巖石硬度的分級
2021-06-11
1、按巖石的單軸抗壓強度RC分類
用巖塊單軸抗壓強度進行分類，簡單、早期，因此在工程上采用了較長的時間(普氏系數(shù))。
（一）巖石單軸抗壓強度分類(表5-1)
由于巖石點荷載試驗可在現(xiàn)場測定，數(shù)量多而簡便，所以用點荷載強度指標分類得到重視。由倫敦地質學會與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)巖石抗壓強度、工程地質條件和開挖時巖體穩(wěn)定破壞現(xiàn)象，分四類，并有相應的施工措施，見表5-3
巖石硬度分級
巖石級別
堅固程度
代表性巖石
I
最堅固
最堅固、致密、有韌性的石英巖、玄武巖和其它各種特別堅固的巖石。（f=20）
II
很堅固
很堅固的花崗巖、石英斑巖、硅質片巖、較堅固的石英巖、最堅固的砂巖和石灰?guī)r。（f=15）
III
堅固
致密的花崗巖、很堅固的砂巖和石灰?guī)r、石英礦脈、堅固的礫巖、很堅固的鐵礦石。（f=10）
IIIa
堅固
堅固的砂巖、石灰?guī)r、大理石、白云巖、黃鐵礦、不堅固的花崗巖。（f=8）
IV
比較堅固
一般的砂巖、鐵礦石。（f=6）
IVa
比較堅固
砂質頁巖、頁巖質砂巖。（f=5）
V
中等堅固
堅固的泥質頁巖、不堅固的砂巖和石灰?guī)r、軟礫石。（f=4）
Va
中等堅固
各種不堅固的頁巖、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、破碎的砂巖和石質土壤。（f=2）
VIa
比較軟
碎石質土壤，破碎的頁巖，粘結成塊的礫石、碎石，堅固的煤，硬化的粘土。（f=1.5）
VII
軟
軟致密粘土、較軟的煤、堅固的沖擊土層、粘土質土壤。（f=1）
VIIa
軟
軟砂質粘土、礫石，黃土。（f=0.8）
VIII
土狀
腐殖土，泥煤，軟沙質土壤，濕砂。（f=0.6）
IX
松散的
砂，山礫堆積，細礫石，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）
人們在長期的實踐中認識到，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固。因此人們就用巖石的堅固性這個概念來表示巖石在破碎時的難易程度。
堅固性大小用堅固性系數(shù)來表示又叫硬度系數(shù)，也叫普氏硬度系數(shù)（f值）。
堅固性系數(shù)f=R/100(R單位 Kg/cm2) R-巖石標準試樣的單向極限抗壓強度值。如：
① 極堅固巖石f=15~20（堅固的花崗巖、石英巖、石灰?guī)r等）
② 堅固巖石f=8~10（不堅固的花崗巖，堅固的砂巖等）
③ 中等堅固巖石f=4~6（普通砂巖，鐵礦等）
④ 不堅固巖石f=0.8~3（如黃土，僅為0.3）
礦巖的堅固性也是一種抵抗外力的性質，但它與礦巖的強度卻是兩種不同的概念。強度是指礦巖
抗壓縮、拉伸、彎曲及剪切等單向作用的性能，而堅固性所抵抗的外力卻是一種綜合的外力（如抵抗鍬、鎬、機械破碎，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級標準的莫氏硬度計確定，后來因為出現(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上進行。
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，它是由風化產(chǎn)物、火山物質、有機物質等碎屑物質在常溫常壓下經(jīng)過搬運、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都要經(jīng)過搬運過程，然后在合適的環(huán)境中沉積下來，經(jīng)過漫長的壓實作用，石化成堅硬的沉積巖。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、風化侵蝕：在河流上的大石頭，經(jīng)年累月被侵蝕風華，逐漸崩解成小的泥沙、碎屑。2、搬運：這些碎屑被水流從上游搬運到下游。3、堆積：下游流速減緩，搬運力減小，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，時間久了，底下的沉積物被壓得較緊實。5、膠結：地下水經(jīng)過沉積物的孔隙，帶來的礦物質填滿孔隙，使巖石碎屑顆粒緊緊膠結在一起，形成沉積巖。6、露出：沉積在海底的沉積巖層在板塊運動的推擠下拱出海面，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)過結晶作用形成的巖石。因為它形成的條件和沉積巖差別很大，因此它的特點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，由于后來地質環(huán)境和物理化學條件的變化，在固態(tài)情況下發(fā)生了礦物組成調整、結構構造改變甚至化學成分的變化，從而形成一種新的巖石，這種巖石被稱為變質巖。變質巖是大陸地殼中最主要的巖石類型之一。變質巖又分板巖、片巖、片麻巖、大理石。變質巖的形成：1、為變質前的巖層：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)生變質作用。3、變質成新巖石：巖石里分散排布的礦物結晶會呈規(guī)矩排列，或生出新礦物來，而變成各種新的變質巖。
在全球陸地表面，沉積巖覆蓋了75%，巖漿巖和變質巖占陸地面積1/4。但是到了地下深處，沉積巖逐漸變成了少數(shù)民族。在整個地殼中，沉積巖只占地殼體積的8%，變質巖占了27%，剩下的65%都是巖漿巖。
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