第一章岩石的性质及其工程分级.ppt

第一节 概 述 岩 石 概念：岩石是由一种或多种矿物组成的集合体 分类： 岩浆岩 具有块状构造 岩石[ 沉积岩 具有层状构造 变质岩 具有片状或块状构造 岩块：是指从地壳岩层中切取出来的小块体 岩体：是指地下工程周围较大范围的自然地质体，它是由一种或几种岩石组成。 表土：建井工作者常把覆盖在地壳上部第四纪沉淀物如黄土，粘土，流沙，淤泥，砾石等统称为表土。 基岩：表土以下的固结性岩石建井工作者统称为基岩。 第二节 岩石的物理性质 一．岩石的相对密度和密度 1、相对密度：是指岩石固体类体积的质量与同体积水的质量之比值。 固体实体积：是指不包括空隙体积在内的实在体积。 其中：G—岩层质量 Vc—岩石固体实体积 —水的密度 2、密度： 岩石单位体积的质量称为岩石的密度。 岩石的密度分为： （1）干密度：单位体积岩石绝对干燥时的密度：Pc=G/V （2）湿密度：是指天然含水或饱水状态下的密度： 3、重度： 单位体积的岩石所受的重力称为重度又称为重力密度，用r表 三、岩石的水理性质 1.概念：岩石在水作用下表现出来的性质 2.分类指标：透水性、 吸水性、 溶蚀性、 软化性、 膨胀性和崩解性。 （1）岩石的吸水率 岩石的吸水率w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 （2）岩石的透水性 在一定的压力下，地下水可在岩石中渗透。这种岩石能被水透过的性能称为岩石的透水性。 （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。 溶蚀作用可使岩层密度降低，空袭度增大。 例如：有些石灰岩矿井可见类似钟乳石或石笋的溶蚀沉淀物。 （4）岩石的软化性 岩石浸水后其强度明显降低，通常用软化系数来表示 Rw—为水饱和岩石试件的单向抗压强度 Rc—为干燥岩石试件的单向抗压强度 （5）岩石的膨胀性 是软岩石表现出来的特征，是指软岩石浸水后体积增大和相应的引起压力增大的性质。 （6）岩石的崩解性 是指软岩浸水后发生的解体现象。 四、.岩石的碎胀性 岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大，这种性质成为岩石的碎胀性 用碎胀系数表示 V1—岩石破碎后处于松散状态下的体积 V—岩石破碎前处于整体状态下的体积 在井巷掘进时选用机械，装载，运输，提升的设备容器时必须考虑岩石的碎胀系数。 几种常见岩石的碎胀系数 第三节 岩石的力学性质 一、岩石的变形特征 （一）静载荷作用下两个发展阶段 变形：岩石在外荷载作用下，首先是组成岩石的基本微粒之间的相对位置的变形，可称为变形。 破坏：随着作用的荷载不断增大，或者荷载达到某一数值而恒定保持下去，便会导致岩石的破坏。 外荷载的分类 静荷载：岩石本身周围的压力 按外荷载的作用性质{ 动荷载：风钻破岩 爆破破碎岩石等 脆性：—岩石受载后变形很小就破裂的性质称为脆性。 （二）、岩石在静荷载情况下单向受压的变形特征 Ⅰ—OA段 理解为岩石裂隙的压密阶段 特点：单向应力的增加所引起的应变增量值随应力的加大逐渐减小。曲线呈上凹型，主要是岩石中原有裂隙和孔隙受压后逐渐闭合所致，称为裂隙压密闭合阶段。 对于一些裂隙不太发育的岩石中这个阶段很小甚至没有。 Ⅱ—AB段：压缩变形阶段 特点：随着应力的增加，其应变基本上按比例增加，曲线的斜率 da/d ≈常数，显然AB接近直线，称为线弹性阶段。在Ⅰ，Ⅱ阶段内如果荷载卸除，岩石的变形能完全恢复，B点称为屈服点，对应的应力称为屈服应力或弹性极限。 Ⅳ—CD阶段：应力应变曲线的软化阶段 特点：岩石仍保持一整体继续抵抗荷载，直到D点才最终破裂。D点以后应力基本不变而应变无限增长，D点保持为一常数称为残余强度。 举例：CD的存在说明岩石在达到极限强度以后，仍然存在着承载能力，例如矿山围岩为什么多数平稳的破碎，而破碎后仍对围岩有一定的强度。因此，岩石巷道爆破后，岩石已开始破坏尚未垮落，采取措施制止或缓和岩体变形，则岩体破坏就会停止仍然维持相当大的