岩石物理、化学性质及其分类

1、第一章 岩石性质及其分类,主要内容,1.1 岩石的物理性质 1.2 岩石的力学性质 1.3 岩石的分级,1 岩石的孔隙度,为岩石中孔隙总体积v0与岩石的总体积v之比，用百分率表示。,第一节岩石的物理性质,密度:不包括孔隙在内的岩石密度。(g/cm3),容重:包括孔隙在内的岩石单位体积重量，也称岩石的体重。(t/m3),2 密度和容重,岩石的孔隙度、密度、容重主要影响岩石的抛掷、堆积和装运。,几种岩石孔隙度、密度、容重见表1-1。,表1-1 几种岩石的孔隙度、密度、容重,3 碎胀性,碎胀性是指岩石破碎后，总体积增加的性质。表征岩石的碎胀性用碎胀系数k表示，碎胀系数也称为松散系数。,碎胀系数k也称

2、为松散系数，一般为k=1.31.6，在挤压爆破和深孔天井掘进中，k值非常重要。,表1-2几种岩石的碎胀系数,4、岩石的波阻抗,c为波阻抗，表示岩石对应力波传播的阻尼作用，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）,表1-3 几种材料的波阻抗,1 变形特征,变形特征研究动、静载荷作用下应力和应变的关系,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。,第二节岩石的力学性质,脆性岩石没有产生显著的永久变形就开始破坏的性质，一般岩石呈脆性破坏。,塑性与脆性相反，在破坏前有较明显的永久变形

3、，如泥页岩，高岭土矿，巷道底鼓。,弹性在弹性变形范围内，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各弹性常数一样表示。,2）岩石动载变形特性,（1）动载的特点,动载荷随时间而变化p=f(t)；,冲击载荷就是一种动载荷，凿岩中活塞与钎尾、钎头与岩石爆破中的起爆、传爆、爆轰波，应力波对岩石的作用都是冲击载荷。,图1-2 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,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1-3。,图1-3 钎杆中应变波传播情况,运动与变形首先开始于受冲击的端面，端面处质点受到扰动后，产生

4、变形和应力，由于质点间的弹性联系，变形和应力以速度c传播，在时间t内，变形范围为ct.,2 岩石的强度特征,（1）岩石的强度特征的定义,岩石的强度特征是指岩石能承受一定外力的作用而不破坏的性能，它是以岩石恰在破坏时应力大小来表示的。分动、静载强度。,表1-4 几种岩石的动、静强度表,3 岩石的坚固性,坚固性是指岩石对外界各种机械破坏的综合抵抗能力。,1）强度,岩石能承受一定外力作用而不破坏的性能,岩石表面抵抗工具侵入的性能，与凿岩性密切相关。凿岩时，比单向抗压强度更有意义，指岩石表面被破坏的性能。,2）硬度,3）磨蚀性,岩石对工具的磨蚀能力，主要与岩石的成分有关。,4）凿岩性,表示岩石被爆碎的

5、难易程度：用单位原岩的炸药消耗量和所需炮眼长度表示。,岩石被凿碎的难易程度：用每米炮眼所消耗的钎头数，纯凿速，比能三指标表示,5）爆破性,1 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。,2）分级方法,用坚固性系数f来大致概括，作为分级的根据。f=r/10,或,共分10级。,第三节岩石的分级,3）该评价方法的评价,强调了一致性，忽视了各岩石特性的特殊性和差异性，因此有一定的误差，显得有些片面和笼统，如难凿的岩石不一定难爆，但简单易行，易于推广。多年来在各类矿山流行使用。,2 可钻性分级,可钻性分级的测定是使用便携式岩石凿测器测定岩石的凿碎比能（破碎单位体积岩石所消耗的能量（j/cm3）和凿480次后钎刃磨钝的宽度，将岩石分3类7级。,1-钎头； 2-承击台； 3-销钉； 4-导向杆； 5-落锤(4k