岩石性质与工程分级共39页

岩石岩体岩块的特性，物理性质的概念，力学性质的几个指标，3个工程分级一、基本概念1. 岩块是指从地壳岩层中切取出来的不包含显著弱面的小块体。

2. 岩体是指地下工程周围较大范围的自然地质体。

由固、液、气三相物质组成。

3. 岩石是指不分岩块和岩体的泛称。

但多数岩石力学文献中把岩石等同于岩块。

4. 弱面又称为结构面或不连续面，是指由于各种地质作用，岩体中呈现的明显地质界面，如层理、节理、断层和裂隙面等，它们往往具有强度低、易变形等特点。

5. 层理（或层面）指岩石沉积过程中的原生成层构造。

6. 节理指由于地质构造而产生的将岩体切割成具有一定几何形状的岩块的裂隙系统。

也是岩体中未发生位移的（包括实际的或潜在的）破裂面。

7. 断层指岩体在构造应力作用下发生破裂，沿破裂面两侧的岩体发生显著的位移或失去连续性和完整性而形成的一种断裂构造。

8. 表土指覆盖在地壳上部的第四纪沉积物如黄土、粘土、流沙、淤泥、砾石等的统称。

9. 基岩指表土以下的固结性岩石，或者在土壤及其他疏松物不存在处出现于地表的岩石。

•二、岩块与岩体的关系岩体＝岩块＋结构面•不连续的，非均质的，各向异性的，非线弹性的，–四、岩体的尺寸效应–对于工程岩体而言，岩体结构类型随工程尺寸的变化而不同。

因此，岩体结构是相对的，只有在确定的地质条件和工程尺寸条件下，工程岩体结构才是唯一确定的。

–工程岩体结构不同，岩体的力学机制和工程的稳定性分析方法也就不同。

•五、影响岩石性质的因素1. 岩石的矿物组成•岩石是由一种或多种矿物组成的。

每种矿物都各有其一定的内部结构和比较固定的化学成分，因而也各具有一定的物理性质和形态。

一般来说，岩块中含硬度大的粒状和柱状矿物如石英、长石、角闪石、辉石和橄榄石等愈多，岩块的强度就愈高；含硬度小的片状矿物如云母、绿泥石、滑石、蒙脱石及高岭石等愈多，岩块的强度就愈低。

2. 岩石的结构——岩石的微观组织特征•当矿物成分一定，呈现细晶、隐晶结构时，岩块强度往往比较高。

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。

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。

11 不透水性；排除深处洞室的海水，或预估流入隧洞的水量等。
3、溶蚀性：由于水化学作用而把岩石中某些物质带走的现象。
4、膨胀性和崩解性：前者是指岩石浸水后体积增大和压力增大的 性能；后者是指浸水后发生解体的现象。 5、软化性
水饱和岩石试件的单向 抗压强度Rcw 软化系数 c 1 干燥岩石试件的单向抗 压强度Rc
性、结构面内物质成分等。
（3）水对岩体的影响：水对岩体稳定性有着重要的影响。岩
体遇水后可以发生泥化、崩解、碎裂，致使岩体膨胀并大大降 低强度。
（4）原岩应力状态：对岩体稳定性影响最大的是最大主应力。
在缺乏地应力资料时，可选用γH值。
20
1.普氏系数分类法
普罗托奇亚可夫于1926年提出：f
井巷施工技术
第一章 岩石的性质及其工程分级
胶州湾海底隧道
下穿胶州湾湾口海域。工程全长8800米，隧道全长约7800米，跨海 域部分约3950米，胶州湾隧道是继厦门翔安海底隧道之后内地第二条
2010.4.28全线贯通,南接黄岛区的薛家岛，北连青岛老市区团岛，
海底隧道，目前在海底隧道中长度排名国内第一、世界第三,预计于
炭工业部根
据全国58条 试验巷道的 地质特征、 井巷开拓后
围岩的稳定
状态，共为 五类：
30
本章思考题
1．岩石、岩块、岩体的区别与联系。
2．表示岩石物理性质的主要指标有哪些？各对岩体力学性
质的有什么影响？
3．什么是岩石的全应力－应变曲线？简述岩石在单轴压缩
条件下的变形特征？
4．在三轴压缩条件下，岩石的力学性质会发生哪些变化？ 4．简述岩石的强度特征。 5．如何得到岩石的坚固性系数f ？什么是RQD分级法？ 6．根据围岩松动圈的大小，围岩可划分为几类？这种分级

实验证明：岩石的软化系数与下列因素有关：
岩石的亲水性矿物和易溶性矿物的含量大小
岩石的空隙发育情况
岩石浸水的时间长短
水的化学成份
见书P5软化系数表 粉土岩、页岩、砂岩、石灰岩
4、岩石的碎胀性 岩石破碎以后的体积将比整体状态下增大 的性质称为岩石的碎胀性，用碎胀系数k来表 V1 示。 k V
开采和掘进的关系
从哲学观点来讲，在采掘关系中，采是
以掘为条件，而掘进又服务于开采；采掘这种 互相依存的关系，贯穿于矿山生产的全过程， 因此，在矿山生产中必须做到“采掘并举、掘 进先行” 。
三、我国井巷施工技术发展概况
建国60多年来，我国矿山工业发展非常快， 井巷施工技术发展也很迅速，体现在以下几个方面： （1）立井施工中，冻结法、钻井法、沉井法、 帷幕法施工技术已经成熟，钻井法一次可钻直径达 8米的井筒。 （2）斜井施工中，使用大箕斗、大扒斗、深孔 爆破、光爆锚喷、激光定向等机械化作业线。 （3）平巷施工中使用了全断面一次成巷联合掘 进机械作业线（综掘）。 （4）巷道支护中锚喷技术得到了很大的发展。
二、岩石的强度特性 岩石在外载荷作用下抵抗破坏的能力称为岩石 强度。它反映了岩石的极限承载能力。强度特性分 为抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗冲击强度等。 测定方法：用压力试验机 抗压强度 抗拉强度 抗剪强度 抗冲击强度
1、岩石的强度性质 岩石在外部载荷作用下要变形，变到一定程度 还要破坏。岩石破坏时所能承受的最大载荷叫极 限载荷，用单位面积表达叫极限强度。 对于井巷来讲，有两种表现： ① 围岩强度大于所受压力，巷道可以不支护而 长期稳定安全； ② 围岩强度小于所受应力，则围岩必然要破坏， 如发生冒顶、片帮和底鼓等现象，我们必须加强 支护。

工程极为不利，但可作隔水层和防渗层。 • 化学岩和生物化学岩具不同程度的可溶性，易渗漏。
•岩土工程分类与分级
•9
• 变质岩 工程性质与其原岩密切相关。
• 动力变质岩的力学强度和抗水性均较差。 • 片理构造使岩石具有各向异性特征。
•岩土工程分类与分级
•10
二、 岩体及岩体结构
• 岩石（Rock）:
•岩土工程分类与分级
•3
• 力学性质
强度指标： – 抗压强度(compressive strength)： – 岩石单向受压时抵抗破坏的能力。 – 抗拉强度(tensile strength)： 岩石单向受拉时抵抗破坏的能力。 – 抗剪强度(shear strength)： 岩石抵抗剪切破坏的能力。
面因素：
（1）岩石材料的质量（强度指标）。
（2）岩体的完整性，结构面产状、密度、声波等。 （3）水理状态（软化、冲蚀、弱化） （4）地应力 （5）其它因素（自稳时间、位移率）
其中：岩性是最重要因素 返回
•岩土工程分类与分级
•23
4、几种代表性的分类方案
《岩土工程勘察规范》(GB50021－2001)
5%<有机质含量<10%时,称有机质土; 10%<有机质含量<60%时,称泥炭质土; 有机质含量>60%时,称泥炭。
•岩土工程分类与分级
•43
工程特性：
•含水量高，天然含水量>液限，软塑－流塑状态。 •透水性低，水平向渗透系数较大。 •压缩性大，强度低，欠压密状态。 •显著的蠕变和触变性(高灵敏度)。
•岩土工程分类与分级
•4
抗剪强度可分为以下三种强度： ( a ) 抗剪断强度：在垂直压力作用下的岩石剪切强度。 ( b ) 抗剪强度：沿着已有的破裂面发生剪切时的强度。 ( c ) 抗切强度：压应力等于零时的剪切强度。

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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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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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。

91×61×25m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，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，将在本章的最后进行讲授。

本章的重点应是围岩分级。

本章主要参考书第一节概述Rock mechanics is thetheoretical and applied scienceof the mechanical behaviour ofrock and rock masses; it is thatbranch of mechanics concernedwith the response of rock androck masses to the force fieldsof their physical environment.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, 19641. 岩块、岩体和岩石♣岩块（Rock）：从地壳岩层中切取出来的小块体，通常是指岩石材料（Rock Materials）。

♣岩体（Rock Mass）：指岩石工程周围较大范围内的自然地质体岩体＝岩块（岩石材料）＋弱面（层理、节理、断层）Rock mass = Rock material + Rock discontinuities♣岩石：不分岩块与岩体时的泛称。

岩块（Rock）性质：强度：抗压强度、抗拉强度、剪切强度等；变形：弹性模量、泊松比；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。

弱面(Discontinuities)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。

（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。
第四页，共75页
1.1概述
（4）弱面 ——层理、节理、断面及裂隙面与所研究岩体的岩块比较,具有 强度低、易变形的特点,称为弱面。
岩体与岩块的差异： 岩体的强度小，岩块的强度大； 岩块的各向同性与岩体的各向异性。
• 1.3.2 岩石强度理论 • 1.3.3 岩石的硬度 • 1.3.4 岩石的可钻性与可爆性
第二十二页，共75页
第二十三页，共75页
1.3.1 岩石的变形特征
• 1）岩石的弹性和塑性
•
岩石受力后既可能出现弹性变形，也可能出现塑性变形，
而且弹性变形和塑性变形往往同时出现。
•
岩石的弹性是指在力的作用下，岩石改变形状和体积，
第十一页，共75页
1.2.1 岩石的相对密度和密度
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。
岩石名称 胀碎系数K
表 1—2 几种岩石的碎胀系数
砂、砾石 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
第十九页，共75页
1.2.4 岩石的碎胀性
（3）影响碎胀系数大小的因素
岩石的物理性质、破碎后的块度大小及其排列状态。
（4）残余碎胀系数K' —岩石破碎后经过压实的总体积V1 '与原岩破碎前整体状态

普氏围岩分级表
坚固 性系 数f
20 15
级别
坚固性程度
岩石性质
Ⅰ Ⅱ
最坚固的岩石 很坚固的岩石
Ⅲ
Ⅲa Ⅳ
坚固的岩石
坚固的岩石
最坚固、最致密的石英岩及玄武岩。其它最坚 固的岩石 很坚固的花岗岩类：石英斑岩、很坚固的花岗 岩，硅质片岩；坚固程度较Ⅰ级岩石稍差的石 英岩；最坚固的砂岩及石灰岩 花岗岩（致密的）及花岗岩类岩石；很坚固的 砂岩及石灰岩；石英质矿脉，坚固的砾岩；很 坚固的铁矿石
注： •将每一种岩石划分到这种或那种等级时，不仅仅单独地按照其名称 ，而且必须按照岩石的物理状态，并根据它的坚固性与分级表中列 出的诸岩石进行比较。风化的、破碎的、打碎成个体的、经断层挤 压过的、接近于地表的岩石，一般说来，应当把它划分到比处于完 整状态的同种岩石稍低的等级中； •上述的岩石坚固性系数，可以认为是对所有各种不同方面岩石相对 坚固性的表征，它在采矿中的意义在于：手工开采时的采掘性；浅 眼以及深孔的凿眼性；应用炸药时的爆破性；在冒落时的稳定性； 作用于支架上的压力等等； •在分级表中指出的数值是对某一类岩石中所有岩石而言的（例如： 页岩类，石英岩类，石灰岩类等等），而不是对此类个别岩石而言 的；因而，在特定情况下确定f值时，必须十分慎重，并且这一f值 在不同的情况下是不一样的。
课题一 岩石的力学性质 一、岩石的变形特征 岩石在外荷载作用下，因应力增加会发 生相应的应变。当荷载增大到破坏值，或荷 载达到某一数值而恒定保持下去，均会导致 岩石破坏。变形和破坏是岩石在荷载作用下 的两个发展阶段。变形中包含着破坏的因素， 而破坏是变形发展所致。
（一）静载荷下岩石的变形特征
OA段，应力应变曲线呈上凹型，这是岩石中原 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。 AB段，应力应变曲线呈直线型，即曲线的斜率 近似为常数，称为线弹性阶段。 BC段，应力应变曲线呈下凹型，曲线斜率逐渐 减小，此阶段内局部破损逐渐增大而导致岩石 达到强度极限C点，称为破裂发展阶段。 CD段，为应力应变曲线的软化阶段。

岩石性质与工程分级
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒

45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特

膨胀应力和膨胀率耐崩解指数66破碎以后的体积将比整体状态下增大碎胀系数破碎以后的体积将比整体状态下增大碎胀系数表示表示tab14tab14771388岩石风化程度岩石风化程度aabbdd岩石的变形特征cc岩石的强度特性弹性模量e泊松比抗剪强度弹性塑性脆性elasticmoduluspoissonsratio单轴抗压强度单轴抗拉强度变形和破坏是岩石在荷载作用下的两个发展阶段变形和破坏是岩石在荷载作用下的两个发展阶段
12
(一)静荷载下岩石的变形特征

弹性、塑性和脆性随受力状态、加载速度、温度 等条件变化而变化。 岩石在弹性和塑性变形中消耗能量，冲击凿岩和 爆破不利。如果凿岩冲击功不大，弹性大的岩石 会使钎杆在孔底跳动而影响钻进速度。爆破时， 药包爆炸能量中有相当大的一部分要消耗在岩石 的弹性震动上。相反，脆性较大时，变形所耗能 量较小，对局部应力敏感而易于冲击破碎；脆性 大易于爆破碎岩并适于选用高猛度炸药。塑性显 著的岩石，对剪切应力抵抗能力差，宜使用旋转 式钻眼法破岩，并可选用低猛度、低静力作用力 炸药。
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三、岩石的硬度


岩石的硬度，一般理解为岩石抵抗其他较硬物体 侵入的能力。 硬度与抗压强度既有联系又有区别。对于凿岩而 言，岩石的硬度比岩石单向抗压强度更具有实际 意义，因为钻具对孔底岩石的破碎方式多数情况 下是局部压碎。所以，硬度指标更接近于反映钻 凿岩石的实质和难易程度。 岩石硬度因试验方式不同，有静压入硬度和回弹 硬度两类。
27
6
岩石物理性质
四、岩石的碎胀性 破碎以后的体积将比整体状态下增大，碎胀系数 表示，Tab1.4
7
1.3 岩石的力学性质
①弹性 ②塑性 ③脆性
岩石的强度特性 岩石的变形特征

第一章岩石的物理力学性质及工程分级第一节概述凿岩爆破是隧道施工的基本方法，其工作对象是岩石，也就是说，在具体施工时，凿岩方法、钻机类型、钻眼工作参数、炸药类型、爆破参数的选择，首先取决于岩石的组成、结构、构造及其物理力学性质。

隧道施工的基本过程就是把岩石从岩体上破碎下来，形成设计所要求的各种用途的地下空间，在此过程中，还需对这些地下空间进行必要的维护，以防止围岩产生过大的变形和坍塌。

因此，有效地破碎岩石和维护围岩就成为隧道等地下工程施工中的主要问题。

为了有效合理地进行破岩和维护围岩，就必须对岩石和岩体的物理力学性质有所了解，并在此基础上制定出岩石的工程分级方法。

只有这样，才能在不同的条件下，使所选用的破岩和围岩维护方法有科学依据。

第二节岩石和岩体的基本概念岩石和岩体是描述岩石的两个不同概念，它们既相互联系，同时又有较大的区别。

1. 岩石岩石是指由一种或多种矿物组成的集合体，其物理力学性质与组成该岩石的矿物成分及其含量、岩石结构和构造特征有密切关系。

2. 岩体与岩块岩体是指在一定工程范围内的自然地质体。

岩体结构的基本要素包括结构面和结构体。

结构面指褶皱、断层、节理、劈理等，结构体指有不同产状的结构面组合切割而成的单元块体。

岩块是指从天然岩体中取出的较为标准的样块，人为地排除了大部分天然的软弱面。

在研究岩体问题时，可以把岩块视为均质的、各向同性的连续介质；而岩体一般均属于非均质的各向异性的不连续介质。

3. 岩体与岩块的区别岩体与岩块的主要区别表现在：（1）岩体具有明显的弱面，因此具有显著的非均质性和各向异性。

而岩块不包含显著的弱面，可以相对地把岩块近似地视为均质、各向同性的连续介质；（2）岩体强度低，易变形；（3）岩体和岩块的渗透性也存在显著差异。

第三节 岩石的物理性质岩石的物理力学性质指标包括岩石的重量指标、孔隙性和吸水性。

一、岩石的重量指标岩石由固体、水、空气三相组成，具有比重和容重等重量指标。

• 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： • A、在大多数情况下，岩石表现为脆性破坏。 • B、同一中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=5/1～1/38 • T/Rc=1/2～1/15 • T=﹙〈Rt-Rc〉/3﹚-2
岩石按坚固性分级一览表
• 在煤矿常见的岩石，坚固性系数4-8级居多。 • 优点：普氏岩石分级法简明，便于使用。 • 缺点：它没有反映岩体的特征，对少数岩石不适用。 如粘土，挖掘易，爆破难。 • 2、围岩分类法： • 根据岩体的结构和岩体强度来确定围岩的稳定 性。 • 其论点是：围岩稳定性主要取决于岩体的结构和 岩体强度，而不只是岩石试件的强度。 • 分为5类： • ﹙Ⅰ﹚稳定岩层； • ﹙Ⅱ﹚稳定性较好岩层； • ﹙Ⅲ﹚中等稳定岩层； • ﹙Ⅳ﹚稳定性较差岩层； • ﹙Ⅴ﹚不稳定岩层。 •
• • • • • • • • • •
问题： 1、井巷施工基本的过程是什么？ 2、岩石的水理性质有哪些？ 3、岩石的溶蚀性会对井下生产带来什么危害？ 4、岩石的膨胀性和崩解性有什么害处？ 5、什么是岩石的硬度？ 6、影响岩石强度的因素有哪些？ 7、岩石工程分级有何意义？ 8、普氏分级法的理论根据是什么？ 9、普氏分级法有何优缺点？
• 〈2〉岩石的透水性 • 岩石的透水性的大小与地下水头有关，与 岩体内的应力有关，与岩石的孔隙度、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 中掘进时要编制防治水措施，并严格执行。

弱面性质 弱面包括层理、节理、断层等。 性质：剪切强度、方位、距离、硬度、张开度、 充填性、风化性、粗糙性等
第二章 岩石的性质及其工程分级
岩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。
不连续的
岩石的性质
第二章 岩石的性质及其工程分级
第一节 岩石的物理性质
井巷工程的最基本工作就是破岩与维护。
1. 岩块、岩体和岩石
岩体＝岩块（岩石材料）＋ 弱面（层理、节理、断层） 岩石：不分岩块与岩体时
的泛称。
第二章 岩石的性质及其工程分级
岩块性质： 强度：抗压强度、抗拉强度、剪切强度等； 变形：弹性模量、泊松比； 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。
非均质的 各向异性的
非线弹性的