岩石分类及硬度级别.docx

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岩石分类及硬度级别

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岩石分类及硬度级别

岩石级别坚固程度代表性岩石

Ⅰ最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他

各种特别坚固的岩石。

（f=20）

Ⅱ很坚固很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩，较坚固

的石英岩，最坚固的砂岩和石灰岩.（f=15）

Ⅲ坚固致密的花岗岩，很坚固的砂岩和石灰岩，石英矿

脉，坚固的砾岩，很坚固的铁矿石.（f=10）

Ⅲa坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁

矿，不坚固的花岗岩。

（f=8）

Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石（f=6）

Ⅳa比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。

（f=5）

Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾

石。

（f=4）

Ⅴa中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.（f=3）

Ⅵ比较软软弱页岩，很软的石灰岩，白垩，盐岩，石膏，

无烟煤，破碎的砂岩和石质土壤.（f=2）

Ⅵa比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎

石，坚固的煤，硬化的粘土。

（f=1.5）

Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。

（f=1）

Ⅶa软软砂质粘土、砾石，黄土。

（f=0.8）

Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。

（f=0.6）

Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤.

（f=0.5）

Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤.

（f=0.3）A

表示矿岩的坚固性的量化指标.

人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。

难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。

因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。

坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。

坚固性系数f=R/100（R单位kg/cm2）

式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。

通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。

如：

①极坚固岩石f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等）

②坚硬岩石f=8～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等）

③中等坚固岩石f=4～6（如普通砂岩，铁矿等）

④不坚固岩石f=0.8～3（如黄土、仅为0.3）

矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。

强度是指矿岩抵抗压缩，拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。

而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。

（如抵抗锹，稿，机械碎破，炸药的综合作用力）。

岩石分类

岩石可分三大类:

1,岩浆岩{喷出岩}.2,沉积岩.3,变质岩.

3、变质岩

在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石，包括沉积岩、岩浆岩，由于后来地质环境和物理化学条件的变化，在固态情况下发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化，而形成一种新的岩石，这种岩石被称为变质岩。

变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。

变质岩又分：

板岩、片岩、片麻岩、大理岩。

变质岩的形成:

1.为变质前的岩层：

由于沉积或火山作用，堆积出一层层岩层。

2.挤压岩层：

在强大挤压和摩擦力之下，产生温度和压力，使得深埋在地底下的岩石发生变质作用。

3.变质成新岩石：

岩石里零散分布的矿物结晶会呈规矩排列，或生出新矿物来，而变成各种新的变质岩。

岩石对人类来说，并不陌生。

由动物进化为人类后的第一个时代就是石器时代。

那时，我们的祖先用石头作为与大自然作斗争的工具。

那么什么是岩石呢？

现代地质学称石头为岩石，岩石的“岩”字在古代是山崖和山穴的意思，表示山势高峻、峰岭陡峭的地势；“石”字则是指磬、碑、砚、陨星等。

自从18世纪地质学诞生以来，“岩石”一词就不再沿用古义了，我们可以给岩石下这样一个定义：

岩石是各种地质作用形成的自然历史产物，是构成地壳的基本组成单位，是由矿物及非晶质组成的，具有一定结构、构造的固态地质体。

外观上岩石是多种多样的，但从成因上看，可将所有的岩石归为三大类，即岩浆岩、沉积岩和变质岩，这就是自然界三大类岩石。

这三大类岩石在地壳中是怎样分布的呢？

在全球陆地表面，沉积岩覆盖了75%，岩浆岩和变质岩加在一起才只占陆地面积的1/4。

但是到了地下深处，沉积岩逐渐变成了“少数民族”。

在整个地壳中，沉积岩只占到地壳体积的8%，变质岩占了27%，剩下的65%都是岩浆岩。

岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象。

导致上述现象的作用称风化作用。

分为：

①物理风化作用。

主要包括温度变化引起的岩石胀缩、岩石裂隙中水的冻结和盐类结晶引起的撑胀、岩石因荷载解除引起的膨胀等。

②化学风化作用。

包括：

水对岩石的溶解作用；矿物吸收水分形成新的含水矿物，从而引起岩石膨胀崩解的水化作用；矿物与水反应分解为新矿物的水解作用；岩石因受空气或水中游离氧作用而致破坏的氧化作用。

③生物风化作用。

包括动物和植物对岩石的破坏，其对岩石的机械破坏亦属物理风化作用，其尸体分解对岩石的侵蚀亦属化学风化作用。

人为破坏也是岩石风化的重要原因。

岩石风化程度可分为全风化、强风化、弱风化和微风化4个级别。

大约在200年前，人们可能认为高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不变的特征。

可现在我们已经知道高山最终将被风化和剥蚀为平地，湖泊终将被沉积物和植被填满，沙漠会随着气候的变化而行踪不定。

地球上的物质永无止境地运动着。

暴露在地壳表面的大部分岩石都处在与其形成时不同的物理化学条件下，而且地表富含氧气、二氧化碳和水，因而岩石极易发生变化和破坏。

表现为整块的岩石变为碎块，或其成分发生变化，最终使坚硬的岩石变成松散的碎屑和土壤。

矿物和岩石在地表条件下发生的机械碎裂和化学分解过程称为风化。

由于风、水流及冰川等动力将风化作用的产物搬离原地的作用过程叫做剥蚀

地表岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学成分也不新矿物的作用称物理风化作用。

如矿物岩石的热胀冷缩、冰劈作用、层裂和盐分结晶等作用均可使岩石由大块变成小块以至完全碎裂。

化学风化作用是指地表岩石受到水、氧气和二氧化碳的作用而发生化学成分和矿物成分变化，并产生新矿物的作用。

主要通过溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式进行。

虽然所有的岩石都会风化，但并不是都按同一条路径或同一个速率发生变化。

经过长年累月对不同条件下风化岩石的观察，我们知道岩石特征、气候和地形条件是控制岩石风化的主要因素。

不同的岩石具有不同的矿物组成和结构构造，不同矿物的溶解性差异很大。

节理、层理和孔隙的分布状况和矿物的粒度，又决定了岩石的易碎性和表面积。

风化速率的差异，可以从不同岩石类型的石碑上表现出来。

如花岗岩石碑，其成分主要是硅酸盐矿物。

这种石碑就能很好地抵御化学风化。

而大理岩石碑则明显地容易遭受风化。

气候因素主要是通过气温、降雨量以及生物的繁殖状况而表现的。

在温暖和潮湿的环境下，气温高，降雨量大，植物茂密，微生物活跃，化学风化作用速度快而充分，岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层。

在极地和沙漠地区，由于气候干冷，化学风化的作用不大，岩石易破碎为棱角状的碎屑。

最典型的例子，是将矗立于干燥的埃及已35个世纪并保存完好的克列奥帕特拉花岗岩尖柱塔，搬移到空气污染严重的纽约城中心公园之后，仅过了75年就已面目全非。

地势的高度影响到气候：

中低纬度的高山区山麓与山顶的温度、气候差别很大，其生物界面貌显著不同。

因而风化作用也存在显著的差别。

地势的起伏程度对于风化作用也具普遍意义：

地势起伏大的山区，风化产物易被外力剥蚀而使基岩裸露，加速风化。

山坡的方向涉及到气候和日照强度，如山体的向阳坡日照强，雨水多，而山体的背阳坡可能常年冰雪不化，显然岩石的风化特点差别较大。

剥蚀与风化作用在大自然中相辅相成，只有当岩石被风化后，才易被剥蚀。

而当岩石被剥蚀后，才能露出新鲜的岩石，使之继续风化。

风化产物的搬运是剥蚀作用的主要体现。

当岩屑随着搬运介质，如风或水等流动时，会对地表、河床及湖岸带产生侵蚀。

这样也就产生更多的碎屑，为沉积作用提供了物质条件。

岩石在日光、水分、生物和空气的作用下，逐渐被破坏和分解为沙和泥土，称为风化作用。

沙和泥土就是岩石风化后的产物。

山地的中的岩石极为多样，差别很大，进行工程分类十分必要。

《94规范》首先按岩石强度分类，再进行风化分类。

按岩石强度分为极硬、次硬、次软和极软，列举了代表性岩石名称。

又以新鲜岩块的饱和抗压强度30MPa为分界标准。

问题在于，新鲜的末风化的岩块在现场有时很难取得，难以执行。

岩石的分类可以分为地质分类和工程分类。

地质分类主要根据其地质成因、矿物成分、结构构造和风化程度，可以用地质名称（即岩石学名称）加风化程度表达，如强风化花岗岩、微风化砂岩等。

这对于工程的勘察设计确是十分必要的。

工程分类主要根据岩体的工程性状，使工程师建立起明确的工程特性概念。

地质分类是一种基本分类，工程分类应在地质分类的基础上进行，目的是为了较好地概括其工程性质，便于进行工程评价。

为此，本次修订除了规定应确定地质名称和风化程度外，增加了岩块的“坚硬程度”、岩体的“完整程度”和“岩体基本质量等级”的划分。

并分别提出了定性和定量的划分标准和方法，可操作性较强。

岩石的坚硬程度直接与地基的承载力和变形性质有关，其重要性是无疑的。

岩体的完整程度反映了它的裂隙性，而裂隙性是岩体十分重要的特性，破碎岩石的强度和稳定性较完整岩石大大削弱，尤其对边坡和基坑工程更为突出。

本次修订将岩石的坚硬程度和岩体的完整程度各分五级，二者综合又分五个基本质量等级。

与国标《工程岩体分级标准》（GB50218-94）和《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）协调一致。

划分出极软岩十分重要，因为这类岩石不仅极软，而且常有特殊的工程性质，例如某些泥岩具有很高的膨胀性；泥质砂岩、全风化花岗岩等有很强的软化性（单轴饱和抗压强度可等于零）；有的第三纪砂岩遇水崩解，有流砂性质。

划分出极破碎岩体也很重要，有时开挖时很硬，暴露后逐渐崩解。

片岩各向异性特别显著，作为边坡极易失稳。

事实上，对于岩石地基，特别注意的主要是软岩、极软岩、破碎和极破碎的岩石以及基本质量等级为V级的岩石，对可取原状试样的，可用土工试验方法测定其性状和物理力学性质。

举例：

1花岗岩，微风化：

为较硬岩，完整，质量基本等级为Ⅱ级；

2片麻岩，中等风化：

为较软岩，较破碎，质量基本等级为Ⅳ级；

3泥岩，微风化：

为软岩，较完整，质量基本等级为Ⅳ级；

4砂岩（第三纪），微风化：

为极软岩，较完整，质量基本等级为V级；

5糜棱岩（断层带）：

极破碎，质量基本等级为V级。

岩石风化程度分为五级，与国际通用标准和习惯一致。

为了便于比较，将残积土也列在表A.0.3中。

国际标准ISO／TC182／SCl也将风化程度分为五级，并列入残积土。

风化带是逐渐过渡的，没有明确的界线，有些情况不一定能划分出五个完全的等级。

一般花岗岩的风化分带比较完全，而石灰岩、泥岩等常常不存在完全的风化分带。

这时可采用类似“中等风化-强风化’“强风化-全风化”等语句表述。

同样，岩体的完整性也可用类似的方法表述。

第三系的砂岩、泥岩等半成岩，处于岩石与土之间，划分风化带意义不大，不一定都要描述风化。

3.2.4关于软化岩石和特殊性岩石的规定，与《94规范》相同，软化岩石浸水后，其承载力会显著降低，应引起重视。

以软化系数0.75为界限，是借鉴国内外有关规范和数十年工程经验规定的。

石膏、岩盐等易溶性岩石，膨胀性泥岩，湿陷性砂岩等，性质特殊，对工程有较大危害，应专门研究，故本规范将其专门列出。

3.2.5、3.2.6岩石和岩体的野外描述十分重要，规定应当描述的内容是必要的。

岩石质量指标RQD是国际上通用的鉴别岩石工程性质好坏的方法，国内也有较多经验，《94规范》中已有反映，本次修订