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【井巷工程课件】第一章 岩石的性质及工程分类

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第一章岩石的性质及其工程分级

第一章岩石的性质及其工程分级
2、影响岩石性质的因素有哪些?
3、解释岩石碎胀性的意义和表示方式。
4、三向压力作用下岩石的变形和强度特征有哪些?
5、解释岩石可钻性和可爆性。
6、岩石工程分级的目的和意义是什么?常用哪些表 示方法?
7、画出岩石在静荷载情况下单向受压应力—应变 关系示意图，并叙述其特性？
（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 K V1
V
V1—岩石破碎后处于松散状态下的体
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{
表

二、岩石的孔隙性
岩石的孔隙性：是指岩石的裂隙和孔隙发育程度，通常用孔隙 度n和孔隙比e来表示。
岩石的孔隙度n：是指岩石试件内各种裂隙，孔隙的体积总和 与试件总体积之比。
岩石的孔隙比e：是指岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和 与试件内固体矿物颗粒体积之比。
意义： 岩石的孔隙度增大 岩体本身整体性下降 强度降低 透水性增大 由于存在着孔隙 加快岩石的风化速度，从而又增大 了岩石的透水性
（四）、动荷载下岩石的变形特征
无论是冲击式凿岩机凿碎还是爆破破碎岩石，岩石承 受的外力都不是静荷载而是一种冲击荷载。

岩石性质与工程分级

岩石性质与工程分级





1.4 岩石分级和围岩分类
岩体的结构和力学性都很复杂，为便于研究、 类比，有必要对岩体进行分类。

1.4.1 普氏岩石分级法（坚固性系数） 我国矿山长期使用的普氏岩石分类，是以普 氏岩石坚固性系数f（其值等于固结性岩石单 轴抗压强度 kg/cm2 数值的百分之一 { 十分之 一 } ）为准，按 f 值的变动范围将岩石划分为 10级。 表
d— 试件直径；cm；
t—试件厚度，cm； a，h—方形试件边长和厚度，cm。
1.3.2.3 岩石的剪切强度τf
1、剪切面上无压应力的剪切试验
2、剪切面上有压应力的剪切试验
试件尺寸：直径或边长不小于50mm，高度应等 于直径或边长。
P A
T A
3、斜剪试验
忽略端部摩擦力，根据力的 平衡原理，作用于剪切面上的 法向力N和切向力Q可按下式计 算：
井巷工程
采矿就是为了将地下的矿藏开采出来，要
达到这样的目的，就必须从地面到各煤层 开掘各种通道。 直立的通道称为竖井； 倾斜的通道称为斜井（上山、下山）； 水平或近似水平的通道称为平巷； 这些通道统称为井巷。
平硐开拓
斜井开拓
竖井开拓
在煤矿建设、生产中，常常说到的开拓开采，


1.4.2 围岩分类法
岩体的工程分类应当能反映出岩石的强度、 岩石破坏前后的变形特征和岩体结构等。这种分类在矿山ຫໍສະໝຸດ 采用。 表 表
1.4.3 岩石质量指标 10厘米以上岩芯累计长度与钻孔长度之比。


这种分类在石油系统采用。
表

思考题：
1. 岩石和岩体的概念？
就是开掘一系列井巷，并将煤炭从地层上采 下来的一系列工作。 而井巷工程就是其中开拓工作，它是煤矿建 设、生产中先行，没有开拓就没有开采。 井巷工程的对象：岩石。

井巷工程PPT课件-岩石的性质及其工程分级

井巷工程PPT课件-岩石的性质及其工程分级
划分。
根据结构面的类型、产 状、连续性等进行划分。
如地下水条件、地应力 状态等也会对岩石工程
分级产生影响。
应用实例分析
实例一
某矿山井巷工程，通过岩石工程 分级，选择了合适的支护方式和 掘进工艺，确保了工程的顺利进
行。
实例二
某隧道工程，在穿越不同级别的岩 石时，根据岩石工程分级结果，及 时调整了施工方法和支护参数，保 证了隧道的安全贯通。
抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，抗压强度则是指岩石在单向压 缩条件下破坏前所能承受的最大压应力。它们是评价岩石稳定性和承载 能力的关键指标。
化学性质与风化作用
化学性质
岩石的化学性质主要包括其矿物成分在水、酸、碱等溶液中的溶解性、氧化-还原性以 及与其他物质的化学反应等。这些性质对于评价岩石的耐久性、抗风化能力和工程地质
了解地下水类型、水位、水质等信息，评估其对岩石性质的影
响。
取样和试验室测试流程
取样方法
根据勘察目的和岩石性质，选择合适的取样方法，如刻槽取样、 钻芯取样等。
样品制备
将取得的岩石样品进行加工处理，制备成符合试验要求的试样。
试验室测试
对试样进行物理性质测试（如密度、吸水率等）和力学性质测试 （如抗压强度、抗拉强度等）。
在施工过程中积累了丰富的经 验，为今后类似工程提供了有
益的借鉴和参考。
提高了井巷工程的技术水平和 施工能力，为当地基础设施建
设做出了积极贡献。
强调了地质勘探和监测在井巷 工程中的重要性，为今后类似 工程提供了宝贵的经验教训。
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03 岩石工程分级体系介绍
分级目的和意义阐述
目的
为井巷工程设计、施工提供基础依据 ，确保工程安全、经济、高效。

第一章岩石的性质及其工程分级优秀课件

第一章岩石的性质及其工程分级优秀课件
0.29 0.31~2.69 0.12~7.45
0.20~5.00 0.20~12.19 1.80~3.10 0.10~4.45 0.10~3.15 0.08~0.55 0.10~1.46 0.10~0.80
1.2.3 岩石的水理性质
2）岩石的软化性 • 岩石浸水饱和后强度降低的性质，称为软化性，用软化
表 1—2 几种岩石的碎胀系数
岩石名称 胀碎系数K
砂、砾石 1.05~1.2
砂质粘土 1.2~1.25
中硬岩石 1.3~1.5
习题
1.1 概述
（1）岩石 • ——组成地壳的基本物质，由一种或多种矿物或岩屑在地
质作用下按一定规律而形成的自然地质体，包括岩浆岩、 沉积岩、变质岩。 • 岩石的性质：与其矿物组成、结构有关。 （2）岩体
——地下工程周围较大范围内的自然地质体。 特点：非均质、各向异性、不连续、赋存地质因子。
（3）岩块 ——从地壳中切取出来的小块体，不包含软弱面（岩体 中的地质遗迹、层理、节理、断层、裂隙面），近似认为 各向同性的连续介质。
1）相对密度(曾称比重)
岩石的相对密度是指岩石固体实体积(不包括孔隙体积)的质量与同 体积水的质量的比值。
计算公式为： 式中：
G d
VcW
d —岩石的相对密度(无量纲量);
G—绝对干燥时体积为VC的岩石质量，g； VC—岩石固体实体积(不包括孔隙体积) ，cm3；
ρW—水的密度，g／cm3。
1.2.1 岩石的相对密度和密度
2）孔隙比e 岩石试件内各种孔隙、裂隙的体积总和与试件内固体矿 物体积之比。
eVV C VCV VC1dC W1
1.2.2 岩石的孔隙性
3）孔隙度n和孔隙比e的关系

【采矿课件】01岩石性质及其工程分级.pptx

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也称为松散性岩石，如：黄土、流沙、粘土等。
5.基岩表土以下的固结性岩石称为基岩、岩浆岩、沉积岩、变质岩。
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资环学院 王 猛 13841875800
岩块：
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岩体
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K V1 V
K—岩石的碎胀系数；
V1—岩石破碎膨胀后的体积； V—岩石处于整体状态下的体积。
表1-4为常见岩石碎胀系数。
K Q AI
Q—渗水量;A—渗透面积；I—水力坡度; K-渗透系数
影响因素： 地下水压力、岩体应力状态、孔隙发育程度、连通程度等。
表1-2为岩石渗透系数
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三、岩石的水理性质
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资环学院 王 猛 13841875800
V
V
GV
d w
d w
孔隙比是岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和与试件内固体矿
物颗粒体积Vc之比。
e V VC V 1 dW 1
VC
VC
C
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三、岩石的水理性质
1．岩石吸水率：W是指岩石试件在标准大气压 下吸入水的 质量与试件烘干后质量G之比值。
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 称为岩石的溶湿性。导致岩石致密程度降低，孔隙度增大，
强度降低,贵州761矿巷道中的钟乳石、石笋。

[井巷工程]第一章 岩石的性质及工程分类

[井巷工程]第一章 岩石的性质及工程分类

3
VI
相当软的岩石
2
VIa VII VIIa VIII IX X
相当软的岩石 软岩 软岩 土质岩石 松散岩石 流沙状岩石
1.5 1.0 0.8 0.6 0.5 0.3
根据 f 值的大小，将岩石分为10级共15种。我国煤炭系统按岩石坚固性
将煤岩分类为：
软煤： f ＝1～1.5 硬煤： f ＝2～3 软岩： f ＝2～3 中硬岩： f ＝4～6 硬岩： f ＝8～10 坚硬岩石： f ＝12～14 最坚硬岩石： f ＝15～20
⑶ 自润滑
⑷ 可钻硬岩、大直径深眼 ⑸ 环卫好（噪音低10~15分贝，90分贝以下，没有油雾水气） 。
五. 旋转式钻眼机械
⑴ 适用条件：煤及 f＜3 的岩层。
煤电钻
⑵ 构造：散热风扇 + 开关手柄 + 电动机 + 减速器 + 钎套筒
电压127v，功率1.2~2.0kW（多为1.2kW），转速2700转/分。
按其支架方式分为：
手持式——目前很少使用。 气腿式——目前应用比较广泛。 向上式——专用于反井和打锚杆眼施工。 导轨式——与凿岩台车和钻装机配合使用。 按冲击频率分为： 低频——冲击频率<2000次/min 中频——冲击频率为2000~2500次/min 高频—— 冲击频率>2500次/min 按重量分为： 轻型 重型
伞形钻架 凿岩台车
导轨式 机重30kg以下
导轨式 机重130～360kg 机重30kg以下 手持式 机重18kg ，功率1.2kw 导轨式 台车式（4~6吨），架钻式（150～360kg）
电钻 岩石电钻 导轨式 机重35~40kg 功率1.2kw
三.风动凿岩机的构造与工作原理

第01章岩石的性质与分级


表1—3 煤矿中常见岩石的碎胀系数和残余碎胀系数
岩石名称
碎胀系数
残余碎胀系数
砂
1.06~1.15
1.01~1.03
粘土
＜1．20
1.03~1.07
碎煤
＜1．20
1.05
泥质页岩
1.40
1.10
砂质页岩
1.60~1.80
1.10~1.15
硬砂岩
1.50~1.80
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14
§1.1 岩石的物理性质
Rg——岩石试件在干燥状态下的单向抗压强度，MPa。
岩石浸水后的软化程度，与岩石中亲水性矿物和易溶性矿物的含量、空隙发育情况、水的化学成分以及岩石浸水时
间的长短等因素有关，亲水矿物和易溶矿物含量越多，开口空隙越发育，岩石浸水时间越长，则岩石浸水后强度降
低程度越大。
研究岩石的软化系数对用高压注水软化方法控制坚硬难冒顶板有着重要意义。煤矿中常见岩石的软化系数见表1—4。
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11
§1.1 岩石的物理性质
二、岩石的密度和表观密度
岩石的密度是指在绝对密实状态下，单位体
积内岩石的质量。岩石的密度按下式计算：
ρ＝m/V
(1—1)
ρ——岩石的密度，g/m3； m——岩石在干燥状态下的质量，g； V——岩石在绝对密实状态下的体积，指不包 含岩石内部孔隙的实体积，cm3。
岩石的软化性是指岩石浸水后的强度明显降低的特征，用软化系数来表示。即用吸水饱和状态下岩石试件的单向抗
压强度与干燥岩石试件单向抗压强度的比值来表示水分对岩石强度的影响程度。岩石的软化系数按下式计算：
KR＝Rb/Rg
(1—5)
式中 KR——岩石的软化系数；

井巷工程

井巷工程第一章岩石的性质及其工程分级1.解释岩石、岩体、和岩块三者的特点和力学性质的差异。

答：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；岩石则是部分岩块和岩体的泛称。

由于弱面的存在，岩体强度通常小于岩块强度。

在研究岩石的力学性质时，必须注意到岩块的非均质性、各向异性和不连续等问题。

但岩块是不包含有显著弱面的岩石块体，相对岩体而言，可以把岩块近似地视为均质、各向同性的连续介质来处理，而岩体则不能。

除了少数岩体外，一般岩体均属于非均质、各向异性的不连续介质。

2.影响岩石性质的因素有哪些？答：岩石性质与其矿物组成有关。

一般而言，岩块中含硬度大的片状矿物如云母、绿泥石、滑石、蒙脱石及高岭石等愈多，岩块的强度就愈低。

岩石的结构和构造对岩石的性质也有重要影响。

岩石的结构说明岩石的微观组织特征，是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状和颗粒之间的联系方式。

岩石结构不同，其性质也各异。

岩石的构造则说明岩石的宏观组织特征。

3.解释岩石碎胀性的意义和表示方式。

答：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。

岩石的碎胀性可用岩石破碎后处于松散状态下的体积与岩石破碎前处于整体状态下的体积之比来衡量，该值称为碎胀系数。

4.三向压力作用下岩石的变形和强度特征有哪些？答：三向压力作用下岩石的变形表现出下列特征：⑴弹性段与单轴压缩下基本相同。

这一特性具有重要意义，因为可以通过简易的单轴试验确定复杂应力状态下的弹性常数。

⑵岩石表现出明显的塑性变形。

⑶屈服极限、强度峰值和残余强度都与围压大小成正变关系。

⑷大部分岩石在一定的临界围压下出现屈服平台，呈现塑性流动现象。

⑸达到临界围压以后继续提高围压，不再出现峰值，应力应变关系呈单调增长趋势。

强度特征:⑴在大多数情况下，岩石表现为脆性破坏。

⑵同一种岩石的强度并非常数。

⑶在不同受力状态下，岩石的极限强度相差悬殊。

5.解释岩石可钻性和可爆性。

井巷工程课件

井巷工程课件井巷工程（地下工程施工）第一章岩石的性质及其工程分级基本要求：掌握岩石的物理性质和力学性质；了解岩石的工程分级；破岩与井巷维护是井巷工程的主要问题，为了有效、合理地进行破岩与井巷维护，就要对岩石与岩体的物理力学性能有所了解，并在此基础上制定出岩石的工程分级方法，以便为设计、施工和成本计算提供依据。

第一节概述一、岩石的概念岩石是组成地壳的基本物资，它是由一种或多种矿物在地质作用下按一定规律组合而成。

1、岩石的性质与组成岩石的矿物成分有关。

2、岩石的结构与构造结构—决定岩石组织的各种特征的总和。

说明岩石微观的组织特征，如岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及颗粒之间的联结方式。

构造—说明岩石宏观的组织特征。

如岩浆岩的流纹构造、沉积岩的层理构造和变质岩的片理构造。

二、岩石、岩体、岩块岩石—不分岩块与岩体的泛称。

岩块—指从地壳岩层中切取出来的小块体，有时也指实验室用来作力学试验的小块岩石。

岩体—是指一定工程范围内的自然地质体。

注意：1、由于各种地质作用，岩体中往往具有明显的地质作用遗迹，如层理、节理、断层等，称为弱面。

2、岩体具有非均质性、各向异性和不连续性。

三、表土与基岩建井工作者把覆盖在地壳上部的第四纪沉积物如黄土、粘土、流沙、淤泥、砾石等统称为表土；表土以下的固结性岩石统称为基岩。

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（比重）岩石的相对密度，是指岩石固体实体积的质量与同体积水的质量之比值。

所谓岩石固体实体积，就是指不包括孔隙体积在内的实在体积。

其计算公式为：wc V Gd ρ=式中 d —岩石的相对密度；G —绝对干燥时体积为V C 的岩石质量，g ； V C —岩石固体实在体积，㎝3 ρW —水的密度，g/㎝3（4‵）。

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（容重）岩石单位体积（包括岩石内孔隙体积在内）的质量，称为岩石的密度（又称质量密度）。

可分为干密度和湿密度干密度—单位体积岩石绝对干燥后的密度。

【井巷工程课件】第一章 岩石的性质及工程分类


影响强度及风化速度
e~n关系 关系
VV VV /V e = = VC VC /V n = 1 − γ
c
/Gγ
VV V = V − VV V
n = 1 − n
W
12
13
岩石的水理性质---- 孔隙量 大小、 孔隙量、 三. 岩石的水理性质 -孔隙量、大小、开闭及分布
1. 吸水率 2. 透水性
吸水率 = 大气压力下吸入水的质量 试件干质量
19
1. 岩石的单轴压缩全应力—应变曲线 岩石的单轴压缩全应力—
单轴压缩试验设备
20
21
弹模值：E=20~50GPa，为软钢弹模（206GPa） 10~24%； 弹模值：E=20~50GPa，为软钢弹模（206GPa）的10~24%； 泊松比： 泊松比：ν = − ε 2 = 0.15 ~ 0.35 ，理想塑性材料 ν = 0.5 ε1
Rock mass = Rock material + Rock discontinuities
然地质体
岩石：不分岩块与岩体时的泛称。 ♣ 岩石：不分岩块与岩体时的泛称。
5
岩块（ 性质： 岩块（Rock）性质：
强度：抗压强度、抗拉强度、剪切强度等； 强度：抗压强度、抗拉强度、剪切强度等； 变形：弹性模量、泊松比； 变形：弹性模量、泊松比； 矿物：矿物成分、颗粒大小、结构等； 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。 物理性质：密度、水理性、孔隙性等。
破碎后总体积 碎胀系数 = 原岩体积
坚硬程度、块度大小、 坚硬程度、块度大小、堆积排列情况
岩石名称 碎胀系数 k
砂、砾岩 1.05~1.2
砂质粘土 1.2~1.25
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25
岩石的强度（ 3. 岩石的强度（P10） ）
单向抗压强度 单向抗拉强度 剪切强度 三轴压缩
研究岩石的强度的意义 ⑴ 岩石的强度是各种岩石分类（级）中的重要数量指标。 岩石的强度是各种岩石分类（ 中的重要数量指标。 作为强度(安全)准则，判别所计算或测定的岩土工程是否稳定. ⑵ 作为强度(安全)准则，判别所计算或测定的岩土工程是否稳定. 在简单的工程条件下，可作为极限平衡条件（塑性条件）， ），求 ⑶ 在简单的工程条件下，可作为极限平衡条件（塑性条件），求 解弹塑性问题的塑性区范围、弹性区和塑性区应力与应变。 解弹塑性问题的塑性区范围、弹性区和塑性区应力与应变。
影响强度及风化速度
e~n关系 关系
VV VV /V e = = VC VC /V n = 1 − γ
c
/Gγ
VV V = V − VV V
n = 1 − n
W
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岩石的水理性质---- 孔隙量 大小、 孔隙量、 三. 岩石的水理性质 -孔隙量、大小、开闭及分布
1. 吸水率 2. 透水性
吸水率 = 大气压力下吸入水的质量 试件干质量
破碎后总体积 碎胀系数 = 原岩体积
坚硬程度、块度大小、 坚硬程度、块度大小、堆积排列情况
岩石名称 碎胀系数 k
砂、砾岩 1.05~1.2
砂质粘土 1.2~1.25
中硬岩石 1.3~1.5
坚硬岩石 1.5~2.5
煤 < 1.2
16
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扁鹊的医术
魏文王问名医扁鹊说。 你们家兄弟三人，都精于医术， 魏文王问名医扁鹊说。“你们家兄弟三人，都精于医术，到底哪一位 最好呢？ 最好呢？” 扁鹊答：‘’长兄最好，中兄次之，我最差。 扁鹊答：‘’长兄最好，中兄次之，我最差。” 长兄最好 文王再问： 那么为什么你最出名呢？ 文王再问：“那么为什么你最出名呢？” 扁鹊答：“长兄治病，是治病于病情发作之前。由于一般人不知道他事 扁鹊答： 长兄治病，是治病于病情发作之前。 先能铲除病因，所以他的名气无法传出去；中兄治病， 先能铲除病因，所以他的名气无法传出去；中兄治病，是治病于病情初起 时，一般人以为他只能治轻微的小病，所以他的名气只及本乡里。而我是 一般人以为他只能治轻微的小病，所以他的名气只及本乡里。 治病于病情严重之时。一般人都看到我在经脉上穿针管放血、 治病于病情严重之时。一般人都看到我在经脉上穿针管放血、在皮肤上敷 药等大手术，所以以为我的医术高明，名气因此响遍全国。 药等大手术，所以以为我的医术高明，名气因此响遍全国。” 事后控制不如事中控制，事中控制不如事前控制， 事后控制不如事中控制，事中控制不如事前控制，可惜大多数的人均未 能体会到这一点，等到错误的决策造成了重大的损失才寻求弥补。 能体会到这一点，等到错误的决策造成了重大的损失才寻求弥补。
2. 密度（容重）（kN/m3）：
G ρc = V G ρ= 1 V
2.30~2.80，组成岩石的矿物的比重 ，
矿物成份、孔隙、含水量、 矿物成份、孔隙、含水量、埋藏深度 容重大， 容重大，力学性质好
比重与密度在数值上大体相等。 比重与密度在数值上大体相等。 一般地，岩石密度越大，其力学性质越好。 一般地，岩石密度越大，其力学性质越好。
8
常用建筑材料的特性 连续的 均质的 各向同性的 线弹性的 Continuous Homogeneous Isotropic Lineraly Elastic
C.H.I.L.E.
岩体的特性（具有尺度效应） 岩体的特性（具有尺度效应） 不连续的 非均质的 Discontinuous Inhomogeneous
各向异性的 Anisotropic 非线弹性的 Non-Lineraly Elastic
D.I.A.N.E.
9
10
第二节
一. 岩石的比重与密度
岩石物理性质
岩石物理力学性质是岩体最基本、最重要的性质之一， 也是岩石力学学科中研究最早、最完善的内容之一。
绝对干燥时体积为Vc的岩石重量G 1. 相对密度（比重）： 比重＝ 岩石固体实体积V × 水的密度ρ c w
岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论和应用科学，它是 岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论和应用科学， 力学的一个分支，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应。 力学的一个分支，是探讨岩石对其周围物理环境中力场的反应。
US National Committee on Rock Mechanics, 1964
18
第三节
岩石力学性质 岩石力学性质 力学
Strength, Deformation and Failure of Rock Material
试验所需的试件应该加工成标准的圆柱形， 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。 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 2.0~3.0之间 50mm 该至少是岩石最大颗粒直径的20倍 该至少是岩石最大颗粒直径的20倍。料的比较
岩石和土壤类似，与其它工程材料有显著的区别。 岩石和土壤类似，与其它工程材料有显著的区别。 钢筋混凝土结构的设计，工程师首先计算外荷裁， 钢筋混凝土结构的设计，工程师首先计算外荷裁，然后根据所要 求的强度选择材料（采取措施以保证其强度），同时相应地确定出 求的强度选择材料（采取措施以保证其强度），同时相应地确定出 ）， 结构的几何尺寸。 结构的几何尺寸。 然而，在岩体结构中，作用荷载往往难于确定。此外， 然而，在岩体结构中，作用荷载往往难于确定。此外，由于地下 洞室一类的岩体结构有许多可能的破坏模式，材料“强度” 洞室一类的岩体结构有许多可能的破坏模式，材料“强度”的确定 既需要量测，也需要判断。还有最后一点， 既需要量测，也需要判断。还有最后一点，地下结构的几何尺寸至 少在一定程度上由地质构造来决定。 少在一定程度上由地质构造来决定。
第一章 岩石的性质及工程分类
井巷工程的最基本工作就是破岩与维护。因此， 井巷工程的最基本工作就是破岩与维护。因此，在这一 章主要讲述岩石的一些基本性质，包括岩石的物理性质和 章主要讲述岩石的一些基本性质， 力学性质，为破岩与维护的基础知识；另外， 力学性质，为破岩与维护的基础知识；另外，围岩的工程 分级一直是工程设计的基本依据之一，将在本章的最后进 分级一直是工程设计的基本依据之一， 行讲授。本章的重点应是围岩分级。 行讲授。本章的重点应是围岩分级。
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1. 岩石的单轴压缩全应力—应变曲线 岩石的单轴压缩全应力—
单轴压缩试验设备
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弹模值：E=20~50GPa，为软钢弹模（206GPa） 10~24%； 弹模值：E=20~50GPa，为软钢弹模（206GPa）的10~24%； 泊松比： 泊松比：ν = − ε 2 = 0.15 ~ 0.35 ，理想塑性材料 ν = 0.5 ε1
岩石样品渗透性的确定对实际问题有直接的意义，例如：将水、 岩石样品渗透性的确定对实际问题有直接的意义，例如：将水、油或 气泵入多孔的岩层中，或从其中抽出来；在多孔岩层中处理卤水废物； 气泵入多孔的岩层中，或从其中抽出来；在多孔岩层中处理卤水废物；为 了能量转换而在地下洞穴中贮存液体；评价水库的不透水性； 了能量转换而在地下洞穴中贮存液体；评价水库的不透水性；排除深处洞 室的海水，或预估流入隧洞的水量等。 室的海水，或预估流入隧洞的水量等。
Rock mass = Rock material + Rock discontinuities
然地质体
岩石：不分岩块与岩体时的泛称。 ♣ 岩石：不分岩块与岩体时的泛称。
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岩块（ 性质： 岩块（Rock）性质：
强度：抗压强度、抗拉强度、剪切强度等； 强度：抗压强度、抗拉强度、剪切强度等； 变形：弹性模量、泊松比； 变形：弹性模量、泊松比； 矿物：矿物成分、颗粒大小、结构等； 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。 物理性质：密度、水理性、孔隙性等。
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岩石的孔隙性-----密度与强度降低，风化速度加快 密度与强度降低， 二. 岩石的孔隙性 密度与强度降低 1. 孔隙度（率）n
n= V − Vc ρc = 1 − d ⋅ ρ × 100% V w
2. 孔隙比e
V − Vc d ⋅ ρ w e= = −1 Vc ρc
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3. 软化性 强度； 强度；
ηc =
Rcw－水饱和岩石的单向抗压强度； Rc－干燥岩石的单向抗压 水饱和岩石的单向抗压强度； 4. 膨胀性和崩解性
Rcw ≤1 Rc
强度越大， 强度越大，软化系数越大
膨胀压力
治水
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岩石的碎胀性-----选用装载、运输、提升等设备 选用装载、运输、 四. 岩石的碎胀性
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2. 岩石在三轴压缩条件下的力学性质
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首先，破坏前岩石的应变随围压增大而增加；另外，随围压增大， 首先，破坏前岩石的应变随围压增大而增加；另外，随围压增大， 应变随围压增大而增加 岩石的塑性也不断增大 且由脆性逐渐转化为延性。围压增加时， 塑性也不断增大， 岩石的塑性也不断增大，且由脆性逐渐转化为延性。围压增加时， 试件承载力则随围压稳定增长，出现所谓应变硬化现象。 试件承载力则随围压稳定增长，出现所谓应变硬化现象。 围压是影响岩石力学属性的主要因素之一。 围压是影响岩石力学属性的主要因素之一。 从图分析围压对岩石变形影响，得出如下结论： 从图分析围压对岩石变形影响，得出如下结论： ①随着围压的增大，岩石的抗压强度显著增加； 随着围压的增大，岩石的抗压强度显著增加； ②随着围压的增大，岩石的变形显著增大； 随着围压的增大，岩石的变形显著增大； ③随着围压的增大，岩石的弹性极限显著增大； 随着围压的增大，岩石的弹性极限显著增大； ④随着围压的增大，岩石的应力一应变曲线形态发生明显改变， 随着围压的增大，岩石的应力一应变曲线形态发生明显改变， 岩石的性质发生了变化：由弹脆性一弹塑性一应变硬化。 岩石的性质发生了变化：由弹脆性一弹塑性一应变硬化。