岩石的力学性质与分级.ppt

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1、第三章岩石的力学性质与分类学习目的：掌握岩石和岩体的基本力学性质；掌握岩体的分类方法，特别是RMR和SMR方法；掌握现场评价指标的获取方法（RQD）；学会RMR法在矿山岩体分类中的具体应用。主要内容§1岩石（岩体）的基本力学性质§2矿山工程岩体分类☆概述☆岩体坚固性分级☆工程地质RMR分类☆边坡稳定的SMR分级☆岩体分类实例作业第一节岩石（岩体）的基本力学性质基本物理力学性质主要有强度、弹性、塑性、脆性、硬度、磨蚀性等。一、强度岩石的强度是指岩石承受外加载荷的能力，即开始破坏的极限临界应力值。岩石的强度有抗拉强度、抗剪强度、抗压强度等。单向抗拉强度＜单向抗剪强度＜单向抗压强度＜二向抗

2、压强度＜三向抗压强度。岩体内存在节理等构造，它们的存在使强度降低；岩石的各向异性造成加载方向不同，其强度也不同。二、弹性、塑性和脆性弹性是岩石除去外力后，恢复其原来形状和体积的性能。弹性大的岩石，在凿岩爆破时不易破坏。在破坏前具有明显残余变形的岩石称为塑性岩石，几乎没有残余变形的岩石叫脆性岩石。金属矿山经常遇到的岩石大多数属于脆性岩石。岩石的变形性质不仅与岩石种类有关，还与受力条件有关：在三向受压或高温条件下，塑性会显著增加，在常态下具有脆性的岩石，在上述条件下也可能变成塑性体。在冲击载荷作用下，岩石脆性会显著增加，如岩石在凿岩、爆破等冲击载荷作用下，大多数呈脆性破坏。三、硬度硬度是

3、岩石抵抗工具侵入的能力。凡是用刃具切削或挤压的方法凿岩，首先必须使工具侵入岩石才能达到钻进的目的。因此，研究硬度具有重要意义。岩石的硬度取决于岩石的组成，即取决于矿物颗粒的硬度、形状、大小、晶体结构以及颗粒间胶结物的情况等，硬度越大凿岩越困难。四、磨蚀性磨蚀性一般指岩石表面与工具作用过程中，岩石对工具的磨损程度。磨蚀性越大，对工具的磨损越大，对凿岩工作越不利。影响磨蚀性的主要因素有：（1）岩石成份。岩石中石英的含量、粒度的大小及分布对磨蚀性影响很大。一般来说，石英的含量越高，磨蚀性越大。（2）岩石的结构。这主要表现为岩石的不均匀性，它对岩石磨蚀性有明显的影响。由于不同矿物可能在岩石中

4、形成软硬相间的不均匀状态，造成局部应力集中，使其磨蚀性增大。（3）岩石的强度。岩石的强度越高，磨蚀性越强。主要内容§1岩石（岩体）的基本力学性质§2矿山工程岩体分类☆概述☆岩体坚固性分级☆工程地质RMR分类☆边坡稳定的SMR分级☆岩体分类实例☆作业第二节矿山工程岩体分类一、概述（一）工程岩体分类的目的工程类比法的需要；为岩体工程建设的勘察、设计、施工和编制定额等，提供必要的基本依据。根据用途的不同，工程岩体分类有通用分类和专门分类两种。通用分类是指针对性较少的、原则上的和大致的一种分类，是供各学科领域及国民经济各部门笼统使用的分类。专门分类是指专为某类工程目的服务而编制的分类，所涉及

5、的面窄一些，考虑的影响因素少一些，但更深入一些，细致一些。（二）工程岩体分类的原则1.工程岩体的分类应该与所涉及的工程性质联系在一起。2.分类应该尽可能采用定量的参数。3.分类的级数应合适，一般分为4～6级。4.工程岩体分类方法与步骤应简单明了，分类的参数在工程现场容易获取，参数所赋予的数字便于记忆，便于应用。5.各个因素应有明确的物理意义，并且还应该是独立的影响因素。（三）代表性分类简表分类方法指标分级适用范围特点备注岩石抗压强度分类岩石单轴抗压强度(Rc)/MPa分4级。250-160-100-40-0，特坚-坚-次坚-软岩。初期未考虑岩体特点我国早期使用点荷载强度指标(Is(5

6、0))/MPa分7级。很弱-弱-中弱-中强-强-很强-极强。初期指标易得伦敦地质学会和富兰克林巷道稳定性分类斯梯尼(Stini)分9级巷道考虑岩石荷载与稳定性1950年前苏巴库地铁分4级地铁岩石抗压、工程地质、稳定性岩体完整性分类岩石质量指标RQD分5级。100-90-75-50-25-0迪尔1963弹性波(纵波)波速分4级。分7级。中科院地质所日本池田和彦接下表续表分类方法指标分级适用范围特点备注岩体综合指标分类岩体地质力学RMR分5级。综合地下采矿南非工业和科学委员会CSIR，毕昂斯基(Bieniawshi)隧道掘进质量指标Q分9级。0.01-0.1-1.0-4.0-10.0-4

7、0.0-100.0-400.0-综合交通隧道挪威土工所(NGI),Baton岩体质量指标SMR分5级。矿山边坡Romana(1993)我国工程岩体分级标准(GB50218-94)分5级。综合水利隧道二、岩体坚固性分级前苏联学者普罗特基雅柯诺夫(М.М.Протодьяконов)按当时采掘工业水平提出的要求，对岩石进行定量分级的，被称为普氏分级。根据岩石坚固性的不同，将岩石划分为十级。普氏分级的指标为坚固性系数f，是由岩石在当时各种采掘工艺中的坚固性表现指