岩石物理、化学性质及其分类

1、为岩石中孔隙总体积为岩石中孔隙总体积V V0 0与岩石的总体积与岩石的总体积V V之比，之比，用百分率表示。用百分率表示。%1000VV0VVMVG 岩石的主要影响。几种岩石孔隙度、密度、容重见表1-1。 表表1-1 1-1 几种岩石的孔隙度、密度、容重几种岩石的孔隙度、密度、容重岩石名称花岗岩 玄武岩 辉绿岩 石灰岩 白云岩 砂 岩 页 岩 板 岩 片麻岩 大理岩 石英岩 粘 土 砂 子 VVK1/表表1-21-2 几种岩石的碎胀系数几种岩石的碎胀系数岩石名称砂、砾石砂质粘土中硬岩石坚硬岩石碎胀系数k1.051.201.201.251.301.501.502.50c为波阻抗，表示岩石对应力波

2、传播的阻尼作用，一般c越大，凿爆越困难；岩石结构致密，坚硬，强度大，无大的地质构造弱面，则c大，日本关于岩石的分级多采用c指标（见表1-3）视频1表表1-3 1-3 几种材料的波阻抗几种材料的波阻抗材料名称材料名称密度密度(g/cm(g/cm3 3) )纵波速度纵波速度(m/s(m/s) ) 波阻抗波阻抗(kg/cm(kg/cm2 2.s).s)钢钢 铜铜 花岗岩花岗岩 玄武岩玄武岩 辉绿岩辉绿岩 辉长岩辉长岩 石灰岩石灰岩 白云岩白云岩 砂砂 岩岩 板板 岩岩 石英岩石英岩7.8 7.8 8.48.9 8.48.9 2.63.0 2.63.0 2.72.86 2.72.86 2.853.05

3、 2.853.05 2.93.1 2.93.1 2.32.8 2.32.8 2.32.8 2.32.8 2.12.9 2.12.9 2.32.7 2.32.7 2.652.92.652.95130 5130 3670 3670 40006800 40006800 45007000 45007000 47007500 47007500 56006300 56006300 32005500 32005500 52006700 52006700 30004600 30004600 25006000 25006000 50006500500065004000 4000 3170 3170 800190

4、0 8001900 14002000 14002000 18002300 18002300 16001950 16001950 7001900 7001900 12001900 12001900 6001300 6001300 5751620 5751620 11001900110019001 1 变形特征变形特征变形特征变形特征研究动、静载荷作用下应研究动、静载荷作用下应力和应变的关系力和应变的关系1）应力与应变静载载荷不随时间变化或随时间变化不大。岩石应力应变曲线见图1。图 1静载变形特性曲线脆性脆性岩石岩石没有没有产生显著的产生显著的永久变形永久变形就开始破坏的性质，就开始破坏的性质，一

5、般岩石呈脆性破坏。一般岩石呈脆性破坏。塑性塑性与脆性相反，在破坏前与脆性相反，在破坏前有有较明显的较明显的永久变形永久变形，如泥，如泥页岩，高岭土矿，巷道底鼓。页岩，高岭土矿，巷道底鼓。弹性弹性在弹性变形范围内，当外载去掉后，岩石恢复原形在弹性变形范围内，当外载去掉后，岩石恢复原形的性质。岩石在弹性极限内呈弹性，岩石可用与材料力学中的性质。岩石在弹性极限内呈弹性，岩石可用与材料力学中各弹性常数一样表示。各弹性常数一样表示。视频1视频2视频32 2）岩石动载变形特性）岩石动载变形特性（1 1）动载的特点）动载的特点动载荷随时间而变化动载荷随时间而变化P=f(tP=f(t) )；冲击载荷冲击载荷就

6、是一种动载荷，凿岩中活塞与钎尾、钎头与就是一种动载荷，凿岩中活塞与钎尾、钎头与岩石爆破中的起爆、传爆、爆轰波，应力波对岩石的作岩石爆破中的起爆、传爆、爆轰波，应力波对岩石的作用都是冲击载荷。用都是冲击载荷。图图1-2 1-2 冲击载荷与时间的关系冲击载荷与时间的关系岩石变形不均匀，质点运动速度不一致岩石变形不均匀，质点运动速度不一致即岩石中各质点不是以一致速度运动，岩石不是均匀地即岩石中各质点不是以一致速度运动，岩石不是均匀地变形，这是与静载作用根本区别所在。如图变形，这是与静载作用根本区别所在。如图1-31-3。图图1-3 1-3 钎杆中应变波传播情况钎杆中应变波传播情况 运动与变形首先开始

7、运动与变形首先开始于受冲击的端面，端面处于受冲击的端面，端面处质点受到扰动后，产生变质点受到扰动后，产生变形和应力，由于质点间的形和应力，由于质点间的弹性联系，变形和应力以弹性联系，变形和应力以速度速度c c传播，在时间传播，在时间t t内，内，变形范围为变形范围为ct.ct.2 2 岩石的强度特征岩石的强度特征（1 1）岩石的强度特征的定义）岩石的强度特征的定义岩石的强度特征岩石的强度特征是指岩石能承受一定是指岩石能承受一定外力的作用而不破坏的性能，它是以岩石外力的作用而不破坏的性能，它是以岩石恰在恰在破坏时应力大小破坏时应力大小来表示的。分动、静来表示的。分动、静载强度。载强度。表表1-4

8、 1-4 几种岩石的动、静强度表几种岩石的动、静强度表岩石种类岩石种类应力波的平应力波的平均传播速度均传播速度（m/sm/s）抗压强度（抗压强度（MPaMPa）抗拉强度（抗拉强度（MPaMPa）加载速度加载速度(Mpa/s(Mpa/s) )载荷持续载荷持续时间（时间（msms）静态静态动态动态静态静态动态动态大理石大理石 和泉砂岩和泉砂岩 多湖砂岩多湖砂岩 群马砂岩群马砂岩 辉绿岩辉绿岩 石英石英- -闪长岩闪长岩45006000 45006000 37004300 37004300 18003500 18003500 41005700 41005700 53006000 53006000 3

9、70059003700590090110 90110 100140 100140 1525 1525 200240 200240 320350 320350 240330240330120200 120200 120200 120200 2050 2050 350500 350500 700800 700800 30040030040059 59 89 89 23 23 1623 1623 2232 2232 111911192040 2040 5070 5070 1020 1020 2030 2030 5060 5060 2030203010107 710108 8 10107 710108 8 10106 610107 7 10107 710108 8 10107 710108 8 10107 710108 81030 1030 2030 2030 50100 50100 1020 1020 2050 2050 305030501 1 普氏分级法普氏分级法1）基本观点 是岩石的坚固性所综合上述各特性趋于一致，即硬度、强度、凿岩性、爆破性是一致的硬度、强