【正文】 征，因此破壞所耗能量多。 03:26 15 1 巖石性質(zhì)與分級 —— 動力學(xué)特性 ?爆破動載特點 ① 沖擊荷載作用形成應(yīng)力場與巖石性質(zhì)有關(guān)；靜載則無關(guān)。 ? 爆源近區(qū)沖擊波作用下巖石應(yīng)變率 1011/s。相對于靜載強度分別提高了 17%和 55%。 ? 如：輝長巖試件靜力抗壓強度： 180MPa；當(dāng)動力加載速度（加載至試件破壞的時間）為 30S時抗壓強度增大至 210MPa。 ? 用變形過程中的平均加載率或平均應(yīng)變率來判別。 巖石的主要力學(xué)特性 03:26 1 巖石性質(zhì)與分級 —— 動力學(xué)特性 ?動靜載界定 ? 巖石承受荷載分：動載、靜載，不同荷載方式下，巖石表現(xiàn)出力學(xué)特性不同。 （ 3）彈性模量 E ? 巖石在彈性變形范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變之比。 2. 單軸抗拉強度：巖石試件在單軸拉力下發(fā)生破壞時的極限強度。 巖石的主要力學(xué)特性 03:26 10 巖石的主要力學(xué)特性 03:26 11 線性彈性變形 非線性彈性變形 塑性屈服變形 延性破壞 比例極限 脆性破壞 彈性變形區(qū) 塑性變形區(qū) ??巖石的主要力學(xué)特性 03:26 12 （ 2）巖石的強度特征 ? 巖石強度 是指巖石在受外力作用發(fā)生破壞前所能承受的最大應(yīng)力，是衡量巖石力學(xué)性質(zhì)的主要指標(biāo)。 ? 巖石因其成分、結(jié)晶、結(jié)構(gòu)等的特殊性，它不像一般固體材料那樣有明顯的屈服點，而是在所謂的彈塑性范圍內(nèi)呈現(xiàn)彈性和塑性，甚至在彈性變形一開始就呈現(xiàn)出塑性變形。 2）塑性 ：當(dāng)巖石所受外力解除后，巖石沒能恢復(fù)原狀而留有一定殘余變形的性能。s ，為此特研制了爆速達(dá) 4500m/s以上、裝藥密度1260kg/m3的專用水膠炸藥，替代普通乳化炸藥，才獲得良好的爆破掘進(jìn)效果。 ? 通常認(rèn)為選用的炸藥波阻抗若與巖石波阻抗相匹配 (接近一致 )，則能取得較好的爆破效果。 ? 波在巖石中傳播速度與巖石種類有關(guān)。 名稱 風(fēng)化特征 未風(fēng)化 結(jié)構(gòu)構(gòu)造未變，巖質(zhì)新鮮 微 風(fēng)化 結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物色澤基本未變，部分裂隙面有鐵錳質(zhì)渲染 弱 風(fēng)化 結(jié)構(gòu)構(gòu)造部分破壞，礦物色澤較明顯變化，裂隙面出現(xiàn)風(fēng)化礦物或存在風(fēng)化夾層 強 風(fēng)化 結(jié)構(gòu)構(gòu)造大部分破壞，礦物色澤明顯變化，長石、云母等多風(fēng)化成次生礦物 全 風(fēng)化 結(jié)構(gòu)構(gòu)造全部破壞，礦物成分除石英外，大部分風(fēng)化成土狀 A 巖石物理性質(zhì) 03:26 7 （ 5） 波阻抗 ： 巖石中縱波波速 C與巖石密度 ρ的乘積 。所以，同一種巖石常常由于風(fēng)化程度的不同，其物理力學(xué)性質(zhì)差異很大 。 A 巖石物理性質(zhì) 03:26 6 （ 4） 風(fēng)化程度 ： 巖石在地質(zhì)內(nèi)營力和外營力的作用下發(fā)生破壞疏松的程度 。 ? 巖石含水率增大時，往往導(dǎo)致其堅固性的降低，降低程度因巖石而異。 A 巖石物理性質(zhì) 03:26 5 ? （ 3） 含水率 和 透水性 ： ? 巖石中水的重量與固體物質(zhì)重量的比稱為巖石的 含水率 W，常用百分率表示。常見巖石的孔隙率一般在 ％～ 30％之間。 ? 孔隙比 指巖石中孔隙的體積和巖石實體體積之比。m 3)，來估算標(biāo)準(zhǔn)拋擲爆破的 單位用藥量值 。巖石密度大，其容重也大，巖石的強度和抵抗爆破作用的能力也增強，破碎和移動巖石所耗費的能量也增加。 γ = G /V 式中 γ —— 巖石的堆積密度， N/m3； G—— 巖石的重量， N； V—— 巖石的體積， m3。測定容重時，巖石體積包括巖石中孔隙體積，巖石的重量包括空隙中自然狀態(tài)下的水重。 ? 用來定量評價巖石物理力學(xué)性質(zhì)的參數(shù)有 100多個，但與爆破有關(guān)的主要參數(shù)，一般來說有 10多個。1 ? 巖石介質(zhì)對爆破作用的抵抗能力 與 其性質(zhì)有關(guān)。巖石基本性質(zhì)從根本上說決定于其 生成條件、礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造狀態(tài)和后期地質(zhì)營造作用 。 巖石基本性質(zhì) 03:26 巖石基本性質(zhì) 2 ? A 巖石物理性質(zhì) ： ? 密度（密度、堆積密度）、容重、孔隙率、 巖石波阻抗、巖石風(fēng)化程度、巖石的抗凍性 ? B 巖石力學(xué)性質(zhì)： ? 巖石變形特征、巖石強度特征、彈性模量、泊松比 u、巖石動態(tài)特性 03:26 3 （ 1） 堆積密度（容重） γ ：單位體積自然狀態(tài)下巖石具有的重量。如果不包括空隙內(nèi)的水重，則所得容重稱 干容重 。 ?巖石的 堆積密度 一般為 20~30KN/m3。 ?在工程實踐中常用公式 K=+(γ /2450)2(kg A 巖石物理性質(zhì) 03:26 4 （ 2） 密度 ρ 與孔隙率 η ? 密度 指巖石的顆粒質(zhì)量與所占體積之比； ? 孔隙率 指巖石中孔隙體積 (氣相、液相所占體積 )與巖石總體積之比，它常常是利用密度計算出來的。 ? 巖石的密度 ρ 一般為 14~30KN/m3。隨著孔隙率的增加，巖石中沖擊波和應(yīng)力波的傳播速度降低。 ? 巖石的 透水性 是指水在巖石中流動與轉(zhuǎn)移的性能，主要取決于巖石中孔隙的大小、數(shù)量、形狀和連通程度，常用滲透系數(shù)定量。含水率大的沉積巖，其強度可減少一半甚至更多。 一般來說 隨著風(fēng)化程度的增大，巖石的孔隙率和變形性增大，其強度和彈性性能降低 。 巖石的風(fēng)化程度用 未風(fēng)化 、 微風(fēng)化 、 弱風(fēng)化 、 強風(fēng)化 和 全風(fēng)化 劃分 。它表征了巖石對應(yīng)力波傳播阻尼作用，它直接影響炸藥爆炸后傳給巖石的總能量和傳遞效率。對于越致密越堅實的巖石，縱波速度越高，波阻抗越大；當(dāng)巖石越疏松，裂紋空隙越多，則波速越低，波阻抗越小。 A 巖石物理性質(zhì) 03:26 8 ? 例 ： 西安 — 安康線上秦嶺鐵路隧道時，遇到深埋強度超過 250MPa特硬巖，波阻抗達(dá)： 15 106kg/m2 A 巖石物理性質(zhì) 03:26 9 （ 1） 巖石的變形特征 1）彈性 ：巖石受力后發(fā)生變形，當(dāng)外力解除后恢復(fù)原狀的性能。 3）脆性 ：巖石在外力作用下，不經(jīng)顯著的殘余變形就發(fā)生破壞的性能。脆性是堅硬巖石的固有特征 （與爆破關(guān)系） 。 1. 單軸抗壓強度：巖石試件在單軸壓力下發(fā)生破壞時的極限強度。 3. 抗剪強度：巖石抵抗剪切破壞的最大能力。 （ 4）泊松比 υ ? 巖石試件單向受壓時，橫向應(yīng)變與豎向應(yīng)變之比。 ? 給出的巖石力學(xué)參數(shù)，一般為靜載作用下。 加載方式 穩(wěn)定載荷 液壓機 壓氣機 沖擊桿 爆炸沖擊 應(yīng)變率 / 1?? s? 1 0 6 10 6 ~ 1 0 4 10 4 ~ 1 0 10 10 4 1 0 4 載荷狀態(tài) 流 變 靜 態(tài) 準(zhǔn)靜態(tài) 準(zhǔn)動態(tài) 動 態(tài) 巖石的主要力學(xué)特性 03:26 13 ? 動載作用下，巖石的 動力學(xué)強度、變形模量 均比靜力學(xué)的有明顯增大。加載速度為 3S時抗壓強度增大至 280MPa。 1 巖石性質(zhì)與分級 —— 動力學(xué)特性 巖石的主要力學(xué)特性 03:26 14 1 巖石性質(zhì)與分級 —— 動力學(xué)特性 ?炸藥爆炸，產(chǎn)生爆轟波瞬間作用于巖石界面上，是一種強烈的動載 ，并以沖擊波形式向爆源周圍巖體傳播，隨著距離增大，迅速衰減為應(yīng)力波。 ? 中遠(yuǎn)區(qū)應(yīng)力波作用下巖石應(yīng)變率： 5 104/s。 ② 沖擊荷載作用時間是瞬時的，一般為毫秒級；靜載通常超過 10s，因此，應(yīng)力分布范圍大，變形與裂紋發(fā)展充分。 03:26 16 03:26 17 ? 現(xiàn) 狀 ? 巖石分級在巖石力學(xué)的發(fā)展中起著非常重要的作用，如：普氏分級、 Q指標(biāo)、 RMR等。 ? 至今，國際上沒有普遍、通用的分級方法。它用來 表示 巖石破壞的難易程度 ， 即不管外力的種類，也不管外力的是由何引起， 巖石所體現(xiàn)出來的對外力的抵抗作用是趨于一致性的 。 ?(1)按巖石堅固性分級 ?前蘇聯(lián)學(xué)者 普洛吉亞柯夫 于 20世紀(jì) 20年代提出的。 03:26 表 44 普氏巖石分級表 等級 堅實程度 巖 石 名 稱 容重（ kg/m3） 極限抗壓強度（ MPa） f值 Ⅰ 非常堅實 最堅實，致密，強韌的石英巖及 玄武巖，非常堅實的其它巖石 2800~3000