巖土鉆掘工程學課時：60學時教材：《巖土鉆掘工程學》主講人：鄢泰寧（教授）

勘查與基礎工程系2007-9-10國家精品課程第一章

巖土的物理力學性質及其破碎機理

一、巖石的物理力學性質概述二、土的物理力學性質特征三、巖石在外載作用下的的破碎機理四、巖石的可鉆性及可鉆性指標及堅固性系數(shù)國家精品課程第一節(jié)巖石的物理力學性質概述

○、巖石的組成與分類巖石是礦物的集合體。礦物是具有一定成分和物理性質的無機物質。根據(jù)其成因，巖石可分為三類：1、巖漿巖：巖漿巖是內力地質作用的產物，由地殼深處的巖漿沿地殼裂隙上升冷凝而成。

2、沉積巖：沉積巖是在地表條件下母巖(巖漿巖、變質巖或早先形成的沉積巖)風化剝蝕的產物，經(jīng)搬運、沉積和硬結等成巖作用而形成的巖石。。

3、變質巖：變質巖是巖漿巖、沉積巖甚至是變質巖本身在地殼中受到高溫、高壓及活動性流體的影響而變質形成的巖石。

5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系一般而言：金屬和非金屬礦床一般賦存于巖漿巖和變質巖中，煤和石油等可燃性礦產通常與沉積巖共存。

一、巖石按粘結狀態(tài)的分類

1.堅固巖石：通常具有高硬度，巖石破碎后其礦物質點之間的分子連接力都不會恢復。堅固巖石分含石英和不含石英兩類，前者硬度高，難以鉆掘。通常在生產中會遇到無裂紋和裂隙性兩種堅固巖石。在完整的堅固巖石中施工時，孔（井）壁穩(wěn)定不必加固，而在強裂隙性巖石中穿過的孔（井）壁必須加固。第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系2.粘結性巖石粘結性巖石由粘土礦物或主要由粘土礦物粘結的碎屑巖細粒組成，特征：①濕潤條件下，被破壞之前可以有大的殘余變形；②質點間的內聚力，隨濕潤不同可在很寬的范圍內變化；③在粘結狀態(tài)被破壞后，可采取高壓和增濕的辦法使其內聚力得以恢復；④某些粘結性巖石（粘土巖、白堊）在濕潤狀態(tài)下具有膨脹性，易造成孔（井）壁縮徑或坍塌。

第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系3.松散性巖石松散性巖石由相互之間無粘結性的不同形狀與尺寸的細粒（砂、礫石、卵石、漂礫等）聚集而成。在這類巖石中鉆掘的同時必須加固孔（井）壁，以防止坍塌。4.流動性巖石流動性巖石（流砂層）由含水的砂質粘土類巖石（細砂、亞砂土）組成。當砂粒之間存在著極細小的粘土顆粒時，這類巖石具有較強的流動性。如果位于上覆巖層形成的高水頭壓力之下，則流砂會沿著鉆孔上涌。因此在這類巖石中施工必須一邊鉆掘一邊加固孔（井）壁。

第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系二、巖石的孔隙比與孔隙度1、巖石的孔隙比kP：巖石中的孔隙體積VP與巖石中固相骨架的體積Vc之比

kP=VP/Vc2、巖石的孔隙度P：巖石中的孔隙體積VP與巖石總體積V

的百分比巖石的孔隙性削弱了巖石的強度。一般沉積巖具有高的孔隙度，隨著埋深的增大，巖石的孔隙度降低。

第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系第二節(jié)巖石的物理力學性質

三、巖石的密度與容重

1、巖石的密度ρs：巖樣的質量m與其總體積V之比。均質物質的密度為質量與體積之比。

2、巖石的容重γs：是巖樣重量G與其總體積V之比

5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系

四、巖石的結構和構造巖石結構說明巖石的微觀組織特征。與礦物顆粒的大小、形狀和表面特征有關，反映巖石的非均質性和孔隙性。巖漿巖主要具有塊狀結構，其構造特征對鉆掘破碎巖石沒有顯著影響。沉積巖的成因廣泛，故其結構也比較復雜。碎屑巖具有碎屑結構，按碎屑的大小可分為礫狀結構（碎屑直徑＞2mm）、粗粒結構（碎屑直徑1~2mm）、中砂結構（碎屑直徑0.1~1mm）、粉砂結構（碎屑直徑0.01~0.1mm）。。第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系碎屑巖的膠結形式也對巖石的力學性質有著顯著影響。沉積巖通常具有層狀構造，它是由層理決定的。層理反映巖石在垂直方向上成分的變

化，即巖石顆粒大小在垂直方向上的改變，不同成分顆粒的交替，或者某些巖石顆粒的定向

排列。層理導致巖石的各向異性。變質巖是在高溫高壓下生成的，一般具有晶體結構、片理狀構造。所謂片理就是巖石沿平行

平面分裂為薄片的能力。片理也會引起巖石的各向異性。

用各向異性系數(shù)來表征巖石在不同的方向上力學性質的差異：

Ka=x‖/x⊥第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系巖石的物理性質是由巖石的組成結構所表現(xiàn)出來的性質。巖石的物理性質有很多，本節(jié)主要研究影響巖石破碎過程的物理性質，如粘結狀態(tài)、孔隙度、密度、結構和構造等。巖石的力學性質是在外載作用下才表現(xiàn)出來巖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。

第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系五、巖石的強度1、巖石的強度的基本概念巖石在載荷作用下抵抗破壞的能力。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、巖石的強度的類型（1）根據(jù)受力條件，巖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(jù)應力狀態(tài)，巖石強度可分為單向、兩向、、三向應力狀態(tài)下的強度；（3）根據(jù)加載速度，有靜載強度和動載強度。

第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系影響巖石強度的因素（1）一般情況下，造巖礦物強度越高，巖石的強度也越高。沉積巖的強度取決于膠結物所占的比例及其礦物成分。細粒巖石的強度大于同一礦物組成的粗粒巖石。（2）巖石的孔隙度增加，密度降低，強度則降低。因此，一般巖石的強度隨埋深的增大而增大。（3）巖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。第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系（4）巖石的受載方式導致巖石的強度值差異很大。巖石的抗壓強度最大，抗剪強度約為抗壓強度的10%。因此，鉆掘過程中，破巖工具應主要以剪切的方式來破碎巖石。（5）多向應力狀態(tài)下的巖石強度比簡單應力狀態(tài)下的強度高出許多倍。（6）加載速度的影響：①

加載速度增加，巖石的強度提高；②

加載速度對塑性巖石強度的影響大，對脆性巖石強度的影響小。第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系六、巖石的硬度1、巖石的硬度的基本概念：巖石的硬度反映巖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(qū)別與聯(lián)系（1）巖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）硬度指標更接近于鉆掘過程的實際情況。第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系

3、影響巖石硬度的因素

（1）巖石中堅硬礦物愈多、膠結物的硬度越大、巖石的顆粒越細、結構越致密，巖石的硬度越大。而孔隙度高、密度低、裂隙發(fā)育的巖石硬度將會降低。（2）巖石的硬度具有明顯的各向異性。層理對巖石硬度的影響與對巖石強度的影響相反。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1.05～1.8倍。第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系（3）在各向均勻壓縮的條件下，巖石的硬度增加。在常壓下硬度越低的巖石，隨著圍壓增大，其硬度值增長越快。（4）一般而言，隨著加載速度增加，將導致巖石的塑性系數(shù)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、高塑性及多孔隙巖石硬度的影響更顯著。

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4、巖石硬度的測定

（1）靜壓入法：以1~5mm2的壓頭壓入巖樣表面，巖石破碎時的載荷Pmax除以接觸面積S，則為巖石的硬度值Hy（通常稱為壓入硬度）。(Pa)（2）沖擊回彈法：利用重物落在巖石表面后回彈高度或回彈角度或回彈次數(shù)來確定巖石的硬度。

第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系七、巖石的變形特征及其分類

按巖石在壓頭壓入時的變形曲線和破碎特性可分成三類：彈-脆性巖石（花崗巖、石英巖、碧石鐵質巖）在壓頭壓入時僅產生彈性變形，至A點最大載荷為Pmax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-塑性巖石（大理巖、石灰?guī)r、砂巖）在壓頭壓入時首先產生彈性變形，然后塑性變形。至B點載荷達Pmax時突然發(fā)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，即小于第一類巖石。

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3.高塑性和高孔隙性巖石（粘土、孔隙石灰?guī)r、鹽巖）區(qū)別于前二類，當壓頭壓入時，在壓頭周圍幾乎不形成圓錐形破碎穴，不會在壓入作用下產生脆性破碎h/δ=1。計算這類巖石的硬度時只能用P0代替公式中的Pmax。

第一節(jié)巖石的物理力學性質概述5/16/2023中國地質大學勘察與基礎工程系八、巖賓石的飛彈性索和塑看性（1）衡量茶巖石彈叫性的指廉標主要幣是彈性須模數(shù)E和泊松頃比μ。彈性模劍數(shù)：彈性范注圍內應災力與應尺變的比李值，(Pa泛)或(MP溪a)。泊松比：彈性折變形余階段習橫向歌應變告與縱梨向應廁變的液比值譯，無正量綱殘值。（2）在扯鉆探槐過程扯中衡邀量巖爹石塑鼓性程域度的烤塑性鳴系數(shù)K：塑性系根數(shù)：巖石朽破碎姓前所牽消耗杏的總漆能量此與彈亦性變刃形的模能量俯之比。第一品節(jié)巖石如的物也理力欺學性掉質概葉述5/2為/20寺23中國地碑質大學倍勘察與渣基礎工拉程系巖石按應塑性系消數(shù)的分叮級第一糞節(jié)巖石的倆物理力梅學性質喊概述巖石類別彈-脆性彈-塑性高塑性低塑性→高塑性級別123456塑性系數(shù)1>1~22~33~44~5>6~∞一般巖寧漿巖和肯變質巖場的彈性邪模量大迷于沉積虛巖，而桶塑性系便數(shù)則相汽反。5/2帝/20稍23中國粒地質秒大學擋勘察琴與基奸礎工文程系影響巖避石彈性睡和塑性姑的主要倍因素：爪（1）巖漿巖芝和變質三巖：造巖何礦物的偵彈性模鈔量↑，甘巖石的燭彈性模敞量↑。沉積例巖：彈性艙取決于兄巖石的止碎屑和真膠結物擺及膠結梯狀況。押彈性?？s慧量次序盜：硅質勇膠結最綠大，鈣浪質膠結庭次之，嬌泥質膠握結最小考。（2）造巖礦旁物的顆批粒越細，巖石擠越致密導，巖石察的彈性賴模量越氏大。巖脂石的彈凳性模量濫也具有翻各向異門性。巖石的革彈性模翻量‖>⊥第一節(jié)慘巖石的喊物理力賞學性質雹概述5/2秋/20渣23中國馳地質住大學殃勘察稿與基蕉礎工作程系（3）單向致壓縮時動表現(xiàn)為把彈-脆性，噸各向壓慕縮時表加現(xiàn)出不搏同程度樣的塑性扎，意味鼠著在各慢向壓縮坦下需要福更大的梯載荷才擴能破壞液巖石的勺連續(xù)性分。（4）溫度濫升高燙巖石決的彈兩性模朵量變脈小，院塑性應系數(shù)噴增大傳，巖束石表填現(xiàn)為娃從脆甲性向貨塑性嫂轉化礙。在魂超深紛鉆和乘地熱畫孔施籍工中癥應注驅意這箭一影淹響。第一睡節(jié)巖生石的膚物理處力學分性質板概述5/2伴/20粘23中國矮地質謀大學筑勘察融與基鳥礎工支程系九摟、巖勸石的復研磨仁性1、巖羅石研乒磨性：巖石磨活損工具竟的能力腿。2、巖挺石磨咳損形捧式（1）摩擦件磨損：驗孔底巖牢石與切遺削工具舅相對滑覺動而產煤生的磨爸損。與所鉆搶巖石的娃研磨性趨、切削饅工具的刷耐磨性雨、鉆進份規(guī)程參害數(shù)有關漁；（2）磨苗粒磨容損：警孔底脊破碎譯巖屑競對切價削工級具的拿磨損下。與出巖屑挨的硬度和研曬磨性、宏巖屑的極數(shù)量（銷鉆進速摟度）、襯鉆孔沖春洗的程梨度等有寺關。在金剛糖石鉆進扭中這種絕磨損形泉式起著似重要的青作用，淺因為巖課粉能磨替蝕金剛石童鉆頭的攀胎體，誘幫助孕謹鑲金剛類石出刃份。第一施節(jié)巖紫石的顫物理新力學令性質紅概述5/2想/20論23中國搭地質棗大學灘勘察貓與基觸礎工活程系1、影響腿巖石研盞磨性的掌因素（1）巖石準顆粒的蔥硬度越大銹，研反磨性告也越憤強，載石英形巖具氏有強科研磨掛性（2）巖喇石膠萬結物的粘結賭強度越可低，巖翅石的研外磨性越弊強。（3）巖奇石顆扶粒形罩狀越尖劑銳、顆粒尺雀寸越大卵，巖石利的研磨到性越強劇。（4）巖石揮表面粗慚糙，局部普接觸易刪產生應掘力集中放，研磨齡性增干強（5）硬度散相同訪時，單礦物遙巖石的甩研磨性黑較低，蛾非均質劈燕和多礦宇物的巖石凝（如肚花崗踢巖）屋研磨笨性較脹強。巖石中果較軟的殃礦物（獅云母，作長石）嶄首先被疾破碎下坦來，使重巖石表必面變粗儀糙，同獨時石英伴顆粒出齡露，從臂而增強右了研磨蕉能力。（6）介武質的影響，濕比潤和嶼含水言的巖匹石硬頸度和難研磨乎性都幼會降務低。第一余節(jié)巖梨石的袋物理住力學漢性質礙概述5/2站/20助23中國地所質大學露勘察與作基礎工剃程系常用測瓜定巖石維研磨性瞞的方法槐目前誰國際距上還寨沒有認統(tǒng)一接測定轟巖石寶研磨粱性的魚方法栗。霸通常餅用春模擬雪某種憐鉆進獅過程鎮(zhèn)的方謙法，緞不同嗽方法聾的結菊果難消以相謝互比途較。鉆磨法:金屬棒枕在載荷床、轉速私下與巖恐石摩擦崗后的失斥重磨削法睛：硬合櫻金刀具吊在壓力孝下與巖腫石試件陡摩擦，抱以一定嗓時間內勉刀具的姜失重微鉆頭信鉆進法硬：微型知鉆頭在創(chuàng)一定規(guī)翅程下鉆灰磨巖樣嚼，一定聾時間內類鉆頭的仁磨損。第一翁節(jié)巖卵石的腿物理顧力學佳性質貞概述5/琴2/搬20塞23中國地辨質大學犧勘察與勝基礎工態(tài)程系第一肌節(jié)巖猜石的考物理鼻力學齡性質圓概述標準泄圓盤魚磨損攏法：載用圓租盤金葛屬試照樣在隱壓力善下對擇巖石姜作滑惕動摩立擦，以金屬膜圓盤的舌磨損量砌表示巖夜石的研單磨性指許標。按候此方法陶可把巖砌石的研刪磨性分渴成12個級冊別，而我國桑有關部駛門習慣背于把巖予石的研冰磨性分傳成弱、嚇中、強魄三個等生級。5/睜2/同20最23中國陡地質庸大學音勘察再與基鴨礎工垂程系自學內休容安排第二節(jié)土的柄物理-力學夢性質套特征閣（自狠學P13哈~P1快5）一、優(yōu)土的跳基本蔑組成二、廁土的覆物理婚性質宴特征豆（土孝的含覆水量效、土畜的密催實度剩、土的塑嶺性指數(shù)域和液性紫指數(shù)、尿土的滲鑼透系數(shù)茫）三、土獲的力學稱性質特油征（土現(xiàn)的壓縮尋性、土煌的抗剪顛性、土的極鄙限平衡廁條件）四、門土的慰工程膛分類5/2們/20畢23中國宰地質以大學即勘察富與基際礎工臺程系第三約節(jié)巖石淚在外搖載下業(yè)的破紋碎機劑理0、碎膽巖工籌具與映巖石介作用浪的主決要方鐵式根據(jù)踐刃具嶺與巖嘴石作蕉用的擴方式壟和碎倡巖機響理，誕可把醋碎巖壤刃具碌分：切削一隙剪切型欠、沖擊鬧型、沖縮慧擊一剪滴切型三書類。1、切削訓一剪切復型鉆頭碎尤巖刃具蛙以速度vθ向前叨移動而切股削(剪切)巖石。械工作參金數(shù)是：移動販速度vθ、軸向滾力Pz和切向臟力Pθ以及介系質性質湊。5/2冊/20巡壽23中國地住質大學艱勘察與朗基礎工釣程系2、沖扮擊型沖擊趙型刃沖具給穗孔底傭巖石供以直肝接的撕沖擊惜動載賞，碎運巖的魚過程綿可用工具鄭動能Tk和巖斥石變藏形位泛能U的方程盞式來表早達（T＝U）：式中益：m——鉆頭和菊沖擊鉆雨桿的質句量；vθ——鉆頭同察巖石碰偷撞時的管速度；δmax——鉆頭侵只入巖石懇的最大閥深度；Pz（δ）——巖石抵增抗鉆頭塵侵入的仿阻力。第三節(jié)巖石必在外紀載下建的破棚碎機嘉理5/愚2/盞20目23中國地冰質大學撈勘察與蔽基礎工李程系3、鉆頭刃姜具不僅枕以Pz和Pθ作用于嬌巖石，玩而且還摔有使鉆得頭向前荷回轉的慘移動速勺度vθ和沖猛錘對樹齒刃躁的沖功擊速堪度vz或牙輪置滾動時門齒刃向候下沖擊庭的速度vω。合成速脫度是：或式中報：；A0——沖錘敬單次絹沖擊米功；Q——沖錘重我量；r——齒頂?shù)狡溲垒喫泊顣r旋轉退中心的館距離。第三節(jié)巖石在資外載下脈的破碎毀機理5/舅2/砌20由23中國地若質大學追勘察與帝基礎工研程系一、外載認作用描下的怕巖石賊應力晌狀態(tài)切削周具對騎巖石奇的壓景入破討碎在拋孔底精過程蛙中起瞞著重凝要作掀用。巖石在切積削具咸切入屑、破增碎之愿前，忠先產紅生彈扔性應擾力狀蛾態(tài)。鉆頭上鴿的切削具與基孔底巖小石的作牛用可以糕看成是圓柱設體、疏球形惕體、月長方泊平底形壓模渾與彈性尿半無限雀體所限披制的平含面的相菜互作用色。討論腎不同墾形狀切乞削具著在外權載作沃用下慨的巖層石應亭力狀劫態(tài)。（一銹）平勢底圓犁柱形誼壓頭犬壓入程時應強力狀據(jù)態(tài)（二）婆球形壓墊頭壓入尊時巖石鎮(zhèn)的應力跟狀態(tài)（三）軸向力廁和切向么力共同鑒作用時吊壓頭下淚方巖石光的應力化狀態(tài)第三談節(jié)巖石在掛外載下廢的破碎寸機理5/2碗/20漏23中國地串質大學慎勘察與侮基礎工牌程系1、平底圓多柱形壓鵲頭壓入蔬時應力畜狀態(tài)剛性平脂底壓頭福以作用民力P沿z軸壓入形彈性半夾無限體記，其接辦觸面上的壓駛力分布艇在初期筋是不均播勻的（哥圖1-結6），邊升緣處的遵應力集投中使巖杜石產矩生局鳥部破此碎或慨塑性滔變形茄，而蕉后，墻壓力商便趨貨于均鎮(zhèn)勻分風布。第三節(jié)巖石膛在外紡載下室的破鋼碎機巖理5/逮2/豈20咱23中國地診質大學奇勘察與顯基礎工頂程系在壓頃力均蘋勻分拴布的挎前提禿下，裝根據(jù)可彈性徐力學僅布希苗涅司商克問印題和應力疊湖加原理張，求出鋸巖體內件沿對稱特軸上各硬應力分備量為：第三節(jié)巖石音在外稈載下瞎的破狗碎機衰理5/2貧/20姜23中國地溪質大學價勘察與闖基礎工乳程系各應核力分號量隨z軸的棗變化慮情況龜（如侮圖）妹。隨z的增加鵝，σz減小龜?shù)穆?，σr=σy減小的遺快；剪扣應力τ隨z的變化俘開始由晃小到大俯，到一襪個臨界輔深度z0處τ達最長大值飛。在載荷勞中心z=0處：第三節(jié)巖石違在外擺載下飼的破頭碎機偉理5/運2/選20親23中國梯地質鴿大學報勘察辜與基能礎工疼程系若將τ對z求導蛙，并穴使其秒等于讓零，例則：設μ=0.云25，則z0=0.薪62涉a，τma尺x=0拐.3澇45p。這表垂明在z軸上，曠最大剪皂應力所譯在的深煮度約等級于壓頭堪半徑的2／3。而迎最大鵝剪應賓力約車為均侄勻壓假強的l／3。由于最迫大剪應平力點是論壓碎巖伯石的發(fā)挑源處，奮且平底看圓柱形咬壓頭壓效入時應拖力存在起兩個極妖值點，曬應引起扇重視。第三碼節(jié)巖石很在外漂載下斃的破單碎機逗理5/2峽/20規(guī)23中國特地質趟大學揀勘察突與基淚礎工悄程系第三守節(jié)巖石在錄外載下烏的破碎兄機理壓頭唉下相襖對剪嗓應力概的等煉值線駝分布吵圖5/2漂/20訴23中國福地質宋大學傷勘察周與基舉礎工竄程系2、球形糊壓頭壓禮入時巖煉石的應頭力狀態(tài)球體獵壓人姥時，奔接觸休球面魯（半袖徑為a）上的壓力置分布是嘴不均勻宵的。其所數(shù)值是柱隨著壓力點節(jié)離開壓各力面中稠心的距栗離r的增加而不穴斷減塞小的吼一個友函數(shù)(如圖)，即：在壓力邀中心處頭：在壓翠力邊干緣處偏：第三節(jié)巖石壺在外竄載下哥的破撐碎機蔑理5/2蜂/20蛛23中國地夏質大學兵勘察與能基礎工礎程系同樣根瓦據(jù)彈性悅力學布角希涅司昆克問題蹦集中應贈力作用國原理，臉巖體內爭沿對稱衛(wèi)軸上的腦各應力秘分量為玩：第三節(jié)巖石在貿外載下熔的破碎剪機理5/2智/20爪23中國慢地質膨大學凳勘察據(jù)與基池礎工邪程系各應罩力分椅量隨z軸的變椅化：剪應制力τ隨z的變化符開始由廈小到大，在臨界丙深度z0處τ達最烤大值哭。在壓力烏面中心兆處（z=0）有：；如果設μ=0.2艷5，根據(jù)計斯算，z0=0.5針a，τma榨x=0.堂40p，同樣辟存在面兩個焦極值色點，但都在z軸上鍋。第三印節(jié)巖石薄在外止載下待的破雀碎機拍理5/2臉/20有23中國擴地質閱大學綱勘察區(qū)與基么礎工教程系3、軸向載力和切媽向力共餡同作用車時巖石悔的應力嶼狀態(tài)回轉鉆情進中，盤碎巖工然具一般梅以軸向罵、切向私載荷同毯時作用桐于巖石。此痛時，巖山石的應奪力分布立與只有雜軸向載柄荷時不轉同。只有軸響向力作燃用時，還等應力萄線分布趙是均勻鄉(xiāng)豐對稱的灘。軸向被力和切向鞭力共淺同作決用時妻，等抓應力盡線分括布則圈是非該均勻叔的、尊不對璃稱的寒。第三節(jié)巖石在抵外載下健的破碎撇機理5/胞2/佳20己23中國地葡質大學貨勘察與牢基礎工監(jiān)程系在接觸土面上，復切向力描作用的姓前方將民產生壓先應力，騎而切向擺力作用的辛后方因則產鏟生拉侵應力思；在復半無薦限體澤內形成正兩應力區(qū)漠（Ⅰ）、織拉應允力區(qū)吃（Ⅱ）和過在渡區(qū)讓（Ⅲ）。壓縮攔區(qū)Ⅰ隨軸厲向力庫增加積而擴軌大，也隨切向力的賢增加而警縮小；仗拉伸區(qū)Ⅱ則與育上述情況相平反。第三料節(jié)巖石吐在外迎載下匪的破煙碎機梅理5/2棍/20榆23中國無地質唯大學珍勘察陷與基霸礎工螞程系二、工栽具壓入朵時的巖引石破碎夕機理1.平底壓脆模壓入數(shù)時第一極屠值帶環(huán)差形裂紋紫，開始ac伸展比ao快；∵遠離卷自由面做，ac伸展迅別速減慢饅；第二極壘值帶朝溪邊緣發(fā)飽展，形屈成鐮刀水極限區(qū)姐；極限花區(qū)的月體積馳和壓快力↑火，排司開周罰圍的嚇力↑耳；c點迅速筒到達自奪由面并按與從o點來的崖裂隙相濱遇；產生ao餐b主壓殺力體嶄和mon剪切體胖體；∵抗剪強固度小，周圍巖裁石突然倉崩離，逗壓模下銹落；ao是b體被相壓頭悟壓碎第三節(jié)巖石匹在外剝載下勾的破羽碎機否理5/2令/20鮮23中國采地質桶大學瘦勘察脾與基找礎工兆程系2.球狀溉切削區(qū)具壓霸入時開始時，切削具偏與巖石拍接觸的唐是一個勵點；外載鄰↑，閱切削狗具和扭巖石蝴產生炸彈性快變形例，皇接觸涼面↑；接觸面處中心的配正應力拋最大，睜首先出邊現(xiàn)裂隙；隨外痛載增胃加，溜接觸酬面增友大，茫產生拘與原削有裂醉隙拼平行標的新班裂隙弓系；外載絹繼↑眉，彈饒變總麥值↓，應力責↑，裂隙深池度↑；以后的枕破碎過俊程與平術底壓模渾時類似恐。圖1-討12說明壓延入巖石躺時的跳蜻躍過程第三奴節(jié)巖石跡在外睛載下末的破涌碎機森理5/2旺/20弦23中國地乒質大學脊勘察與斷基礎工犬程系三、在灘動載下再巖石的范破碎過鋪程與靜壓道入時沒表有本質思性區(qū)別羨。當沖鐮擊能量糾不大時家，邊緣路出現(xiàn)裂趟紋帶;沖擊能鋒↑，邊渾緣之外膝便出現(xiàn)咸環(huán)形崩貿離體——脆性破茶碎第一扎形態(tài)。隨著派沖擊齊能的侵↑，港崩離惹體的潑體積井稍有克↑。鴿沖擊拌能量股達一膽定值亭后，是壓頭緩底下戴的巖絮石發(fā)怎生與狐靜壓椒入時飛相似扮的脆廢性破獎碎——脆性破否碎第二勸形態(tài)。繼續(xù)弦↑沖扶擊能硬，余細裕的蔥能量偉使壓舒頭的切侵深使有所炎增加猛，并貿使接互觸面形周圍扒有巖輛石崩泛離體聰出現(xiàn)唐。沖擊嚇能達浩到相短當大多的數(shù)孟值時名，則嫂出現(xiàn)——第三破查碎形態(tài)。整個勢巖石贈破碎沫過程靜同樣另具有素跳躍燭性。第三節(jié)巖石患在外誓載下?lián)系钠仆羲闄C瘋理5/2歐/20彩23中國地柴質大學洗勘察與華基礎工液程系四、影響柄碎巖沖效果振的因恨素1.載荷怎大小龍的影冤響實踐表圖明，鉆撫進速度vm與比陽壓P的關系厭曲線可戴分成三挖個區(qū)段腦：表面破嬸碎切削具遷與巖石駝的接觸淡壓力遠誤小于巖不石硬度貧，切削鞋具不能鍬壓入巖物石。巖抹石破碎等是由接摘觸摩擦紙功引起格的，鉆杯進速度妖低。這陡種變形塵破碎方魂式稱為器巖石的捎表面破置碎區(qū)。疲勞破冬碎軸向載嘩荷↑但<巖石弟硬度壺，使巖石赴晶間聯(lián)欠系破壞偵，多次革加載疲勞裂隙食發(fā)展眾想多裂隙防交錯，互產生粗巖粒姿分離掌，稱司為疲繭勞破山碎區(qū)恭。第三節(jié)巖石在嘆外載下隨的破碎豆機理5/2瘦/20黨23中國扣地質統(tǒng)大學企勘察雀與基家礎工盯程系3)體積刃破碎切削毫具上遭的載助荷繼信續(xù)↑，接觸羽壓力≥者巖石硬課度，切助削具有紀效地切家入巖石原，切下托巖屑，菌稱為體狂積破碎吐，會分慚離出大瞞塊巖石李，破碎文效果好骨。2.破碎佩工具歇形狀猾的影第響3.破碎工栗具加載行速度的豪影響4.液柱壓歡力的影陣響第三霸節(jié)巖石在鐵外載下寬的破碎畜機理5/2恒/20朱23中國錘地質寧大學倦勘察司與基萍礎工搏程系第四牛節(jié)巖石庸的可缸鉆性癥指標一、巖雨石可鉆妄性的概蝕念1、巖旁石可睡鉆性旬的概湖念巖石斯可鉆禿性是臉表示求鉆進性過程帖中巖雞石破豎碎的替難易筑程度坊。在鉆唐探生產中通拴常用機可械鉆速蜘作為衡飼量巖石已可鉆性劃的指標些，單位昌是m／h。2、巖石的駛可鉆性武及可鉆懷性分級債的意義可鉆膝性及縫可鉆被性分順級是裂決定趨鉆進襪效率全的基保本因激素，頑也是態(tài)確定鳴巖石破循碎的億難易辰程度脊的綜每合指腿標。對鉆督探生傷產非恒常重抬要，涉它是摟合理選擇也鉆進緞方法依、鉆恩頭類首型和罵結構棟、鉆后進規(guī)排程參繡數(shù)的亭依據(jù)填，也緣瑞是制訂