爆破工程地质(岩石工程分类与力学性质)

爆破工程地质（岩石工程分类与力学性质）发布时间：2010-01-2210:39116岩石物理力学性质physical-mechanicalproperty0frock岩石对物理条件及力作用的反应，包括岩石物理和岩石力学性质。在力学特性中还包括渗流特性，机械特性(硬度、弹性、压缩及拉伸性、可钻性、剪切性、塑性等)。117岩石物理性质petrophysicalpropertiesofrock岩石物理性质主要有：岩石的密度、岩石的空隙性、岩石的波阻抗、岩石的风化程度等各种特性参数和物理量。118岩石工程分类engineeringclassificationofrocks从岩石工程的角度据岩石强度、裂隙率、风化程度和其它特征指标将其划分成各种类别赢等级，如完整岩石、新鲜岩石、风化岩石、蚀变岩石、块状岩体、层状岩体、软弱夹层等。119岩体工程分类法engineeringclassificationofrockmass把工程岩体质量的好坏分成有限和有序类别的方法。作为评价岩体工程稳定性，进行工程设计和施工管理的基础的工程岩体分类，一般包含三个方面的工作：1)依据研究对象确定分类因素，构成分级指标作为分级的判据；2)合理选择用分级指标组成的分级模型，得到划分档次的标准；3)根据工程需要确定分级数目。分类的结果要经过实践检验。120岩石质量分类rockmassclassification依据岩石材料的物理性质(非均匀性、各向异性和渗透性)、机械性质或对采掘作业的阻力(如可爆性或可挖性)将岩石进行分类的方法。Barton1974年制定的QC(品质)系统和Bieniawski1973年建立的RMR(岩石质量测定)系统可建议用于爆破目的的岩石质量分类。121岩体RQD指标rockqualitydesignation岩心中长度等于或大于10cm的岩心的累计长度占钻孔进尺总长度的百分比。它反映岩体被各种结构面切割的程度。RQD值规定用直径为54mm金刚石钻头、双层岩心管钻进获得。此指标为美国迪尔(D.V.Deere)于1964年首先提出，并用于岩体分级，也称岩石质量指标。122岩体RMR指标rockmassratingsystem波兰人宾尼奥斯基(Z.T.Bieniawski)于1973—1975年提出的地质力学分级法，并用计分法表示岩体质量好坏。123岩体Q指标theQ-systemofrockstrength1974年挪威学者巴顿(N.Barton)提出岩体质量指标Q分类法，由RQD、节理组数(Јn)、节理面粗糙度(Јk)、节理蚀变程度(Јa)、裂隙水影响因素(Јw)以及地应力影响因素(SRF)等6项指标组成Q值计算式，Q值愈大，表示岩体质量愈好。124岩石非连续性discontinuityofrock指岩石内的缺陷影响应力和声波传播的性质。岩石的缺陷是指岩石的孔隙、节理、裂隙和层面等。岩石的非连续性对其物理力学性质及渗透性影响很大。125岩石非均匀性nonhomogeneityofrock指岩石成分、结构和构造在各不同方向上的不均匀分布。126岩石断裂韧性fracturetughnessofrock指岩石抵抗裂纹扩展的能力。在平面裂纹应力分析中，裂纹面分为三种基本位移模式(张开型、错动型、撕开型)。张开型裂纹最适合于脆性固体中裂纹传播。127岩石声学性质acousticpropentyofrock受载岩石由变形到破坏过程中声发射波在岩石中传播、衰减的特性。根据岩石的声学性质，可以采用声波法及声发射监测技术探测岩石的动弹性参数、岩体的龟裂范围、裂隙深度、岩体破坏的发展过程，预测岩体失稳及岩爆等。128岩石声发射acousticemissionofrock岩石在裂纹扩展时以脉冲波形式释放应变能的现象。129声能强度soundintensity在考查点上以特定方向，通常与该方向垂直的单位面积传递的声能平均速率。130孔隙类型poretypes沉积岩中的孔隙，可分原生与次生两类。前者以粒间孔隙为主，取决于骨架颗粒的粒度、分选、圆度、球度与填集密度；后者多由溶解作用形成，表现为粒内孔隙、铸模孔隙以及收缩裂隙，构造裂隙再溶解的情况也常见。131岩石孔隙度porosityofrock也称岩石孔隙率。通常表述岩石孔隙度(ф)为岩石总孔隙体积吒与同一岩石外表体积Vf之比，即：ф=Vp／Vf可用小数或百分数表示。砂岩孔隙度一般为10％一25％。132岩石渗透性permeability0frock地下的重力水存在于岩石的孔隙和裂隙中，而且这些孔隙和裂隙常常是互相连通的，在孔隙不损害岩石构造的情况下，重力水的通过能力称为岩石渗透性，常用渗透系数表示，量纲为cm／s或m／d。133岩石吸水性waterabsorbabilityofrock指在一定的试验条件下岩石吸入水分的能力。常以自然吸水率或饱和吸水率表示。自然吸水率是岩石试样在大气压作用下吸入的水分的最大质量与试样烘干质量之比。饱和吸水率是岩石试样在真空或加压状态下吸入水的最大质量与试样烘干质量之比。134流体传导率或渗透性hydraulicconductivity0rpermeability流体在多孔或缝隙物质中传导的度量。流体传导率等于渗透系数(k)和水利梯度dp的乘积。Chc=kdp(Darcy’slaw)。其中Chc为传导率或渗透率(单位为m／s)。135岩体扩容dilatancyofrockmass岩石在偏应力作用下由于内部产生微裂隙而出现的非弹性体积应变。136凯塞效应Kaisereffect凯塞发现材料在单向拉伸或压缩试验时，当应力达到历史上受过的最大应力时会突然产生明显的声发射现象。137劈裂试验splittest又称“巴西试验”。用圆柱形岩样在直径方向上对称施加沿纵轴向均匀分布的压力使之破坏，从而测定岩样强度的一种试验方法。138吕荣单位Lugeonunit岩体压水试验时，在lMPa水压力作用下，每米钻孔内每分钟耗水1L时的渗透性称为1吕荣。139岩石库仑一莫尔强度理论Coulomb-Mohrstrengththeoryofrock按照库仑一莫尔强度理论，当代表某一应力状态的最大应力圆与强度曲线相切时，岩石发生剪切破坏，破裂面与最大主应力作用面夹角a=45°+ф/2，该强度理论没有考虑中间主应力σ2的影响。此强度理论广泛应用于矿山工程稳定性分析。140库仑一纳维强度理论Coulomb-Navierstrengththeory库仑与纳维建立的强度理论。该理论认为：岩石破坏时，破坏面上的剪应力达到极限值，该极限强度不仅与岩石抗剪能力有关而且与破坏面上的法向应力有关。141岩石动态力学性质dynamicpropertyofrock指岩石在变动载荷的作用下，发生变形和破坏等的力学特性。常用应变速率来表示载荷变化的剧烈程度。142岩石动态弹性模量dynamicelasticmodulusofrock岩石动态力学性质之一。指岩石在动载荷作用下，显示出的弹性模量。它是岩石重要的力学性质之一。测定岩石动态弹性模量通常用共振法、声脉冲法和霍普金森(Hopkinson)杆法。143岩石本构方程constituerltequationofrock表征岩石应力应变之间关系的数学式。亦称物理方程，是反映岩石物理力学性质、表征岩石变形性的最基本的方程式。由于岩石内存在孔隙、微裂隙和受力状态及试验条件的不同，各种岩石有不同的本构方程。坚硬完整的岩块的本构方程可以用广义胡克定律来表示。144岩石变形模量deformationmodulusofrock指强度极限范围内的岩石应力应变之比。是岩石物理力学性质之一。145岩石残余强度residualstrengthofrock指岩石试件在单轴或三轴抗压、抗剪试验中发生宏观破坏后的最小抵抗应力。是岩石物理力学性质之一。146岩石泊松比Poisson’sratioofrock指岩石单向受压时，横向膨胀应变ε2、ε3与沿作用力方向产生的纵向应变ε1之比。是岩石物理力学性质之一。147岩石的波阻抗impedanceofrock岩石中的纵波速度与岩石密度的乘积。它表明应力波在岩体中传播时，运动着的岩石质点产生单位速度所需的扰动力。它反映了岩石对动量传递的抵抗能力。波阻抗大的岩石往往比较难以爆破。148岩石强度strengthofrock，resistabilityofrock岩石的强度是表示岩石在外力作用下发生破坏前所能承受的最大应力，有抗压强度(compressionstrength)和抗拉强度(tensilestrength)等。149岩石动态强度dynamicstrength0frock指岩石在动载荷作用下显示出的岩石强度。150岩石抗压强度compressivestrengthofrock指岩石承受压应力时抵抗破坏的能力，单位为MPa。151岩石坚固性firmnessofrock指在采矿工程中岩石难于或易于破碎或维护的性质。人们在采矿实践中认识到有的岩石容易破碎，有的则难；有的易于维护，有的则容易冒落，于是产生岩石坚固性的概念。152岩石流变性rheologicalbehaviourofrock岩石物理力学性质之一。指岩石的应力及应变随时间而变化的性质。岩石的流变包括变和松弛。蠕变是当应力为一定值时，应变随时间而增长的性质；松弛则是应变为定值时，应力随时间而减小的性质。153岩石流变强度rheologicalstrengthofrock指岩石在应力长期作用下的强度。154岩石热胀性heatexpansibilityofrock指岩石受热膨胀的性质。岩石是由矿物颗粒组成的，绝大多数岩石都呈结晶状态。而结晶空间格子的微粒是不断在其平衡位置附近振动的，当温度升高时，其微粒间平衡位置的距离增大，因而产生岩石的热膨胀，其结果，长度或体积增大。155岩石弹塑性elastic-plasticityofrock指岩石的一种变形特性。这一特性常与受力状态和所处的环境有关。岩石受载后，应变相应地增长，可获得岩石的应力一应变曲线。如果对岩石加载到一定值时卸载，卸载曲线不沿加载曲线返回原点。实际上，这类岩石的卸载曲线表示弹性变形和一部分不可恢复的残余变形。156岩石弹性模量elasticmodulusofrock指岩石在弹性范围内应力与应变之比。157岩石三轴压缩强度triaxialcompressivestrengthofrock指岩石试件在三向压应力作用下所能抵抗的最大轴向应力。有两种方式产生三向压缩应力(σ1、σ2、σ3)；一是使应力σ1σ2σ3，这样的试验称为真三轴压缩试验；另一种是使应力σ1σ2=σ3，这是广为采用的岩石普通三轴压缩试验方法。158岩石强度测试方法methodforrockstrengthmeasuring测定岩石物理力学性质的试验方法。通常在现场取回岩心或岩块，按照有关标准，在室内加工成规则试件，借助适当的加载设备在规定的加载速率下测定试件破坏时某截面上的极限应力。以同种岩石的一组试件的平均强度作为该种岩石的强度。159岩石强度尺寸效应sizeeffectofrockstrength在同等的试验条件下，岩石的单向抗压强度随岩石试样尺寸的增大而减小的现象。160岩石强度弱化系数weaknessfactorofrockstrength饱水状态下岩石的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比。161硬度试验hardnesstest测定物料对压、刮、剥阻力大小的试验方法。岩石的硬度取决于岩石中矿物组成的费型、含量及矿物颗粒之间的结合力。162普氏岩石硬度指数Protodyakonovcoefficientofrockstrength前苏联普罗托季雅科诺夫20世纪30年代提出普氏分级法。这一方法主要采用的分级指标为f=Rc／10，式中Rc为岩块单轴抗压强度MPa。用，值把岩石分成20个级别。163岩石硬度hardnessofrock岩石抵抗工具侵入其表面的能力指标。它是影响机械方法破碎岩石效果的基本量值。按测量方法不同，主要有刻划硬度、压入硬度和回弹硬度三种。164洛氏硬度Roc