【正文】 由于壓實(shí)的主壓力體的繼續(xù)發(fā)展，使巖石向自由面方向剪切而產(chǎn)生較大顆粒的剪切體。鋼粒鉆進(jìn)和金剛石鉆進(jìn)的碎巖方式可視為此種方式。硬質(zhì)合金鉆進(jìn)時(shí)以這種方式為主 。與此同時(shí)在鉆頭回轉(zhuǎn)力 PX地作用下，使切削具前面的巖石產(chǎn)生破碎。 (3)當(dāng)載荷不足以產(chǎn)生大剪切時(shí)，則只能在巖石中產(chǎn)生壓裂作用，形成一些裂隙 (4)載荷過小時(shí)，只是在巖石表面形成一些微小裂紋，甚至只發(fā)生彈性變形．因此 破碎效果極差 。 巖石級(jí)別 鉆進(jìn)時(shí)效指標(biāo) 代 表 性 巖 石 舉 例 統(tǒng)計(jì)效率， m／ h 金剛石 硬合金 鋼粒 1～ 4 粉砂質(zhì)泥巖 ， 碳質(zhì)頁巖 ， 粉砂巖 ， 中粒砂巖 ， 透閃巖 ， 煌斑巖 5 ～ 硅化粉砂巖 ， 滑石透閃巖 ， 橄欖大理巖 ， 白色大埋巖 ， 石英閃長(zhǎng)玢巖 ， 黑色片巖 ， 透輝石大理巖 ， 大理巖 6 ～ 黑色角閃斜長(zhǎng)片麻巖 ， 白云斜長(zhǎng)片麻巖 ， 石英白云石大理巖 ， 黑云母大理巖 ， 白云巖 ， 蝕變角閃閃長(zhǎng)巖 ， 角閃交粒巖 ， 角閃巖 ，黑云石英片巖 ， 角巖 ， 透輝石榴石矽卡巖 ， 黑云白云石大理巖 7 ～ 白云斜長(zhǎng)片麻巖 ， 石英白云石大理巖 ， 透輝石化閃長(zhǎng)玢巖 ， 混合巖化淺粒巖 ， 黑云角閃斜長(zhǎng)巖 ， 透輝石巖 ， 白云石大理巖 ， 蝕變石英閃長(zhǎng)玢巖 ， 石英閃長(zhǎng)玢巖 ， 黑云母石英片巖 8 ～ 花崗巖 ， 矽卡巖化閃長(zhǎng)玢巖 ， 石榴石矽卡巖 ， 石英閃長(zhǎng)斑巖 ， 石英角閃巖 ， 黑云母斜長(zhǎng)角閃巖 ， 混合偉晶巖 ， 黑云母花崗巖 ， 斜長(zhǎng)閃長(zhǎng)巖 ， 斜長(zhǎng)角閃巖 ， 混合片麻巖 ， 凝灰?guī)r ， 混合淺粒巖 9 ～ 混合巖化淺粒巖 ， 花崗巖 ， 斜長(zhǎng)角閃巖 ， 混合閃長(zhǎng)巖 ， 斜長(zhǎng)角閃巖 ， 鉀長(zhǎng)偉晶巖 ， 橄欖巖 ， 斜長(zhǎng)混合巖 ， 閃長(zhǎng)玢巖 ， 石英閃長(zhǎng)玢巖 ， 似斑狀花崗巖 ， 斑狀花崗閃長(zhǎng)巖 10 ～ 硅化大理巖 ， 矽卡巖 ， 混合斜長(zhǎng)片麻巖 ， 鈉長(zhǎng)斑巖 ， 鉀長(zhǎng)偉晶巖 ，斜長(zhǎng)角閃巖 ， 長(zhǎng)英質(zhì)混合巖化角閃巖 ， 斜長(zhǎng)巖 ， 花崗巖 ， 石英巖 ，硅質(zhì)凝灰砂礫巖 ， 英安質(zhì)角礫熔巖 11 ～ 凝灰?guī)r ， 熔凝灰?guī)r ， 石英角巖 ， 英安巖 12 石英角巖 ， 玉髓 ， 熔凝灰?guī)r ， 純石英巖 巖土破碎的基本理論 對(duì)于巖石破碎過程的解釋，概括起來可以得出以下的基本概念， (1)巖石破碎過程的發(fā)展，不是隨載荷的增加而平穩(wěn)地進(jìn)行的，而是當(dāng)載荷達(dá)到某一值后，發(fā)生突然的侵入破碎。 大拇指刻劃 l一 3級(jí)． 鐵刀刻劃 3— 4級(jí)． 普通鋼刀刻劃 4一 5級(jí)． 銼刀刻劃 5— 6級(jí)， 合金刀刻劃 7— 8級(jí)． 實(shí)際鉆進(jìn)速度法 就是在規(guī)定的設(shè)備工具和技術(shù)規(guī)范條件下進(jìn)行實(shí)際鉆進(jìn)，以得到的純鉆進(jìn)速度 (機(jī)械鉆速 )作為巖石的可鉆性分級(jí)的指標(biāo)。 刻劃對(duì)比法 ： 是一種通過工具刻劃巖石的表面來粗略判別巖石的可鉆性的方法。研究認(rèn)為，在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，對(duì)巖石可鉆性起決定作用的巖石的研磨硬度和抗剪強(qiáng)度，所以，有研究人員提出用巖石的抗壓入硬度、研磨性和塑性系數(shù)來綜合反映巖石的可鉆性。在使用一定類型的鉆頭破碎某種巖石時(shí)，如果鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)選擇適當(dāng)， 孔底清潔適宜，就能實(shí)現(xiàn)快速優(yōu)質(zhì)鉆進(jìn)，取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。如脈動(dòng)載荷（比如沖擊鉆進(jìn)）破碎堅(jiān)硬的脆性巖石的效率高而能量消耗大；靜載荷（比如回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)）破碎軟的塑性巖石的效率高而能量消耗小。破碎、裂隙發(fā)育的地層，孔壁不穩(wěn)定地層，巖石的可鉆性都差，即難以鉆進(jìn)或者說鉆進(jìn)效率低。巖石的彈塑性影響著碎巖工具下的巖石變形及裂紋發(fā)展導(dǎo)致破碎的特征。 影響巖石可鉆性的因素主要有 ： 巖石的物理力學(xué)性質(zhì)： 巖石的礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造、巖石的密度、孔隙度、含水性及透水性、巖石的硬度、彈塑性及研磨性。巖石的可鉆性及其分級(jí)在鉆進(jìn)生產(chǎn)中極為重要，它是合理選擇鉆進(jìn)方法、鉆頭結(jié)構(gòu)及鉆進(jìn)工藝參數(shù)的依據(jù)，同時(shí)也是制定鉆進(jìn)生產(chǎn)定額和編制生產(chǎn)計(jì)劃的基礎(chǔ)。一般情況下，巖石的表面干燥時(shí)，摩擦系數(shù)大；表面濕潤(rùn)時(shí)，摩擦系數(shù)??；當(dāng)有表面活性劑或乳化液時(shí)，因其潤(rùn)滑作用強(qiáng)而使摩擦系數(shù)變小。說明工具的滑動(dòng)速度有一極限，而不同的巖石的極限值有所不同，工具的磨損率急劇增加主要是由于工具在摩擦力作用下，其溫度急劇升高達(dá)到臨界值而造成的。 只有在單位面積上的正壓力達(dá)到巖石的硬度時(shí)動(dòng)摩擦系數(shù)才穩(wěn)定或略有降低。粉砂巖的粒度比砂巖小得多，因而其研磨性也小于砂巖。 一般碎屑巖石的膠結(jié)物愈弱、孔隙率愈大、顆粒愈粗、棱角愈尖銳則其表面愈粗糙，巖石的研磨性增強(qiáng)。 對(duì)于碎屑巖來講，它與晶質(zhì)巖石的主要區(qū)別在于它的膠結(jié)物的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)對(duì)研磨性有顯著的影響，尤其是石英砂巖和粉砂巖。 動(dòng)載荷一般用于破碎強(qiáng)度大、硬度大的和低塑性的巖石 巖石的研磨性 ： 巖石磨損切削具的能力稱為巖石的研磨性 影響巖石研磨性的因素 ： 一般隨著巖石中的造巖礦物的顯微硬度、堅(jiān)硬礦物碎屑和顆粒的含量與粒度、巖石的壓入硬度、孔隙率、非均質(zhì)性等指標(biāo)的增高，巖石的研磨性增高。 外加載荷的作用速度 。 巖石受到的應(yīng)力狀態(tài) 。這說明了在垂直于巖石層理方向上鉆進(jìn)比較容易。 層理對(duì)巖石的硬度的影響恰恰與對(duì)強(qiáng)度的影響相反，在垂直于層理方向上的硬度最小，而平行于層理方向上的硬度最大。 當(dāng)膠結(jié)物成分相同時(shí)，巖石中石英及其它礦物或碎屑的含量越多時(shí)，則巖石的硬度也就越大；當(dāng)組成巖石的碎屑或礦物成分相同時(shí)，膠結(jié)物的硬度越大，則巖石的硬度也就越大； 對(duì)于碎屑巖，當(dāng)膠結(jié)物成分相同時(shí)，膠結(jié)形式不同時(shí)，巖石的硬度也不相同，一般基底膠結(jié)的巖石最硬，接觸膠結(jié)的巖石次之，充填膠結(jié)的巖石最軟。一般認(rèn)為，巖石的組合硬度對(duì)鉆進(jìn)時(shí)巖石破碎的速度起重大影響，而礦物顆粒的硬度，對(duì)鉆進(jìn)過程中工具的磨損有顯著的影響。因?yàn)楣ぞ邔?duì)孔底巖石的破碎方式，在大多數(shù)情況下是局部破碎 注意 ： 巖石硬度指的是巖石的組合硬度或膠結(jié)硬度，而不是巖石中某一礦物的硬度。 巖石的硬度與抗壓強(qiáng)度有一定的聯(lián)系，但又有很大的區(qū)別 。如花崗巖，隨著溫度的上升，其抗壓強(qiáng)度下降，在小于 500℃ 時(shí)下降幅度較大，而大于 500℃ 后，下降幅度較小。 介質(zhì)對(duì)巖石強(qiáng)度的影響，主要取決于巖石中的孔隙和原始裂隙的狀況以及組成礦物的親水性和水的物理化學(xué)性質(zhì)。 濕度和溫度的影響 :由于巖石可吸附水，而水會(huì)從巖石連結(jié)力弱的地方－主要是交界面孔隙或細(xì)微的裂隙侵入到表層的深處，降低了巖石顆粒表面的自由表面能，削弱了顆粒之間的作用力，使巖石的強(qiáng)度降低。當(dāng)外力作用時(shí)，如果外力引起的應(yīng)力增長(zhǎng)速度超過了物體內(nèi)部因松弛而引起的應(yīng)力減弱速度，則外力作用速度的增大將會(huì)引起巖石強(qiáng)度地提高。 外加載荷的作用速度 :巖石的強(qiáng)度與其內(nèi)部應(yīng)力的增長(zhǎng)速度或外加載荷的作用速度有關(guān)。 巖石所處的應(yīng)力狀態(tài) :在雙向應(yīng)力和多向應(yīng)狀態(tài)下，巖石的抗壓強(qiáng)度高于單向應(yīng)力狀態(tài)下巖石的強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，巖石的抗剪強(qiáng)度約為其抗壓強(qiáng)度的 1/5～1/11，巖石的抗彎強(qiáng)度約為其抗壓強(qiáng)度的 1/5～ 1/12，巖石的抗拉強(qiáng)度僅為巖石抗壓強(qiáng)度的 1/10～ 1/15。在單向應(yīng)力狀態(tài)下，巖石的強(qiáng)度一般有下列規(guī)律：抗壓強(qiáng)度＞抗剪強(qiáng)度＞抗彎強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度。如細(xì)粒橄欖玄武巖的強(qiáng)度高達(dá) 500MPa,而玄武質(zhì)熔巖的強(qiáng)度卻降低到 30～ 150MPa. 破碎巖石的工藝技術(shù)方面的因素。 在外力地作用下，應(yīng)力集中首先出現(xiàn)存巖石結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的缺陷部位，從而使巖石首失在這些缺陷處產(chǎn)生局部破碎，降低了巖石的強(qiáng)度。 巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造方面的缺陷 :巖石的孔隙、層理、節(jié)理等可以看成是巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造方面的缺陷。 巖石的層理 :層理對(duì)于巖石強(qiáng)度的影響表現(xiàn)為巖石的強(qiáng)度有明顯的各向異性。 巖石的容重和孔隙率 :同一種巖石，當(dāng)孔隙率增加時(shí)，其容重降低，強(qiáng)度降低。沉積巖的膠結(jié)物的含量越多時(shí)，則膠結(jié)物對(duì)巖石的強(qiáng)度影響越大，而被膠結(jié)的巖石碎屑或礦物成分對(duì)巖石強(qiáng)度的影響越小。碳酸類巖石中方解石含量增加，則巖石的強(qiáng)度降低。巖石的內(nèi)摩擦力是顆粒之間的原始狀態(tài)即將被破壞而產(chǎn)生位移時(shí)的摩擦力。 強(qiáng)度 ： 巖石的強(qiáng)度是指巖石在各種外力作用下 (如拉、壓、剪、彎 )，抵抗破碎的能力稱為巖石的強(qiáng)度。如流沙，鉆進(jìn)時(shí)極易造成孔壁坍塌。當(dāng)鉆孔穿過接近地表的松散巖石后，易造成孔壁坍塌，應(yīng)立即下套管或采取其它有效措施護(hù)壁。因此，此類巖石埋藏越深，強(qiáng)度越大。在完全干燥或被水飽和時(shí)，顆粒之間實(shí)際上沒有聯(lián)結(jié)力，但有一定的內(nèi)摩擦力存在。穿過這類巖石時(shí)，通常采用低失水量泥漿或?qū)妆诳s徑無影響的沖洗液。用泥漿洗孔時(shí)，一般其孔壁穩(wěn)定。它具有較高塑性、較低強(qiáng)度和不大的研磨性。 只是在那些裂隙發(fā)育引起掉塊和沖洗液強(qiáng)烈漏失的孔段才要求護(hù)壁堵漏。 （ 4） 、巖石的內(nèi)聚性 ： 巖石內(nèi)部顆粒聯(lián)系的緊密和強(qiáng)弱程度稱為巖石的內(nèi)聚性。組成巖石的礦物的比重越大，巖石的比重也越大；巖石的風(fēng)化程度越重，巖石的比重就越輕。 （ 1） 巖石的密度 ： 是指巖樣質(zhì)量 m與其總體積 V之比。通常也稱為物理性質(zhì)或物理－地質(zhì)性質(zhì)。片理會(huì)引起巖石的各向異性。所謂片理就是巖石沿平行平面分裂為薄片的能力。在這種情況下層理不明顯，礦物排列無一定規(guī)律。層理導(dǎo)致巖石的各向異性。層理反映巖石在其垂直方向上成分的變化。 沉積巖經(jīng)常具有層狀構(gòu)造。 碎屑巖的膠結(jié)形式主要有三種 (圖 — 2)；碎屑顆粒彼此不接觸，顆粒周圍被膠結(jié)物布滿，稱為基底膠結(jié)；碎屑顆粒相互接觸，碎屑之間為膠結(jié)物充填，稱為充填膠結(jié)；碎屑顆粒接觸處才有膠結(jié)物存在，而碎屑之間留有空隙，稱為接觸膠結(jié)。 沉積巖的成因廣泛，因而其結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜