矿物的相对密度。〈2〉密度：密度：岩石单位体积的质量为岩石的密度，又称质量密度。岩石的密度又分干、湿密度两种：A、干密度是指单位体积岩石绝对干燥时的密度：Pc=G/VB、湿密度是指天然含水或饱水状态下的密度：P=G1/V岩石密度取决于岩石的矿物万分、孔隙度和含水量与埋藏深度有关，靠地表较小，深度较大。〈3〉重度：单位体积岩石所受的重力为重度，又为重力密度。2、岩石的孔隙性：是指岩石的裂隙和孔隙发育的程度。随着岩石的孔隙度增

3、大，一方面削弱了岩石的整体性，使得岩石的密度随之降低，透水性增大；另一方面由于孔隙的存在，又会加快风化速度，从而进一步增大透水性和降低力学强度3、岩石的水理性质：〈1〉岩石的吸水率：岩石的吸水率是指岩石试件在大气压力下吸入水的质量g与试件烘干质量G之比值。W=g/G岩石吸水率的大小取决于岩石所含孔隙、裂隙的数量和大小、开闭程度及其分布情况。与岩性有关，沉积岩普遍较大。岩体吸水后会降低强度，会使巷道产生底鼓、开裂，加快巷道围岩风化速度。在施工期间尤为注意。〈2〉岩石的透水性岩石的透水性的大小与地下水、岩体内的应力、岩石的孔隙

4、度、孔隙大小及其连通情况有关。不同岩石的透水性差别极大。〈3〉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，称为岩石的溶蚀。溶蚀现象在石灰岩中常见。在矿井生产过程中，遇到灰岩后常有溶洞或溶洞水，会对井下施工生产带来水患，十分危险。因此，在石灰岩中掘进时要做好防治水工作，并严格执行相关防治水规定。（矿井在井巷施工时必须严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则，留设足够的防水煤柱，防止透水、突水事故的发生。）〈4〉岩石的软化性：岩石的软化性是指岩石浸水后强度明显降低的特征。岩石浸水后其强

5、度明显降低，水分对岩石强度的影响程度用软化系数表示。软化系数是指水饱和各岩石试件的单向抗压强度与干燥岩石试件单向抗压强之比。KR=Rb/Rg≤1岩石浸水后的软化程度与岩石中亲水性矿物质和易溶性矿物质的含量、孔隙发育情况、水的化学成分及岩石浸水时间的长短等因素有关。泥岩，泥质胶结的岩石：如茅口灰岩，小江灰岩，高岭土岩等岩层遇水后软化程度很大，软化后的岩层强度很低，自身抗压强度差，增加矿压对井巷的破坏程度。通常在茅口灰岩，小江灰岩，高岭土岩等或泥质胶结岩层中的井巷工程采取全封闭支护，避免围岩遇水软化，使巷道变形破坏。〈5〉岩石

6、的膨胀性和崩解性：膨胀性是指软岩浸水后体积增大，并引起压力增大的性能。崩解性是指软岩浸水后发生的解体现象。岩石的膨胀性和崩解性对井下工程的施工和稳定带来不良影响。膨胀性使巷道断面积变小，静压增加，压坏支架，使支护失效。崩解性使围岩稳定变差，易产生垮冒。4、岩石的碎胀性：是指岩石破碎后体积增大的性质。用碎胀系数表示：K=V1/V岩石的碎胀系数与岩石的物质性质、破碎后块度大小及其排列状态等因素有关。利用其性质设计充填采空区系数和在掘进组织中预订装载设备数量。二、岩石的力学性质：1、岩石的强度特征：〈1〉静荷载下岩石的强度性质：

7、A、在大多数情况下，岩石表现为脆性破坏。B、同一种岩石的强度并非常数。影响岩石强度的因素有：岩石的组成成分、颗粒大小、胶结情况、生成条件、层理构造、孔隙度、温度、湿度、重度、风化程度、受力状态和时间等。C、在不同受力状态下，岩石的极限强度相差悬殊。其规律为：三向等压抗压强度＞三向不等压抗压强度＞双向抗压强度＞单向抗压强度＞单向抗剪强度＞单向抗弯强度＞单向抗拉强度。单向抗压强Rc；单向抗拉强度Rt；拉剪强度T之间的关系为：Rt/RC=5/1～1/38T/Rc=1/2～1/15T=﹙〈Rt-Rc〉/3﹚-2〈2〉动荷载下的岩石

8、强度性质：岩石在动荷载作用下，其强度的增加与加载速度有关。岩石在冲击荷载作用下，抗压、抗拉强度都比静荷载作用下要大。2、岩石的硬度：岩石的硬度一般理解为岩石表面抵抗其他硬物体侵入的能力。有静压入硬度和回弹硬度两类静压入硬度采用底面积为1～5mm2的园柱形平底压模压入岩石试件，以岩石产生脆性破环﹙对脆性岩