普氏岩石硬度系数知识aust采矿工程Word文档下载推荐.docx

1、1.01.5含有碎石、卵石、建筑碎料和重达25kg的顽石（总体积10%以内）等杂质的肥粘土和重壤土冰碛粘土，含有重量在50kg以内的巨砾，其含量为总体积10%以内2000泥板岩不含或含有重量达10kg的顽石松 石 含有重量在50kg以内的巨砾（占体积10%以上）的冰碛石2100小于200部分用手凿工具、部分用爆破米开挖1.51.2矽藻岩和软白垩岩1800胶结力弱的砾岩1900各种不坚实的版岩2600石膏2200次坚石 凝灰岩、和浮石11002004003.5用风镐的爆破法来开挖24灰岩多孔和裂隙严重的石灰岩和介质石灰岩1200中等硬变的片岩2700中等硬变的泥灰岩2300石灰石胶结的带有卵石和

2、沉积岩的砾石4006006.0用爆破方法开挖46 风化的和有大裂缝的粘土质砂岩坚实的泥板岩2800坚实的泥灰岩2500砾质花岗岩6008008.568泥灰质石灰岩粘土质砂岩砂质云片岩硬石膏2900普 坚 石 严重风化的软弱的花岗岩、片麻岩和正长岩8001000 11.5 用爆破方法开挖 810滑石化的蛇纹岩2400致密的石灰岩含有卵石、沉积岩的碴质胶结的砾岩砂岩砂质石灰灰质片岩上一页123下一页 定额分类一 、 二类 土 壤 砂1500用尖锹开挖0.50.6砂壤土1600腐殖土泥炭600轻壤土和黄土类土用锹开挖并少数用镐开挖0.60.8潮湿而松散的黄土，软的盐渍土和碱土平均15MM以内的松散而

3、软的砾石1700含有草根的密实腐殖土1400用尖锹开挖并少数用镐开挖0.60.8含有直径在30MM以内根类的泥炭和腐殖土掺有卵石、碎石和石屑的砂和腐殖土含有卵石、或碎石杂质的胶结成块的填土含有卵石、碎石和建筑料杂质的砂壤土三 类 土 壤肥粘土其中包括石炭纪、侏罗纪的粘土和冰粘土用尖锹并同时用镐和撬棍开挖（30%）0.811.0重壤土、粗砾石、粒径为15-40MM的碎石或卵石1750干黄土和掺有碎石或卵石的自然含水量黄土1790含有直径大于30MM根类的腐殖土或泥炭掺有碎石或卵石和建筑碎料的土壤开挖方法及 工具紧固 系数普坚石白云石1000 200015.0用爆破 方法 开挖1012坚固的石灰岩

4、大理岩石灰岩质胶结的致密砾石坚固的砂质片岩特坚石粗花岗岩1200 140018.51214非常坚硬的白云岩蛇纹岩石灰质胶结的含有火成岩之卵石的砾石石英胶结的坚固砂岩粗粒正长岩具有风化痕迹的安山岩和玄武岩1400 160022.01416片麻岩非常坚固的石灰岩硅质胶结的含有火成岩之卵石的砾岩粗石岩中粒花岗岩31001600 180027.51618坚固耐用的片麻岩辉绿岩玢岩坚固的粗面岩中粒正长岩非常坚硬的细粒花岗岩33001800 200032.51820花岗岩麻岩闪长岩高硬度的石灰岩坚固的玢岩安山岩、玄武岩、坚固的负页岩2000 250046.02025高硬度的辉绿岩和闪长岩坚固的辉长岩和石英

5、岩拉长玄武岩和橄榄玄武岩大 于 2500小 于 60大 于 25：小塌方：塌方高度3m，或体积6m，或体积100m3；表1-9 按坚固性系数对岩石可钻性分级表 岩石级别坚固程度代 表 性 岩 石最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他各种特别坚固的岩石。20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。15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。10a坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿，不坚固的花岗岩。8比较坚固一般的砂岩、铁矿石6a砂质页岩，页岩质砂岩。5中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾

6、石。4a各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩。3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。2a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。1.5软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。1a软砂质粘土、砾石，黄土。0.8土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。0.6松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤。0.5流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤。0.3奥国矿物学家摩氏（Frederich Mohs）创立一种硬度表，作为评判矿物硬度的标准。最软者为滑石，最硬者为金刚石，共有十种矿物，定为十级，分别为：滑石（Talc）

7、 石膏（Gypsum） 指甲 2.5 方解石（Calcite） 铜币 3.5-4 萤石（Fluorite） 磷灰石（Apatite） 钢刀 5.5 玻璃 5.5 -6 正长石（Orthoclase） 钢锉 6.5 石英（Quartz） 黄玉（Topaz） 刚玉（Corundum） 金刚石（Diamond） 摩氏硬度表中所刊载的数字，并没有比例上的关系。例如正长石硬度6，并不表示他是方解石硬度的两倍，数字的大小仅表明硬度排行而已。当鉴定硬度时, 如果没有以上的摩氏硬度计, 可用其他东西代替,如小刀其硬度约为5.5;铜币约为3.5至4; 指甲约为2至3;玻璃硬度为6。关于矿石硬度等级的划分矿石硬度

8、等级普氏硬度系数可碎性系数可磨性系数岩石实例很软0.650.75硬花岗岩，玄武岩，含铁石英岩M. M. 普罗托齐雅科诺夫基于实际工程观察和模型试验结果，提出了天然平衡拱法分析围岩应力。此法在我国简称为普氏fk法，得到了普遍的应用。此法认为，洞室开挖后围岩一部分砂体失去平衡而向下塌落，塌落部位以上和两侧砂体，处于新的平衡状态而稳定。塌落边界轮廓呈拱形。若洞室侧围砂体沿斜面滑动，洞顶仍塌落后呈拱形。若有支撑或衬砌，作用在支撑或衬砌上的压力，便是拱圈以内塌落的砂体重量，而拱圈以外的砂体已维持自身平衡。这个拱便称为“天然平衡拱”。设洞壁铅直，把侧围三角形滑塌体内最大主应力方向视为铅直的，则天然条件下滑

9、塌斜面就会与侧壁呈45/2的夹角。由此，对散粒土体根据静力平衡的平面问题做出假定条件后，便可求出拱圈（塌落体）高度。普氏将此方法推广到岩体上，认为被许多裂隙切割的岩体也可以视为具一定凝聚力的松散体，并认为坚固系数为岩石抗压强度的1100；对fk4的岩土，按上述方法计算洞顶和洞壁的围岩压力；对fk4的岩石，则只有洞顶出现围岩压力，一般没有侧壁围岩压力。fk反映了岩土强度特性。软弱岩石fk值均小于4，土的fk值均小于1.0。对于40的浮砂及饱水淤泥，一般可按静水压力原则计算围岩压力。普氏平衡拱理论有一定优点，把塌落体的重量视为围岩压力，很直观，易理解，也有理论根据。但把所有围岩塌落体均视为拱形，便

10、有很大局限性。实际上，除一般土体外，岩体塌落体大都不呈拱形。普氏理论完全不考虑岩体结构、构造应力，特别是围岩应力重分布的影响。目前，由于长期实践，多数部门仍沿用坚固系数fk，并按fk法确定围岩塌落的拱高度，计算围岩压力。当确定岩体坚固系数时，使其带有经验性质的系数，即反映了岩体具体的地质条件，如岩性、风化破碎及构造特征等，便更符合实际。尽管如此fk法最好只用于土体和软弱岩体，对坚硬岩石的围岩应具体分析岩体结构等特征，去确定围岩压力熟悉新奥法施工的原理和技术要点；了解矿山法（爆破法）的原理及技术要点；熟悉掘进机法、盾构法的特点及适用条件；了解太沙基理论的分析方法；熟悉土体应力、地应力、应变测试和

11、弹性波测试方法及应用。15.1 散体地压的两种计算方法l 地压的普氏计算方法（1）破碎岩石强度条件的修正围岩未破碎时的强度条件：=c+tan15.1-1产生散体地压时，非弹性变形区内的岩石已被破坏，c、值有所降低，强度曲线由原来的AA/，变BB/，如图15.1-1所示，相应c、值降低为c/、/。由于降低后的c/、/很难测定，且松散岩体黏聚力很低，故可以通过原点的斜直线OD近似代替BB/，即用角相对于角的变化，反映c、的降低值c/、/。称角为“似内摩擦角”或“内阻力角”。因此，破碎岩石的强度条件近似为：=tan。式中tan=，为普氏坚固性系数，=Sc/100（Sc为岩石单轴抗压强度）。【例题1】

12、按照地压的普氏理论，破碎岩石的强度近似条件为：=tan，岩石破碎前、后的内摩擦角分为、/，关于及、/的比较，下列各项中正确的是（）。A、/；B、D、/；答案：A【例题2】当地下洞室的围岩产生散体地压时，被破坏的岩石是指（A、弹性变形区内的岩石；B、塑性变形区内的岩石；C、被软弱结构面切割成块体的围岩；D、原已破碎的围岩；B、C、D（2）平巷地压普氏计算法普氏理论即自然平衡拱理论。其主要之点是：视冒落岩体为具有一定凝聚力的松散体；巷道顶板的冒落形式呈拱形最终稳定下来，这种拱称作自然平衡拱；自然平衡拱的轮廓线是一条抛物线。 如图15.1-2所示，拱上作用有均布重力荷载q，取脱离体OM，如图15.1

13、-2（b），设M点的坐标为x、y。作用于OM上的外力有右半拱的水平推力T，垂直均布荷载q和左半半拱被截掉部分的反力R。由拱的平衡条件取MM=0普氏坚固性系数可按单轴抗压强度的百分之一，Sc/100。为了更确切的反映岩体的实际强度，可结合地下工程具体条件加以修正。【例题3】按照普氏理论，对于产生散体地压的围岩，其作用于支护结构上的压力为（A、大于拱内岩石的重量；B、等于拱内岩石的重量；C、小于拱内岩石的重量；D、以上A、B、C三种情况均有可能产生；B【例题4】关于普氏坚固性系数，下列各项中不正确的是（A、可按单轴抗压强度的百分之一；B、可按抗剪强度的百分之一；C、为了更确切的反映岩体的实际强度，

14、值可结合地下工程具体条件加以修正；D、可按抗拉强度的百分之一；B、D【例题5】自然平衡拱理论是指（ ）。A、普氏理论；B、太沙基理论；C、TBM施工理论；D、NATM施工理论；【例题6】按照普氏理论，自然平衡拱的轮轮廓线为（A、一条直线；B、一条对数线；C、一条单曲线；D、一条抛物线；D2 地压太沙基计算方法太沙基理论也把破裂岩体看成松散体。它的特点是从应力传递的概念出发，推导出作用于支架上的垂直应力计算公式。当巷道埋深不大时，支护结构的弯曲和下沉引起覆盖岩层下滑，【例题8】太沙基计算法的适用范围是（A、一般用于埋深不大的巷道地压计算；B、一般用于埋深较大的巷道地压计算；C、一般用于冲击地压计

15、算；D、一般用于变形地压的计算；从松散体理论分析围岩压力计算公式中，不难看出，产生围岩压力的根本原因，在于两种不同的土体塌落：整体塌落或土柱底部局部塌落，从而建立两种围岩压力的计算公式。当埋深较浅，土柱重量（作用力）大于土柱两侧的摩擦力和粘结力（反作用力），地层不能形成拱作用，开挖地道时所引起的应力重分布会波及到地表面，这时土体塌落是整体的塌落；当埋深较大时，土柱两侧的摩擦力和粘结力迅速增大，并大于土柱的重量，这时地层能形成拱作用，地层中应力重分布不波及地面，土柱底部局部变形或塌落便是土层压力的来源。由此不难看出，土柱理论和压力拱理论是相联系的，土柱的稳定是压力拱存在的必要条件。如果从整体来看

16、土柱不能处于稳定平衡状态，压力拱当然也不可能形成。【例题9】某地下洞室以上覆盖层为松散破碎体，按照太沙基理论，下列各项中不正确的是（A、土体塌落为整体塌落，作用于支护结构上的力由塌落土体的重量决定；B、土体塌落为局部塌落，作用于支护结构上的力由拱内塌落土体的重量决定；C、土柱重量小于两侧的摩擦力及粘结力，形成局部塌落；D、当地下洞室以上土柱处于稳定平衡时，会形成拱作用；【例题10】关于太沙基理论与自然平衡拱理论，下列说法正确的是（A、二者均为经典地压计算理论，因此可适用于各类地压的计算；B、 自然平衡拱理论考虑了冒落岩体的凝聚力，而太沙基理论则未考虑岩体粘聚力的影响；C、自然平衡拱理论适用于各种类型的散体地压的计算，而太沙基理论仅适用于埋深较浅时的散体地压的计算；D、二者是从不同的角度分析地压的产生而形成的理论，各自有其适用性和局限性，但二者不是相互独立的，而是相互联系的；