岩石的力学性质与分级
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1、第 三 章 岩 石 的 力 学 性 质 与 分 类 学 习 目 的 : 掌 握 岩 石 和 岩 体 的 基 本 力 学 性 质 ; 掌 握 岩 体 的 分 类 方 法 , 特 别 是 RMR和 SMR方 法 ; 掌 握 现 场 评 价 指 标 的 获 取 方 法 ( RQD) ; 学 会 RMR法 在 矿 山 岩 体 分 类 中 的 具 体 应 用 。 主 要 内 容 2 矿 山 工 程 岩 体 分 类 概 述 岩 体 坚 固 性 分 级 工 程 地 质 RMR分 类 边 坡 稳 定 的 SMR分 级 岩 体 分 类 实 例 作 业 第 一 节 岩 石 ( 岩 体 ) 的 基 本 力 学 性
2、质 基 本 物 理 力 学 性 质 主 要 有 强 度 、 弹 性 、 塑 性 、 脆 性 、硬 度 、 磨 蚀 性 等 。 一 、 强 度 岩 石 的 强 度 是 指 岩 石 承 受 外 加 载 荷 的 能 力 , 即 开 始 破坏 的 极 限 临 界 应 力 值 。 岩 石 的 强 度 有 抗 拉 强 度 、 抗 剪 强 度 、抗 压 强 度 等 。单 向 抗 拉 强 度 单 向 抗 剪 强 度 单 向 抗 压 强 度 二 向 抗 压 强 度 三 向 抗 压 强 度 。 岩 体 内 存 在 节 理 等 构 造 , 它 们 的 存 在 使 强 度 降 低 ; 岩 石 的 各 向 异 性 造
3、成 加 载 方 向 不 同 , 其 强 度 也 不 同 。 二 、 弹 性 、 塑 性 和 脆 性 弹 性 大 的 岩 石 , 在 凿 岩 爆 破 时 不 易 破 坏 。 金 属 矿 山 经 常 遇 到 的 岩 石 大多 数 属 于 脆 性 岩 石 。 岩 石 的 变 形 性 质 不 仅 , 还在 三 向 受 压 或 高 温 条 件 下 , 塑 性 会 显 著 增 加 , 在 常 态 下 具有 脆 性 的 岩 石 , 在 上 述 条 件 下 也 可 能 变 成 塑 性 体 。 在 冲 击 载 荷作 用 下 , 岩 石 脆 性 会 显 著 增 加 , 如 岩 石 在 凿 岩 、 爆 破 等 冲
4、击 载荷 作 用 下 , 大 多 数 呈 脆 性 破 坏 。 三 、 硬 度 凡 是 用 刃 具 切 削 或挤 压 的 方 法 凿 岩 , 首 先 必 须 使 工 具 侵 入 岩 石 才 能 达 到 钻 进的 目 的 。 因 此 , 研 究 硬 度 具 有 重 要 意 义 。 岩 石 的 硬 度 取 决 于 岩 石 的 组 成 , 即 取 决 于 矿 物 颗 粒 的硬 度 、 形 状 、 大 小 、 晶 体 结 构 以 及 颗 粒 间 胶 结 物 的 情 况 等 ,硬 度 越 大 凿 岩 越 困 难 。 四 、 磨 蚀 性 磨 蚀 性 越 大 , 对 工 具 的 磨 损 越 大 , 对 凿 岩
5、 工 作越 不 利 。 影 响 磨 蚀 性 的 主 要 因 素 有 : ( 1) 岩 石 成 份 。 岩 石 中 石 英 的 含 量 、 粒 度 的 大 小 及 分 布 对磨 蚀 性 影 响 很 大 。 一 般 来 说 , 石 英 的 含 量 越 高 , 磨 蚀 性 越 大 。 ( 2) 岩 石 的 结 构 。 这 主 要 表 现 为 岩 石 的 不 均 匀 性 , 它 对 岩石 磨 蚀 性 有 明 显 的 影 响 。 由 于 不 同 矿 物 可 能 在 岩 石 中 形 成 软硬 相 间 的 不 均 匀 状 态 , 造 成 局 部 应 力 集 中 , 使 其 磨 蚀 性 增 大 。 ( 3)
6、岩 石 的 强 度 。 岩 石 的 强 度 越 高 , 磨 蚀 性 越 强 。 主 要 内 容 1 岩 石 ( 岩 体 ) 的 基 本 力 学 性 质 概 述 岩 体 坚 固 性 分 级 工 程 地 质 RMR分 类 边 坡 稳 定 的 SMR分 级 岩 体 分 类 实 例 作 业 续 表 参 看 王 青 主 编 采 矿 学 p59页 , 表 2-19.81cf c ( 1) 由 “ 岩 石 抗 压 强 度 ” 确 定 的 岩 体 质 量 评 分 值 R1对 照 上 表 查 出 R 1=? 对 照 上 表 查 出 R2=? %10010 LllRQD %80%100250200 岩 芯 采 取
7、 率%63 %100250157)10( RQDcm修 正 岩 芯 采 取 率 对 照 上 表 查 出 R3=?节 理 间 距 (m) 2 2 0.6 0.6 0.2 0.2 0.06 0.06评 分 值 20 15 10 8 5 对 照 上 表 查 出 R4=?说 明 评 分 值尺 寸 有 限 的 很 粗 糙 的 表 面 , 硬 岩 壁 30略 微 粗 糙 的 表 面 , 张 开 度 小 于 1mm,硬 岩 壁 25略 微 粗 糙 的 表 面 , 张 开 度 小 于 1mm,软 岩 壁 20光 滑 表 面 , 由 断 层 泥 充 填 厚 度 小 于 5mm;张 开 度 1 5mm.节 理 延 伸 超 过 数 米 10由 厚 度 大 于 5mm的 断 层 泥 充 填 的 张 开 节 理 ;张 开 度大 于 5mm的 节 理 , 节 理 延 伸 超 过 数 米 0 对 照 上 表 查 出 R 5=? 每 10m洞 长 的 流入 量 (L/min) 节 理 水 压 力 与 最大 主 应 力 的 比 值 总 的 状 态 评分值无 0 完 全 干 的 1510 125 0.5 有 严 重 地 下 水 问 题的 0 对 照 上 表 查 出 R6=? 61i iRRMR
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