第一章 岩石性质与工程分级课件.pptVIP

随着世界经济的快速发展，全球能源需求的不断增加，煤炭在能源结构中30%，是全球经济发展的重要动力。 我国是全球最大的煤炭消费国,能源消费结构中煤炭占70%(油气为20%,其它为10%)，2010年煤炭消费量达到31亿t,占全球消费总量的50%。据预测，2050年我国煤炭消费需求量将分别达到42亿t,仍将占居重要地位，具有不可替代性。因此，煤炭开采是关系到国家能源安全和国民经济持续发展的重要基础产业。 第一章 岩石的性质及工程分级 岩体：指岩石工程周围较大范围内的自然地质体 岩体= 岩块+ 弱面（层理、节理、断层） 第一节 岩块、岩体和岩石 1. 岩块、岩体和岩石 岩块：从地壳岩层中切取出来的小块体，通常是指岩石材料。 岩石：不分岩块与岩体时的泛称。 岩块性质： 矿物：矿物成分、颗粒大小、结构等； 物理性质：密度、水理性、孔隙性等。 强度：抗压强度、抗拉强度、剪切强度等； 变形：弹性模量、泊松比； 弱面性质 弱面包括层理、节理、断层等。 性质包括：剪切强度、方位、距离、硬度、张开度、充填性、风 化性、粗糙性等 岩石材料的性质对岩体性质影响很小，而弱面控制着岩体的性质 例如：岩体压缩时，破坏是沿着已存在的弱面发生的； 在拉伸时，由于弱面的存在，强度很小。 2. 岩体和一般建筑材料的比较 常用建筑材料的特性 岩体的特性 连续的 不连续的 均质的 非均质的 各向同性的 各向异性的 线弹性的 非线弹性的 第二节 岩石物理性质 一. 岩石的比重与密度 1. 相对密度（比重）： 2. 密度（容重）（kN/m3）： 一般地，岩石容重越大，其力学性质越好。 G--干燥岩石质量， VC -----实体岩石体积 ρWV 水的密度 ρC岩石干密度， ρ岩石湿密度， G1岩石试件质量， V岩石试件体积 二. 岩石的孔隙性-----密度与强度降低，风化速度加快 1. 孔隙度（率）n 2. 孔隙比e 影响强度及风化速度 1. 吸水率 2. 透水性 (Darcy定律) qx－沿x方向的流量； h－水头的高度； A－垂直于x方向的截面面积； k－渗透系数。（ 水库、地热、储存等） 三. 岩石的水理性质-----孔隙量、大小、开闭及分布 尺度、浸水时间 地下水水头、应力场 3. 软化性 Rcw－水饱和岩石的单向抗压强度； Rc－干燥岩石的单向抗压强度； 4. 膨胀性和崩解性 强度越大，软化系数越大 膨胀压力 治水 四. 岩石的碎胀性-----选用装载、运输、提升等设备 岩石名称 砂、砾岩 砂质粘土 中硬岩石 坚硬岩石 煤 碎胀系数 k 1.05~1.2 1.2~1.25 1.3~1.5 1.5~2.5 1.2 坚硬程度、块度大小、堆积排列情况 第三节 岩石力学性质 试验所需的试件应该加工成标准的圆柱形，其高与直径之比应该介于2.0~3.0之间，试件的直径最好不要超过50mm。试件的直径应该至少是岩石最大颗粒直径的20倍。 1. 岩石的单轴压缩全应力—应变曲线 单轴压缩试验设备 静载岩石的变形特征 （1）O-A段Ⅰ： 裂隙压密闭合阶段， （2）A-B段Ⅱ： 线弹性阶段，B点-屈服点 （3）B-C段Ⅲ： 破裂发展阶段，C点-极限抗压强度 （4）C-D段Ⅳ、Ⅴ: 软化阶段， 为巷道支护作用阶段 弹模值：E=20~50GPa，为软钢弹模（206GPa）的10~24%； 泊松比： ，理想塑性材料 2. 岩石在三轴压缩条件下的力学性质 从应力状态看：三向抗压强度＞双向抗压强度＞单向抗压强度 3. 岩石的强度（P10） 研究岩石的强度的意义 ⑴