岩石的物理性質都包括哪些?三、岩石的力學性質岩石的力學性質是物理性質的延伸，它在外載作用下才表現出來，通常表現為岩石抵抗變形和破壞的能力，如強度、硬度、彈性、脆性、塑性和研磨性等，今天小編就來說說關于岩石的物理性質都包括哪些?下面更多詳細答案一起來看看吧!

岩石的物理性質都包括哪些

三、岩石的力學性質

岩石的力學性質是物理性質的延伸，它在外載作用下才表現出來，通常表現為岩石抵抗變形和破壞的能力，如強度、硬度、彈性、脆性、塑性和研磨性等。

（一） 岩石的強度

1、岩石強度的基本概念

岩石在不同機械外力作用下抵抗破壞的能力，以“σ”表示。

破壞前所能承受的最大載荷稱為極限載荷，單位面積上的極限載荷稱為極限強度。

2、岩石的強度的類型

（1）根據受力條件，岩石的極限強度可分為抗壓強度、抗拉強度、抗剪強度等；

（2）根據應力狀态，岩石強度可分為單向、兩向、、三向應力狀态下的強度；

（3）根據加載速度，有靜載強度和動載強度。

3、影響岩石強度的因素

（1）一般情況下，造岩礦物強度越高，岩石的強度也越高。沉積岩的強度取決于膠結物所占的比例及其礦物成分。細粒岩石的強度大于同一礦物組成的粗粒岩石。

（2）岩石的孔隙度增加，密度降低，強度則降低。因此，一般岩石的強度随埋深的增大而增大。

（3）岩石的強度具有明顯的各向異性。垂直于層理方向的抗壓強度最大，平行于層理的抗壓強度最小，在與層理斜交方向上的抗壓強度介于兩者之間。

（4）岩石的受載方式導緻岩石的強度值差異很大。岩石的抗壓強度最大，抗剪強度約為抗壓強度的10%。因此，鑽進過程中，破岩工具應主要以剪切的方式來破碎岩石。

（5）多向應力狀态下的岩石強度比簡單應力狀态下的強度高出許多倍。

（6）加載速度的影響：

① 加載速度增加，岩石的強度提高；

② 加載速度對塑性岩石強度的影響大，對脆性岩石強度的影響小。

（二）岩石的硬度

1、岩石硬度的基本概念：岩石抵抗局部破壞的能力。

岩石的硬度反映岩石抵抗外部更硬物體壓入（侵入）其表面的能力。

2、硬度與抗壓強度的區别與聯系

（1）岩石的硬度與抗壓強度一般存在正比例關系；

（2）抗壓強度是固體抵抗整體破壞時的阻力，而硬度則是

固體表面對另一物體局部壓入或侵入時的阻力。

（3）硬度指标更接近于鑽進過程的實際情況。

3、影響岩石硬度的因素

（1）岩石中堅硬礦物愈多、膠結物的硬度越大、岩石的顆粒越細、結構越緻密，岩石的硬度越大。而孔隙度高、密度低、裂隙發育的岩石硬度将會降低。

（2）岩石的硬度具有明顯的各向異性。層理對岩石硬度的影響與對岩石強度的影響相反。垂直于層理方向，硬度值最小；平行于層理方向，硬度最大；兩者之間可相差1.1～1.8倍。

（3）在各向均勻壓縮的條件下，岩石的硬度增加。在常壓下硬 度越低的岩石，随着圍壓增大，其硬度值增長越快。

⑷一般而言，随着加載速度增加，将導緻岩石的塑性系數降低，硬度增加。但當沖擊速度小于10m/s時，硬度變化不大。加載速度對低強度、高塑性及多孔隙岩石硬度的影響更顯著。

⑸ 外水的侵入對岩石硬度影響很大。

4、岩石硬度的測定

（1）靜壓入法：以1~5mm2的壓頭壓入岩樣表面，岩石破碎時的載荷P 除以接觸面積S，則為岩石的硬度值Pk （通常稱為壓入硬度）。

Pk = P/S ( Pa )

（2）沖擊回彈法：利用重物落在岩石表面後回彈高度或回彈角度或回彈次數來确定岩石的硬度。

（三）、岩石的變形特征及其分類

按岩石在壓頭壓入時的變形曲線和破碎特性可分成三類：

1、彈-脆性岩石（花崗岩、石英岩、碧石鐵質岩）

在壓頭壓入時僅産生彈性變形，至A點最大載荷為P max處便突然脆性破碎，壓頭瞬時壓入，破碎穴的深度為h。這時破碎穴面積明顯大于壓頭的端面面積，即 h/δ>5。

2、 彈-塑性岩石（大理岩、石灰岩、砂岩）

在壓頭壓入時首先産生彈性變形，然後塑性變形。至B點載荷達P max 時突然發生脆性破碎。這時破碎穴面積也大于壓頭的端面面積，而h/δ> 2.5～5，即小于第一類岩石。

3、高塑性和高孔隙性岩石 （粘土、孔隙石灰岩、鹽岩）

區别于前二類，當壓頭壓入時，在壓頭周圍幾乎不形成圓錐形破碎穴，不會在壓入作用下産生脆性破碎 h/δ=1。計算這類岩石的

硬度時隻能用P0代替公式中的P max。

4、影響岩石彈性和塑性的主要因素：

（1）岩漿岩和變質岩：造岩礦物的彈性模量↑，岩石的彈性模量↑。

沉積岩：彈性取決于岩石的碎屑和膠結物及膠結狀況。彈性模量次序：矽質膠結最大，鈣質膠結次之，泥質膠結最小。

（2）造岩礦物的顆粒越細，岩石越緻密，岩石的彈性模量越大。岩石的彈性模量也具有各向異性。

（3）單向壓縮時表現為彈-脆性，各向壓縮時表現出不同程度的塑性，意味着在各向壓縮下需要更大的載荷才能破壞岩石的連續性。

（4）溫度升高岩石的彈性模量變小，塑性系數增大，岩石表現為從脆性向塑性轉化。在超深鑽和地熱孔施工中應注意這一影響。

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