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巖石硬度的分級

發(fā)布時(shí)間：2021-05-14

1、按巖石的單軸抗壓強(qiáng)度RC分類

用巖塊單軸抗壓強(qiáng)度進(jìn)行分類，簡單、早期，因此在工程上采用了較長的時(shí)間(普氏系數(shù))。

（一）巖石單軸抗壓強(qiáng)度分類(表5-1)

由于巖石點(diǎn)荷載試驗(yàn)可在現(xiàn)場測定，數(shù)量多而簡便，所以用點(diǎn)荷載強(qiáng)度指標(biāo)分類得到重視。由倫敦地質(zhì)學(xué)會(huì)與Franklin等人提出，

（一）斯梯尼(Stini)分類

根據(jù)巷道圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行分類，如表5-2所示。

（二）前蘇聯(lián)巴庫地鐵分類

根據(jù)巖石抗壓強(qiáng)度、工程地質(zhì)條件和開挖時(shí)巖體穩(wěn)定破壞現(xiàn)象，分四類，并有相應(yīng)的施工措施，見表5-3

巖石硬度分級

巖石級別

堅(jiān)固程度

代表性巖石

I

最堅(jiān)固

最堅(jiān)固、致密、有韌性的石英巖、玄武巖和其它各種特別堅(jiān)固的巖石。（f=20）

II

很堅(jiān)固

很堅(jiān)固的花崗巖、石英斑巖、硅質(zhì)片巖、較堅(jiān)固的石英巖、最堅(jiān)固的砂巖和石灰?guī)r。（f=15）

III

堅(jiān)固

致密的花崗巖、很堅(jiān)固的砂巖和石灰?guī)r、石英礦脈、堅(jiān)固的礫巖、很堅(jiān)固的鐵礦石。（f=10）

IIIa

堅(jiān)固

堅(jiān)固的砂巖、石灰?guī)r、大理石、白云巖、黃鐵礦、不堅(jiān)固的花崗巖。（f=8）

IV

比較堅(jiān)固

一般的砂巖、鐵礦石。（f=6）

IVa

比較堅(jiān)固

砂質(zhì)頁巖、頁巖質(zhì)砂巖。（f=5）

V

中等堅(jiān)固

堅(jiān)固的泥質(zhì)頁巖、不堅(jiān)固的砂巖和石灰?guī)r、軟礫石。（f=4）

Va

中等堅(jiān)固

各種不堅(jiān)固的頁巖、致密的泥灰?guī)r。（f=3）

VI

比較軟

軟弱頁巖、很軟的石灰?guī)r、白堊、鹽巖、石膏、無煙煤、破碎的砂巖和石質(zhì)土壤。（f=2）

VIa

比較軟

碎石質(zhì)土壤，破碎的頁巖，粘結(jié)成塊的礫石、碎石，堅(jiān)固的煤，硬化的粘土。（f=1.5）

VII

軟

軟致密粘土、較軟的煤、堅(jiān)固的沖擊土層、粘土質(zhì)土壤。（f=1）

VIIa

軟

軟砂質(zhì)粘土、礫石，黃土。（f=0.8）

VIII

土狀

腐殖土，泥煤，軟沙質(zhì)土壤，濕砂。（f=0.6）

IX

松散的

砂，山礫堆積，細(xì)礫石，松土，開采下來的煤。（f=0.5）

X

流沙狀

流沙，沼澤土壤，含水黃土和其它含水土壤。（f=0.3）

人們在長期的實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到，有些巖石不容易破壞，有一些則難以破碎，難以破碎的巖石一般也難以鑿巖，難以爆破，則它們的硬度也比較大，概括地說就是比較堅(jiān)固。因此人們就用巖石的堅(jiān)固性這個(gè)概念來表示巖石在破碎時(shí)的難易程度。

堅(jiān)固性大小用堅(jiān)固性系數(shù)來表示又叫硬度系數(shù)，也叫普氏硬度系數(shù)（f值）。

堅(jiān)固性系數(shù)f=R/100(R單位 Kg/cm2) R-巖石標(biāo)準(zhǔn)試樣的單向極限抗壓強(qiáng)度值。如：

①　極堅(jiān)固巖石f=15~20（堅(jiān)固的花崗巖、石英巖、石灰?guī)r等）

②　堅(jiān)固巖石f=8~10（不堅(jiān)固的花崗巖，堅(jiān)固的砂巖等）

③　中等堅(jiān)固巖石f=4~6（普通砂巖，鐵礦等）

④　不堅(jiān)固巖石f=0.8~3（如黃土，僅為0.3）

礦巖的堅(jiān)固性也是一種抵抗外力的性質(zhì)，但它與礦巖的強(qiáng)度卻是兩種不同的概念。強(qiáng)度是指礦巖

抗壓縮、拉伸、彎曲及剪切等單向作用的性能，而堅(jiān)固性所抵抗的外力卻是一種綜合的外力（如抵抗鍬、鎬、機(jī)械破碎，炸藥的綜合作用力）。

莫氏硬度

陶瓷及礦物材料常用的劃痕硬度叫做莫氏硬度，它只表示硬度由小到大的順序，不表示軟硬的程度。后面的礦物可以劃破前面礦物的表面。一般莫氏硬度按10級標(biāo)準(zhǔn)的莫氏硬度計(jì)確定，后來因?yàn)槌霈F(xiàn)了一些人工合成的硬度大的材料，又將莫氏硬度分為15級。

維氏硬度

在陶瓷材料的研究中，精確測定材料的硬度，通常在維氏顯微硬度計(jì)上進(jìn)行。

巖石分級

巖石可分三大類：1、巖漿巖（噴出巖）2、沉積巖 3、變質(zhì)巖

1、巖漿巖主要有：花崗巖、安山巖、閃長巖、流紋巖、玄武巖、輝長巖等。

2、沉積巖主要有：石英砂巖、石灰礫巖、泥鐵巖、白云巖、泥巖、石膏等。

3、變質(zhì)巖主要有：片麻巖、綠泥石片巖、千枚巖、大理巖、云母片巖等。

雖然巖石的面貌是千變?nèi)f化的，但是從它們的形成環(huán)境，也就是從成因上來劃分，可以把巖石分為三大類：沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖

1、沉積巖：沉積巖是在地表或近地表不太深的地方形成的一種巖石類型，它是由風(fēng)化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)等碎屑物質(zhì)在常溫常壓下經(jīng)過搬運(yùn)、沉積和石化作用，最后形成的巖石。不論哪種方式形成的碎屑物質(zhì)都要經(jīng)過搬運(yùn)過程，然后在合適的環(huán)境中沉積下來，經(jīng)過漫長的壓實(shí)作用，石化成堅(jiān)硬的沉積巖。沉積巖依照沉積物顆粒的大小又分礫巖、砂巖、頁巖、石灰?guī)r。沉積巖的形成：1、風(fēng)化侵蝕：在河流上的大石頭，經(jīng)年累月被侵蝕風(fēng)華，逐漸崩解成小的泥沙、碎屑。2、搬運(yùn)：這些碎屑被水流從上游搬運(yùn)到下游。3、堆積：下游流速減緩，搬運(yùn)力減小，巖石碎屑便沉積下來。4、壓密：新的沉積物壓在舊的沉積物上，時(shí)間久了，底下的沉積物被壓得較緊實(shí)。5、膠結(jié)：地下水經(jīng)過沉積物的孔隙，帶來的礦物質(zhì)填滿孔隙，使巖石碎屑顆粒緊緊膠結(jié)在一起，形成沉積巖。6、露出：沉積在海底的沉積巖層在板塊運(yùn)動(dòng)的推擠下拱出海面，露出地表。

2、巖漿巖：巖漿巖也叫火成巖，是在地殼深處或上地幔中形成的巖漿，在侵入到地殼上部或者噴出地表冷卻凝固并經(jīng)過結(jié)晶作用形成的巖石。因?yàn)樗纬傻臈l件和沉積巖差別很大，因此它的特點(diǎn)也與沉積巖明顯不同。巖漿巖又分安山巖、玄武巖、花崗巖。有地底巖漿冷卻凝固形成。由于巖漿成分和冷卻方式不同，便形成不同的火成巖。巖漿巖的形成：1、安山巖：巖漿由火山口噴出地面，快速冷卻形成。2、玄武巖：巖漿經(jīng)由緩和噴發(fā)漫流而出，逐漸冷凝形成的。3、花崗巖：巖漿并不噴出地面，而是在地下慢慢冷卻形成的。

3、變質(zhì)巖：在地殼形成和發(fā)展過程中，早先形成的巖石，包括沉積巖、巖漿巖，由于后來地質(zhì)環(huán)境和物理化學(xué)條件的變化，在固態(tài)情況下發(fā)生了礦物組成調(diào)整、結(jié)構(gòu)構(gòu)造改變甚至化學(xué)成分的變化，從而形成一種新的巖石，這種巖石被稱為變質(zhì)巖。變質(zhì)巖是大陸地殼中最主要的巖石類型之一。變質(zhì)巖又分板巖、片巖、片麻巖、大理石。變質(zhì)巖的形成：1、為變質(zhì)前的巖層：由于沉積或火山作用，堆積出一層層巖層。2、擠壓巖層：在強(qiáng)大壓力和摩擦力作用下，產(chǎn)生溫度和壓力，使得深埋在地下巖石發(fā)生變質(zhì)作用。3、變質(zhì)成新巖石：巖石里分散排布的礦物結(jié)晶會(huì)呈規(guī)矩排列，或生出新礦物來，而變成各種新的變質(zhì)巖。

在全球陸地表面，沉積巖覆蓋了75%，巖漿巖和變質(zhì)巖占陸地面積1/4。但是到了地下深處，沉積巖逐漸變成了少數(shù)民族。在整個(gè)地殼中，沉積巖只占地殼體積的8%，變質(zhì)巖占了27%，剩下的65%都是巖漿巖。

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