普氏岩石硬度系数知识
- 格式：doc
- 大小：227.00 KB
- 文档页数：18
普氏系数是单轴抗压强度除以10极硬（f＝20）、很硬（f＝15）、坚硬（f＝8～10）、较硬（f＝5～6）、普通（f＝3～4）、较软（f＝～2）、软层（f＝～1）、松软（f＜1）等8类。
额分类普氏分类土壤及岩石名称天然湿度下平均容重极限压碎强度用轻钻孔机钻进1m开挖方法及工具紧固系数Kg/m3Kg/cm2min f四类土壤Ⅳ土含碎石重粘土，其中包括石炭纪、侏罗纪的硬粘土1950－－用尖锹并同时用镐和撬棍开挖~含有碎石、卵石、建筑碎料和重达25kg的顽石（总体积10%以内）等杂质的肥粘土和重壤土1950冰碛粘土，含有重量在50kg以内的巨砾，其含量为总体积10%2000泥板岩2000不含或含有重量达10kg的顽石1950松石Ⅴ含有重量在50kg以内的巨砾（占体积10%以上）的冰碛石2100小于200－部分用手凿工具、部分用爆破米开挖~矽藻岩和软白垩岩1800胶结力弱的砾岩1900各种不坚实的版岩2600石膏2200次坚石Ⅵ 凝灰岩、和浮石1100200~400用风镐的爆破法来开挖2~4灰岩多孔和裂隙严重的石灰岩和介质石灰岩1200中等硬变的片岩2700中等硬变的2300Ⅶ石灰石胶结的带有卵石和沉积岩的砾石2200400~600用爆破方法开挖4~6风化的和有大裂缝的粘土质砂岩2000坚实的泥板岩2800坚实的泥灰岩2500Ⅷ砾质花岗岩2300600~800用爆破方法开挖6~8泥灰质石灰岩2300粘土质砂岩2200砂质云片岩2300硬石膏2900普坚石Ⅸ严重风化的软弱的花岗岩、片麻岩和正长岩2500800~1000 用爆破方法开挖8~10滑石化的蛇纹岩2400致密的石灰岩2500含有卵石、沉积岩的碴质胶结的砾岩2500砂岩2500砂质石灰灰质片岩2500上一页[1] [2][3] 下一页定额分类普氏分类土壤及岩石名称天然湿度下平均容重极限压碎强度用轻钻孔机钻进1m开挖方法及工具紧固系数Kg/m3Kg/cm2min f一、二类土壤Ⅰ砂1500－－用尖锹开挖~砂壤土1600腐殖土1200泥炭600Ⅱ轻壤土和黄土类土1600－－用锹开挖并少数用镐开挖~潮湿而松散的黄土，软的盐渍土和碱土1600平均15MM以内的松散而软的砾石1700含有草根的密实腐殖土1400－－用尖锹开挖并少数用镐开挖~~含有直径在30MM以内根类的泥炭和腐殖土掺有卵石、碎石和石屑的砂和腐殖土含有卵石、或碎石杂质的胶结成块的填土含有卵石、碎石和建筑料杂质的砂壤土三类土壤Ⅲ肥粘土其中包括石炭纪、侏罗纪的粘土和冰粘土1800－－用尖锹并同时用镐和撬棍开挖（30%）~重壤土、粗砾石、粒径为15-40MM的碎石或卵石1750干黄土和掺1790有碎石或卵石的自然含水量黄土含有直径大于30MM根类的腐殖土或泥炭1400掺有碎石或卵石和建筑碎料的土壤1900 [1][2] [3] 下一页定额分类普氏分类土壤及岩石名称天然湿度下平均容重极限压碎强度用轻钻孔机钻进1m开挖方法及工具紧固系数Kg/m3Kg/cm2min f普坚石Ⅹ白云石27001000~ 2000用爆破方法开挖10~12坚固的石灰岩2700大理岩2700石灰岩质胶结的致密砾石2600坚固的砂质片岩2600特坚石Ⅺ粗花岗岩28001200~ 1400用爆破方法开挖12~14非常坚硬的白云岩2900蛇纹岩2600石灰质胶结的含有火成岩之卵石的砾石2800石英胶结的坚固砂岩2700粗粒正长岩2700Ⅻ具有风化痕迹的安山岩和玄武岩27001400~ 1600用爆破方法开挖14~16片麻岩2600非常坚固的石灰岩2900硅质胶结的含有火成岩之卵石的砾岩2900粗石岩2600ⅩⅢ中粒花岗岩31001600~ 1800用爆破方法开挖16~18坚固耐用的片麻岩2800辉绿岩2700玢岩2500坚固的粗面岩2800中粒正长岩2800ⅩⅥ非常坚硬的细粒花岗岩33001800~ 2000用爆破方法开挖18~20花岗岩麻岩2900闪长岩2900高硬度的石灰岩3100坚固的玢岩2700ⅩⅤ安山岩、玄武岩、坚固的负页岩31002000~ 2500用爆破方法开挖20~25高硬度的辉绿岩和闪长岩2900坚固的辉长岩和石英岩2800ⅩⅥ拉长玄武岩和橄榄玄武岩3300大于 2500小于 60用爆破方法开挖大于 25：小塌方：塌方高度<3m，或体积<30m3；中塌方：塌方高度3～6m，或体积30～100m3；大塌方：塌方高度>6m，或体积>100m3；表1-9 按坚固性系数对岩石可钻性分级表岩石级别坚固程度代表性岩石fⅠ最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他各种特别坚固的岩石。
20Ⅱ很坚固很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩，较坚固的石英岩，最坚固的砂岩和石灰岩。
15Ⅲ坚固致密的花岗岩，很坚固的砂岩和石灰岩，石英矿脉，坚固的砾岩，很坚固的铁矿石。
10Ⅲa坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿，不坚固的花岗岩。
8Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石6Ⅳa比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。
5Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾石。
4Ⅴa中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩。
3Ⅵ比较软软弱页岩，很软的石灰岩，白垩，盐岩，石膏，无烟煤，破碎的砂岩和2石质土壤。
Ⅵa比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎石，坚固的煤，硬化的粘土。
Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。
1Ⅶa软软砂质粘土、砾石，黄土。
Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。
Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤。
Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤。
奥国矿物学家摩氏(Frederich Mohs)创立一种硬度表，作为评判矿物硬度的标准。
最软者为滑石，最硬者为金刚石，共有十种矿物，定为十级，分别为：滑石(Talc)石膏(Gypsum)指甲方解石(Calcite)铜币萤石(Fluorite)磷灰石(Apatite)钢刀玻璃 -6正长石(Orthoclase)钢锉石英(Quartz)黄玉(Topaz)刚玉(Corundum)金刚石(Diamond)摩氏硬度表中所刊载的数字，并没有比例上的关系。
例如正长石硬度6，并不表示他是方解石硬度的两倍，数字的大小仅表明硬度排行而已。
当鉴定硬度时, 如果没有以上的摩氏硬度计, 可用其他东西代替,如小刀其硬度约为;铜币约为至4; 指甲约为2至3;玻璃硬度为6。
关于矿石硬度等级的划分矿石硬度等级Kg/cm2普氏硬度系数可碎性系数可磨性系数岩石实例很软<200<2~石膏，石板岩软200~8002~8~~泥灰岩、石灰石中硬800~16008~16硫化矿，硬质页岩硬1600~200016~20~~硅化页岩铁矿，硬沙岩很硬>2000>20~硬花岗岩，玄武岩，含铁石英岩M. M. 普罗托齐雅科诺夫基于实际工程观察和模型试验结果，提出了天然平衡拱法分析围岩应力。
此法在我国简称为普氏fk法，得到了普遍的应用。
此法认为，洞室开挖后围岩一部分砂体失去平衡而向下塌落，塌落部位以上和两侧砂体，处于新的平衡状态而稳定。
塌落边界轮廓呈拱形。
若洞室侧围砂体沿斜面滑动，洞顶仍塌落后呈拱形。
若有支撑或衬砌，作用在支撑或衬砌上的压力，便是拱圈以内塌落的砂体重量，而拱圈以外的砂体已维持自身平衡。
这个拱便称为“天然平衡拱”。
设洞壁铅直，把侧围三角形滑塌体内最大主应力方向视为铅直的，则天然条件下滑塌斜面就会与侧壁呈45°－φ/2的夹角。
由此，对散粒土体根据静力平衡的平面问题做出假定条件后，便可求出拱圈(塌落体)高度。
普氏将此方法推广到岩体上，认为被许多裂隙切割的岩体也可以视为具一定凝聚力的松散体，并认为坚固系数为岩石抗压强度的1／100；对fk＜4的岩土，按上述方法计算洞顶和洞壁的围岩压力；对fk＞4的岩石，则只有洞顶出现围岩压力，一般没有侧壁围岩压力。
fk反映了岩土强度特性。
软弱岩石fk值均小于4，土的fk值均小于。
对于4＝0的浮砂及饱水淤泥，一般可按静水压力原则计算围岩压力。
普氏平衡拱理论有一定优点，把塌落体的重量视为围岩压力，很直观，易理解，也有理论根据。
但把所有围岩塌落体均视为拱形，便有很大局限性。
实际上，除一般土体外，岩体塌落体大都不呈拱形。
普氏理论完全不考虑岩体结构、构造应力，特别是围岩应力重分布的影响。
目前，由于长期实践，多数部门仍沿用坚固系数fk，并按fk法确定围岩塌落的拱高度，计算围岩压力。
当确定岩体坚固系数时，使其带有经验性质的系数，即反映了岩体具体的地质条件，如岩性、风化破碎及构造特征等，便更符合实际。
尽管如此fk法最好只用于土体和软弱岩体，对坚硬岩石的围岩应具体分析岩体结构等特征，去确定围岩压力熟悉新奥法施工的原理和技术要点；了解矿山法(爆破法)的原理及技术要点；熟悉掘进机法、盾构法的特点及适用条件；了解太沙基理论的分析方法；熟悉土体应力、地应力、应变测试和弹性波测试方法及应用。
散体地压的两种计算方法l 地压的普氏计算方法(1) 破碎岩石强度条件的修正围岩未破碎时的强度条件：τ=c+σtanφ产生散体地压时，非弹性变形区内的岩石已被破坏，c、φ值有所降低，强度曲线由原来的AA/，变BB/，如图所示，相应c、φ值降低为c/、φ/。
由于降低后的c/、φ/很难测定，且松散岩体黏聚力很低，故可以通过原点的斜直线OD近似代替BB/，即用β角相对于φ角的变化，反映c、φ的降低值c/、φ/。
称β角为“似内摩擦角”或“内阻力角”。
因此，破碎岩石的强度条件近似为：τ=σtanβ。
式中tanβ=ƒ，ƒ为普氏坚固性系数，ƒ=Sc/100(Sc为岩石单轴抗压强度)。
【例题1】按照地压的普氏理论，破碎岩石的强度近似条件为：τ=σtanβ，岩石破碎前、后的内摩擦角分为φ、φ/，关于β及φ、φ/的比较，下列各项中正确的是( )。
A、β>φ>φ/；B、β<φ<φ/；C、φ>β>φ/；D、φ/>β>φ；答案：A【例题2】当地下洞室的围岩产生散体地压时，被破坏的岩石是指( )。
A、弹性变形区内的岩石；B、塑性变形区内的岩石；C、被软弱结构面切割成块体的围岩；D、原已破碎的围岩；答案：B、C、D(2)平巷地压普氏计算法普氏理论即自然平衡拱理论。
其主要之点是：视冒落岩体为具有一定凝聚力的松散体；巷道顶板的冒落形式呈拱形最终稳定下来，这种拱称作自然平衡拱；自然平衡拱的轮廓线是一条抛物线。
如图所示，拱上作用有均布重力荷载q，取脱离体OM，如图(b)，设M点的坐标为x、y。
作用于OM上的外力有右半拱的水平推力T，垂直均布荷载q和左半半拱被截掉部分的反力R。
由拱的平衡条件取ΣMM=0普氏坚固性系数ƒ可按单轴抗压强度的百分之一，Sc/100。
