岩石硬度及塑性系数的测定-石工11-10-于洋(11021455)

中国石油大学（岩石硬度及塑性系数的测定）实验报告

实验日期： 2014-10-08 成绩：

班级：石工11-10班学号： 11021455 姓名：于洋教师：郭辛阳同组者：杨阳、陈曦、肖良飞

岩石硬度及塑性系数的测定

一、实验目的

1．通过实验了解岩石的物理机械性质；

2．通过实验，学习掌握岩石硬度、塑性系数的测定方法。

二、实验原理

1．测量原理

利用手摇油泵将液压油压入液压罐，推动液压罐的活塞上升，使位移传感器与岩心托盘侧面伸出的铁片接触、岩样与压模接触，随着压力的增加，压模将逐渐压入岩样，压入的深度由位移传感器测出，压力由载荷传感器测出，测出的数据自动存入函数记录仪。

将函数记录仪中的数据文件转存入U 盘，在计算机上利用专用软件提取“位移”和“载荷”数据，作岩石的变形曲线，如图1所示。其中，a 为脆性岩石，其特点是OD 段为弹性变形阶段，达到D 点后即发生脆性破碎；b 为塑脆性岩石，其OA 段为弹性变形阶段，AB 段为塑性变形区，到达B 点时产生脆性破碎；c 为塑性岩石，施加不大的载荷即产生塑性变形，其后变形随变形时间的延长而增加，无明显的脆性破坏现象

图1 压模压入岩石时的变形曲线

对于脆性岩石和塑脆性岩石，它们最终都产生了脆性破碎，岩石的硬度为：

(1)

式中：

y P ——岩石的硬度，MPa ；

Y (p

p S 脆性、塑脆性岩石)

p ——岩石产生脆性破坏时的载荷，N ； S ——压模压头的底面积，mm 2。

岩石的屈服极限是指使岩石发生塑性变形所需的应力。对于塑脆性岩石和塑性岩石，取其产生屈服（即从弹性变形开始向塑性变形转化）时的载荷Po ，则屈服极限的计算公式为：

(2)

式中：

oy P ——岩石的屈服极限，MPa 。

对于塑性岩石，由于岩石未发生脆性破坏，用屈服极限来衡量岩石的抗压入强度。岩石的塑性系数是定量表征岩石塑性及脆性大小的参数。塑性系数为岩石破碎前耗费的总功A F 与岩石破碎前弹性变形功A E 的比值，计算依据图1中岩石的变形曲线。以塑脆性岩石为例，计算公式为：

（3）

2.实验设备

实验中使用岩石硬度仪来测量岩石的压入硬度及塑性系数，如下图2和图3 所示。该设备主要由手摇泵，液压罐，压模，载荷传感器，位移传感器，下板，支柱，上板和函数记录仪等构成。

图2 岩石硬度仪结构示意图

图3 岩石硬度仪实物图

OABC

ODE

()A K A =塑脆性岩石o Y ()p

p S

=塑性岩石

三、实验步骤

1．岩样制备：本实验中岩样已制备好，直接使用即可。

2．测量压模压头直径：本实验中压模压头直径统一为 2mm。

3．打开岩石硬度仪，放置岩样，调整位移传感器位置。

4．缓慢加载压入岩石表面：顺时针操作手摇泵，使液压罐活塞推动岩心托盘和岩样慢慢上升，当函数记录仪显示载荷数据有变化时，说明岩样与压头已接触上。用手摇泵慢速均匀加载，直到岩石表面破碎（破碎时载荷数据突然下降，操作手柄的阻力突然减小），停止加载，逆时针缓慢卸载。该点测试完毕。（注意：载荷传感器量程为2000kg，防止超量程损坏传感器。）

5．测量岩石表面不同点的硬度。

6．导出数据：按函数记录仪面板上的“设置”键两次，出现报警界面，再按“V”键 4 次，根据提示插入 U盘，导出数据文件（文件为“.dat”数据文件，包含位移和载荷数据），完毕后按“菜单”键返回，拔出 U盘。

7．提取测量数据，作“位移—载荷”关系曲线。

四、实验数据

表1 原始数据表

位移/mm -1.043 -0.987 -0.92 -0.88 -0.859 -0.844 -0.825 载荷/kg -4 -4 -2 0 4 6 11 位移/mm -0.805 -0.778 -0.764 -0.755 -0.748 -0.742 -0.736 载荷/kg 15 21 27 32 37 43 49 位移/mm -0.73 -0.723 -0.711 -0.703 -0.697 -0.686 -0.679 载荷/kg 56 70 85 102 114 130 147 位移/mm -0.662 -0.646 -0.636 -0.616 -0.6 -0.586 -0.567 载荷/kg 172 205 235 264 297 332 362 位移/mm -0.55 -0.534 -0.513 -0.492 0.117 0.145 0.152 载荷/kg 399 421 445 480 59 67 66

图4 位移载荷曲线

五、数据处理

（1）、岩石的硬度

由图上可以读出载荷的最大值是P MAX =481Kg,且压膜d=2mm ，则岩石硬度为：

22214.34/214.34/s mm d =?==π

MPa s p P 1501.214

.39.8

481g y =?==

按照岩石硬度六类12级的依据分类，该岩石的硬度为中硬6级。

（2）、岩石的塑性系数

岩石的塑性系数的计算公式为： ODE

OABC

P A A K =

由图可知，两面积非常接近，比值约等于1。

故塑性系数为：P K =1

由岩石的塑性系数分类标准知：实验中所用的岩石属于脆性1级

（3）、岩石的屈服极限P OY

由载荷—位移曲线可以读出:P 0=481Kg,因此有

MPa s p P 1501.214

.39.8

481g y =?==

（4）、综合上述知岩石的性质如下表：岩石名称硬度P y 屈服极限塑性系数k P

硬度级别塑性级别灰岩 1501.2MPa

1501.2MPa

中硬6级

脆性1级

六、思考题

1．测量的岩石变形曲线不规则是什么原因，分析与操作的关系？

答：在操作过程中使用手摇泵进行加载，很难实现匀速转动，难以达到均匀加载的效果，所以载荷变化不稳定，导致曲线不规则。

2．测量过程中岩石可能发生大块破碎，此时计算的结果是否准确？

答：结果准确，因为在测量过程中岩石大块破碎，说明岩石脆性强，不影响计算结果。

3．调研并简要介绍岩石硬度、塑性系数、可钻性和研磨性等性质是如何应用于工程实践？思考这些性质的其它应用？

答：根据岩层的岩石硬度、可钻性、研磨性等性质，可帮助优选钻头，优化井身结构，作出合理的工程方案，从而提高钻井速度和钻井质量。在其他方面，岩石的硬度、塑性系数、可钻性和研磨性的研究还可应用于井眼稳定性分析，油井出砂分析，油井压裂酸化的措施选取等，及时掌握地层岩石的力学特性对钻井效益具有很大影响。

七、意见反馈

我认为在实验中增加动手的部分的操作，让学生要提前预习，掌握实验的原理才是关键。而不是盲目的做实验。其次要充分调动学生的积极性。

岩石分类及硬度级别

岩石分类及硬度级别岩石级别坚固程度代表性岩石 Ⅰ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。(f=20) Ⅱ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.(f=15) Ⅲ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.(f=10) Ⅲa 坚固坚固的砂岩、石灰岩、岩、白云岩、黄铁矿，不坚固的花岗岩。(f=8) Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石(f=6) Ⅳa 比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5) Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾石。(f=4) Ⅴa 中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3) Ⅵ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.(f=2) Ⅵa 比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎石，坚固的煤，硬化的粘土。(f=1.5) Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。(f=1) Ⅶa 软软砂质粘土、砾石，黄土。(f=0.8) Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f=0.6) Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤. (f=0.5) Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤. (f=0.3) A

岩石硬度分级标准

岩石硬度分级标准岩石级别坚固程度代表性岩石 Ⅰ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。(f=20) Ⅱ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.(f=15) Ⅲ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.(f=10) Ⅲa坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿，不坚固的花岗岩。(f=8) Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石(f=6) Ⅳa比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5) Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾石。(f=4) Ⅴa中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3) Ⅵ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.(f=2) Ⅵa比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎石，坚固的煤，硬化的粘土。(f=1.5) Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。(f=1) Ⅶa软软砂质粘土、砾石，黄土。(f=0.8) Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f=0.6)

Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤. (f=0.5) Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤. (f=0.3) A 表示矿岩的坚固性的量化指标. 人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。坚固性系数f=R/100 (R单位 kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。如： ① 极坚固岩石 f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等） ② 坚硬岩石 f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等） ③ 中等坚固岩石 f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等） ④ 不坚固岩石 f=0.8～3 （如黄土、仅为0.3）矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。强度是指矿岩抵抗压缩，拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。（如抵抗锹，稿，机械碎破，炸药的综合作用力）。

岩石硬度分级

岩石硬度系数表

表示矿岩的坚固性的量化指标. 人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。坚固性系数f=R/100 (R单位 kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。如： ①极坚固岩石 f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等） ②坚硬岩石 f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等） ③中等坚固岩石 f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等） ④不坚固岩石 f=0.8～3 （如黄土、仅为0.3）矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。强度是指矿岩抵抗压缩，拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。（如抵抗锹，稿，机械碎破，炸药的综合作用力）。莫氏硬度陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度叫做莫氏硬度，它只表示硬度由小到大的顺序。不表示软硬的程度。后面的矿物可划破前面的矿物表面。一般莫氏硬度按十级标准的莫氏硬度计确定，后来因为出现了一些人工合成的硬度大的材料，又将莫氏硬度分为15级。维氏硬度在陶瓷材料的研究中，精确测定材料的硬度，通常在维氏显微硬度计上进行。岩石分类岩石可分三大类:1,岩浆岩{喷出岩}.2,沉积岩.3,变质岩. 1、岩浆岩主要有:花岗岩,安山岩,闪长岩,流纹岩,玄武岩辉长岩等等. 2、沉积岩主要有:石英砂岩,石灰砾岩,泥铁岩,白云岩,泥岩,石膏等. 3、变质岩主要有:片麻岩,绿泥石片岩,千枚岩,大理岩,云母片岩等等. 虽然岩石的面貌是千变万化的，但是从它们形成的环境，也就是从成因上来划分，可以把岩石分为三大类：沉积岩、岩浆岩和变质岩。 1、沉积岩沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用，最后形成的岩石。不论那种方式形成的碎屑物质都要经历搬运过程，然后在合适的环境中沉积下来，经过漫长的压实作用，石化成坚硬的沉积岩。沉积岩依照沈积物颗粒的大小又分砾岩、砂岩、页岩、石灰岩.沉积岩的形成 1.风化侵蚀：在河流上的大石头，经年累月被侵蚀风化，逐渐崩解成小的沙泥、碎屑。 2.搬运：这些碎屑被水流从上游搬运到下游。 3.堆积：下游流速减缓，搬运力减小，岩石碎屑便沉积下来。 4.压密：新的沉积物压在旧的沉积物上，时间久了，底下的沉积物被压得较紧实。 5.胶结：地下水经过沉积物的孔隙，带来的矿物质填满孔隙，使岩石碎屑颗粒紧紧胶结在一起，形成沉积岩。 6.露出：堆积在海底的沉积岩层在板块运动的推挤下拱出海面，露出地表。 2、岩浆岩岩浆岩也叫火成岩，是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却固结并经过结晶作用而形成的岩石。因为它生成的条件与沉积岩差别很大，因此，它的特点也与沉积岩明显不同。

普氏岩石硬度系数知识

普氏系数是单轴抗压强度除以10 极硬（f＝20）、很硬（f＝15）、坚硬（f＝8～10）、较硬（f＝5～6）、普通（f＝3～4）、较软（f＝1.5～2）、软层（f＝0.8～1）、松软（f＜1）等8类。

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：小塌方：塌方高度<3m，或体积<30m3；中塌方：塌方高度3～6m，或体积30～100m3；大塌方：塌方高度>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f Ⅰ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 Ⅱ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 Ⅲ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。 10 Ⅲa坚固坚固的砂岩、石灰岩、岩、白云岩、黄铁矿，不坚固的花岗岩。8 Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石 6 Ⅳa比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。 5 Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾石。 4 Ⅴa中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩。 3 Ⅵ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。 2 Ⅵa比较软碎石质土壤，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 Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。 1 Ⅶa软软砂质粘土、砾石，黄土。0.8 Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。0.6 Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤。0.5 Ⅹ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)

普氏岩石硬度系数知识aust采矿工程

普氏岩石硬度系数知识由俄罗斯学者于1926年提出的岩石坚固性系数（又称普氏系数）至今仍在矿山开采业和勘探掘进中得到广范应用。岩石的坚固性区别于岩石的强度，强度值必定与某种变形方式（单轴压缩、拉伸、剪切）相联系，而坚固性反映的是岩石在几种变形方式的组合作用下抵抗破坏的能力。 1. 普氏系数又称岩石的坚固性系数、紧固系数，数值是岩石或土壤的单轴抗压强度极限的1/100，记作f，无量纲。 f=Sc/100，式中：Sc的计量单位为kg/cm²。 2.因为在钻掘施工中往往不是采用纯压入或纯回转的方法破碎岩石，因此这种反映在组合作用下岩石破碎难易程度的指标比较贴近生产实际情况。岩石坚固性系数f表征的是岩石抵抗破碎的相对值。因为岩石的抗压能力最强，故把岩石单轴抗压强度极限的1/10作为岩石的坚固性系数，即f=R/10 式中： R是岩石的单轴抗压强度，MPa。 f是个无量纲的值，它表明某种岩石的坚固性比致密的粘土坚固多少倍，因为致密粘土的抗压强度为10MPa。岩石坚固性系数的计算公式简洁明了，f值可用于预计岩石抵抗破碎的能力及其钻掘以后的稳定性。根据岩石的坚固性系数(f)可把岩石分成10级（见下表），等级越高的岩石越容易破碎。为了方便使用又在第Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ级的中间加了半级。考虑到生产中不会大量遇到抗压强度大于200MPa的岩石，故把凡是抗压强度大于200MPa的岩石都归入Ⅰ级。这种方法比较简单，而且在一定程度上反映了岩石的客观性质。但它也还存在着一些缺点： (1) 岩石的坚固性虽概括了岩石的各种属性（如岩石的凿岩性、爆破性，稳定性等），但在有些情况下这些属性并不是完全一致的。 (2) 普氏分级法采用实验室测定来代替现场测定，这就不可避免地带来因应力状态的改变而造成的坚固程度上的误差。

岩石硬度及塑性系数的测定

中国石油大学（钻井工程）实验报告实验日期：2015.10.12 成绩：班级：石工班学号：姓名：教师：同组者：实验1 岩石硬度及塑性系数测定一、实验目的 1. 通过实验了解岩石的物理机械性质。 2.通过实验学习掌握岩石硬度、塑性系数的测定方法二、实验原理利用手摇油泵加压，将液压传递给压模（硬质合金压头），推动活塞上升，使岩样与压模、位移传感器接触。用手摇泵慢速均匀加载，随着载荷的增加，压模将逐渐压入岩样直至破碎，位移传感器测出压入深度，压力传感器测出作用在岩石上的载荷。测出的载荷、位移信号传给函数记录仪，函数记录仪便自动记录下岩石的载荷与压入深度数据，利用专用软件将该数据导入计算机中进行数据处理，画出载荷与位移的关系曲线计算岩石硬度和塑性系数。三、实验仪器 1．手摇油泵2．压模（d=1.2~2.5mm）3．位移传感器、载荷传感器 4．液压罐5．函数记录仪图1仪器设备示意图图2压膜结构四、数据处理

1．根据每点作出的曲线求出岩石硬度 P y 表1原始数据表表2处理数据表

根据表2作出吃入深度与载荷的关系曲线图如下图3

岩石的硬度为： S P = y P 其中： P —破碎时最大载荷，单位kg ；S —压模面积，单位2m m 。由图3知：在B 点破碎时最大载荷为P =1080kg =10800N ，压模的d =2mm 。所以， )(49.3439214.34 110800 4 1P 2 2y MPa d P S P =??=== π 按我国岩石硬度六类12级分类，该岩石为中硬8级。 2．求塑性系数 ODEO OABCO E F S S K == A A p 其中：AF —岩石破碎前耗费的总功，相当于OABCO S ； AE —弹性变形功，相当于面积ODEO S ； O P —屈服极限，kg ； OC —压入岩样深度，mm 。由图3可得：OABCO S =(0.547-0.066+0.547-0.375)*1080/2

岩石硬度分级

也难以凿岩，难以爆破，则它们的硬度也比较大，概括地说就是比较坚固。因此人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数（f值）。坚固性系数f=R/100(R单位 Kg/cm2) R-岩石标准试样的单向极限抗压强度值。如： ①极坚固岩石f=15~20（坚固的花岗岩、石英岩、石灰岩等） ②坚固岩石f=8~10（不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等） ③中等坚固岩石f=4~6（普通砂岩，铁矿等） ④不坚固岩石f=~3（如黄土，仅为）矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。强度是指矿岩抗压缩、拉伸、弯曲及剪切等单向作用的性能，而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力（如抵抗锹、镐、机械破碎，炸药的综合作用力）。莫氏硬度陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度叫做莫氏硬度，它只表示硬度由小到大的顺序，不表示软硬的程度。后面的矿物可以划破前面矿物的表面。一般莫氏硬度按10级标准的莫氏硬度计确定，后来因为出现了一些人工合成的硬度大的材料，又将莫氏硬度分为15级。维氏硬度在陶瓷材料的研究中，精确测定材料的硬度，通常在维氏显微硬度计上进行。岩石分级

岩石可分三大类：1、岩浆岩（喷出岩）2、沉积岩 3、变质岩 1、岩浆岩主要有：花岗岩、安山岩、闪长岩、流纹岩、玄武岩、辉长岩等。 2、沉积岩主要有：石英砂岩、石灰砾岩、泥铁岩、白云岩、泥岩、石膏等。 3、变质岩主要有：片麻岩、绿泥石片岩、千枚岩、大理岩、云母片岩等。虽然岩石的面貌是千变万化的，但是从它们的形成环境，也就是从成因上来划分，可以把岩石分为三大类：沉积岩、岩浆岩和变质岩 1、沉积岩：沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型，它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用，最后形成的岩石。不论哪种方式形成的碎屑物质都要经过搬运过程，然后在合适的环境中沉积下来，经过漫长的压实作用，石化成坚硬的沉积岩。沉积岩依照沉积物颗粒的大小又分砾岩、砂岩、页岩、石灰岩。沉积岩的形成：1、风化侵蚀：在河流上的大石头，经年累月被侵蚀风华，逐渐崩解成小的泥沙、碎屑。2、搬运：这些碎屑被水流从上游搬运到下游。3、堆积：下游流速减缓，搬运力减小，岩石碎屑便沉积下来。4、压密：新的沉积物压在旧的沉积物上，时间久了，底下的沉积物被压得较紧实。5、胶结：地下水经过沉积物的孔隙，带来的矿物质填满孔隙，使岩石碎屑颗粒紧紧胶结在一起，形成沉积岩。6、露出：沉积在海底的沉积岩层在板块运动的推挤下拱出海面，露出地表。 2、岩浆岩：岩浆岩也叫火成岩，是在地壳深处或上地幔中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷出地表冷却凝固并经过结晶作用形成的岩石。因为它形成的条件和沉积岩差别很大，因此它的特点也与沉积岩明显不同。岩浆岩又分安山岩、玄武岩、花岗岩。有地底岩浆冷却凝固形成。由于岩浆成分和冷却方式不同，便形成不同的火成岩。岩浆岩的形成：1、安山岩：岩浆由火山口喷出地面，快速冷却形成。2、玄武岩：岩浆经由缓和喷发漫流而出，逐渐冷凝形成的。3、花岗岩：岩浆并不喷出地面，而是在地下慢慢冷却形成的。 3、变质岩：在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石，包括沉积岩、岩浆岩，由于后来地质环境和物理化学条件的变化，在固态情况下发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化，从而形成一种新的岩石，这种岩石被称为变质岩。变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。变质岩又分板岩、片岩、片麻岩、大理石。变质岩的形成：1、为变质前的岩层：由于沉积或火山作用，堆积出一层层岩层。2、挤压岩层：在强大压力和摩擦力作用下，产生温度和压力，使得深埋在地下岩石发生变质作用。3、变质成新岩石：岩石里分散排布的矿物结晶会呈规矩排列，或生出新矿物来，而变成各种新的变质岩。在全球陆地表面，沉积岩覆盖了75%，岩浆岩和变质岩占陆地面积1/4。但是到了地下深处，沉积岩逐渐变成了少数民族。在整个地壳中，沉积岩只占地壳体积的8%，变质岩占了27%，剩下的65%都是岩浆岩。

岩石硬度表

硬度表莫氏硬度拼音：moshiyingdu 英文名称：Mohs’scale of hardness 说明：表示矿物硬度的一种标准。1824年由德国矿物学家莫斯(Frederich Mohs)首先提出。应用划痕法将棱锥形金刚钻针刻划所试矿物的表面而发生划痕,习惯上矿物学或宝石学上都是用莫氏硬度。用测得的划痕的深度分十级来表示硬度：滑石(talc)1（硬度最小），石膏(gypsum)2，方解石(calcite)3，萤石(fluorite)4，磷灰石(apatite)5，正长石(feldspar;orthoclase;periclase)6，石英(quartz)7，黄玉(topaz)8，刚玉(corundum)9，金刚石(diamond)10。莫氏硬度也用于表示其他固体物料的硬度。以莫氏硬度为基准，最高为10级。滑石：硬度一级，系指一种含水的镁硅酸盐矿物,化学式为 Mg3(Si4O10)(OH)2或3MgO·4SiO2·H2O,因质软,具滑腻感而得名。就是面粉里添加的滑石粉，小时候在墙上写字的滑石猴。石膏：硬度二级，为硫酸盐类矿物硬石膏族石膏，主含含水硫酸钙（CaSO4·2H2O），做豆腐用的。方解石：硬度三级，化学成分为Ca[CO3]，和汉白玉成分一样。萤石：硬度四级，萤石又名氟石,为卤族矿物。其化学式为CaF2,其中Ca占51.1%,F占48.9%。平时说的夜明珠的主要成分。磷灰：磷灰石，硬度五级。化学式:3Ca3(PO4)2.CaF2 组成:含氟约4% 用途:制造过磷酸盐肥料等反应分解产物氟化氢及四氟化硅有刺激性。长石：硬度六级，共分为6个矿物种：钠长石（An0-10Ab100-90）、奥长石（An10-30Ab90-70）、中长石（An30-50Ab70-50）、拉长石（An50-70Ab50-30）、倍长石（An70-90Ab30-10）和钙长石（An90-100Ab10-0）。岩石学中将前二者统称为酸性斜长石，而将后三者统称为基性斜长石。晶体属三斜晶系的架状结构硅酸盐矿物，多为柱状或板状，常见聚片双晶，在晶面或解理面上可见细而平行的双晶纹。白至灰白色，有些呈微浅蓝或浅绿色，玻璃光泽，半透明。两组解理（一组完全、一组中等）相交成86°24′，故得名斜长石。摩氏硬度6，比重2.6-2.76。石英：硬度为7，石英的化学成分为SiO2，盖房用的沙子、水晶成分都是石英。黄玉：硬度为8，即托帕石，为含水的铝硅酸盐矿物，化学分子式为 Al2[SiO4](F，OH)2，成分中F和(OH)的比值变化不定。属斜方晶系。晶体形态多呈斜方柱状，柱面常具纵纹，集合体形态为柱状、粒状、块状。颜

岩石硬度分级

岩石硬度分级岩石级别坚固程度代表性岩石 I 最坚固最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其它各种特别坚固的岩石。（f=20） II 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。（f=15） III 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。（f=10） IIIa 坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理石、白云岩、黄铁矿、不坚固的花岗岩。（f=8） IV 比较坚固一般的砂岩、铁矿石。（f=6） IVa 比较坚固砂质页岩、页岩质砂岩。（f=5） V 中等坚固坚固的泥质页岩、不坚固的砂岩和石灰岩、软砾石。（f=4）Va 中等坚固各种不坚固的页岩、致密的泥灰岩。（f=3） VI 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。（f=2） VIa 比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎石，坚固的煤，硬化的粘土。（f=1.5） VII 软软致密粘土、较软的煤、坚固的冲击土层、粘土质土壤。（f=1） VIIa 软软砂质粘土、砾石，黄土。（f=0.8） VIII 土状腐殖土，泥煤，软沙质土壤，湿砂。（f=0.6） IX 松散的砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤。（f=0.5） X 流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土和其它含水土壤。（f=0.3）人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难以破碎，难以破碎的岩石一般也难以凿岩，难以爆破，则它们的硬度也比较大，概括地说就是比较坚固。因此人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数（f值）。坚固性系数f=R/100(R单位Kg/cm2) R-岩石标准试样的单向极限抗压强度值。如： ①极坚固岩石f=15~20（坚固的花岗岩、石英岩、石灰岩等） ②坚固岩石f=8~10（不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等） ③中等坚固岩石f=4~6（普通砂岩，铁矿等） ④不坚固岩石f=0.8~3（如黄土，仅为0.3）矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。强度是指矿岩抗压缩、拉伸、弯曲及剪切等单向作用的性能，而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力（如抵抗锹、镐、机械破碎，炸药的综合作用力）。莫氏硬度陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度叫做莫氏硬度，它只表示硬度由小到大的顺序，不表示软硬的程度。后面的矿物可以划破前面矿物的表面。一般莫氏硬度按10级标准的莫氏硬度计确定，后来因为出现了一些人工合成的硬度大的材料，又将莫氏硬度分为15级。维氏硬度在陶瓷材料的研究中，精确测定材料的硬度，通常在维氏显微硬度计上进行。

岩石硬度系数表示方法

岩石硬度系数表示方法岩石级别坚固程度代表性岩石 Ⅰ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。(f=20) Ⅱ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.(f=15) Ⅲ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.(f=10) Ⅲa 坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿，不坚固的花岗岩。(f=8) Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石 (f=6) Ⅳa 比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5) Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾石。(f=4) Ⅴa 中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3) Ⅵ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.(f=2) Ⅵa 比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎石，坚固的煤，硬化的粘土。(f= Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。 (f=1) Ⅶa 软软砂质粘土、砾石，黄土。(f= Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f= Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤. (f= Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤. (f= A 表示矿岩的坚固性的量化指标. 人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。坚固性系数f=R/100 (R单位 kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的如： ①极坚固岩石 f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等） ②坚硬岩石 f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等） ③中等坚固岩石 f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等） ④不坚固岩石 f=～3 （如黄土、仅为）

普氏岩石硬度系数知识

. 普氏系数是单轴抗压强度除以10 极硬（f＝20）、很硬（f＝15）、坚硬（f＝8～10）、较硬（f＝5～6）、普通（f＝3～4）、较软（f＝1.5～2）、软层（f＝0.8～1）、松软（f＜1）等8类。额分类普氏分类土壤及岩石名称天然湿度下平均容重极限压碎强度用轻钻孔机钻进1m 开挖方法及工具紧固系数Kg/m3 Kg/cm2 min f 四类土壤Ⅳ土含碎石重粘土，其中包括石炭纪、侏罗纪的硬粘土1950 －－用尖锹并同时用镐和撬棍开挖 1.0~1.5 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 1950

. 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2000 不含或含有重量达10kg 的顽石 1950 松石Ⅴ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 1.5~1.2 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Ⅵ凝灰岩、和浮石1100 200~400 3.5 用风镐的爆破法来开挖 2~4 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 Ⅶ石灰石胶结的带有卵石和沉积岩的砾石2200 400~600 6.0 用爆破方法开挖 4~6 风化的和有大裂缝的粘土质砂岩 2000 坚实的泥板岩 2800 坚实的泥灰岩 2500

岩石的硬度怎么区分

岩石的硬度怎么区分？岩石级别坚固程度代表性岩石 Ⅰ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。(f=20) Ⅱ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.(f=15) Ⅲ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.(f=10) Ⅲa 坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿，不坚固的花岗岩。(f=8) Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石 (f=6) Ⅳa 比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5) Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾石。(f=4) Ⅴa 中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3) Ⅵ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.(f=2) Ⅵa 比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎石，坚固的煤，硬化的粘土。(f= Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。 (f=1) Ⅶa 软软砂质粘土、砾石，黄土。(f= Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f= Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤. (f= Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤. (f= A 表示矿岩的坚固性的量化指标.

人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。坚固性系数f=R/100 (R单位 kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。如： ①极坚固岩石 f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等） ②坚硬岩石 f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等） ③中等坚固岩石 f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等） ④不坚固岩石 f=～3 （如黄土、仅为）矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。强度是指矿岩抵抗压缩，拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。（如抵抗锹，稿，机械碎破，炸药的综合作用力）。 12

岩石硬度表

A.A 土石方工程说明一、一般说明（一）土壤及岩石的分类见表A.A-1。表A.A-1土壤及岩石（普氏）分类表

（二）土石方体积应按挖掘前的天然密实体积计算。如需按天然密实体积折算时，应按表A.A-2系数计算。表A.A-2土石方体积折算系数表（三）挖土方平均厚度应按自然地面测量标高至设计地坪标高间的平均厚度确定。基础土方、石方开挖应按基础垫层底表面标高至交付施工场地标高确定；无交付施工场地标高时，应按自然地面标高确定。（四）“土石方回填”项目中的“夯填”适用于沟槽回填、室内回填。（五）土石方场外运输应按本章有关项目计算。（六）桩间挖土方工程量不扣除桩所占体积，按每根桩增加普工0.6工日计算。（七）土石方均未包括在地下水位以下施工的排水费用。二、土方工程

（一）建筑物场地厚度≤±30cm的挖、填、运、找平，应按A.A.1中平整场地项目计算。厚度＞±30cm的竖向布置挖土或山坡切土，应按A.A.1中挖土方项目计算，按竖向布置（超过30cm的挖、填土方，用方格网控制挖填至设计标高就叫按竖向布置挖填土方）进行挖填土方时，不得再计算平整场地的工程量。（二）挖基础土方包括带形基础、独立基础及设备基础、人工挖孔桩等的挖方，满堂基础按挖土方项目计算。（三）挖土方、沟、槽定额均按干湿土综合编制。（四）沟槽、基坑深度超过6m时，按深6m定额乘以系数1.2计算；超过8m以外者，按深6m定额乘以系数1.6计算。（五）机械挖运淤泥时，按机械挖运土方定额乘以系数1.5。（六）有关项目的说明 1．“平整场地”项目适用于建筑场地厚度≤±30cm的挖、填、运、找平。应注意：（1）可能出现厚度≤±30cm的全部是挖方或全部是填方，需外运土方或借土回填时，在工程量清单项目中应描述弃土运距（或弃土地点）或取土运距（或取土地点），这部分的运输不包括在“平整场地”项目内。（2）不论机械或人工平整场地，均按本项目计算。 2．“挖基础土方”项目适用于基础土方沟槽、坑开挖。应注意：深基础的支护结构，如钢板桩、H钢桩、预制钢筋混凝土板桩、钻孔灌注混凝土排桩挡墙、预制钢筋混凝土排桩挡墙、人工挖孔灌注混凝土排桩挡墙、旋喷桩地下连续墙和基坑内的水平钢支撑、水平钢筋混凝土支撑、锚杆拉固、基坑外锚、排桩的圈梁、H钢桩之间的木挡土板以及施工降水等，应按有关措施项目计算。 3．挖土方（包括大开挖）深度超过6m时，按“挖土方”项目乘以系数1.3。三、石方工程

岩石硬度及塑性系数测定

中国石油大学岩石硬度及塑性系数测定实验报告实验日期：2014年10月8日成绩：班级：学号：姓名：教师：同组者：岩石硬度及塑性系数测定岩石是钻井的主要工作对象。在钻成井眼的过程中，一方面要提高破碎岩石的效率，另一方面要保证井壁岩层稳定，这些都取决于对岩石的工程力学性质的了解和认识。岩石的工程力学性质包括岩石的机械性质、岩石的研磨性、岩石的可钻性等。岩石的机械性质包括岩石的弹性、强度、脆性与塑性、硬度等。本实验旨在了解岩石的机械性质，掌握岩石压入硬度及塑性系数的测量方法。一、实验目的 1、直观了解岩石的物理机械性质 2、掌握岩石硬度及塑性系数的测量方法二、实验原理 1、实验设备实验中使用岩石硬度仪来测量岩石的压入硬度及塑性系数，如图1所示。该设备主要由手摇泵，液压罐，压模，载荷传感器，位移传感器，下板，支柱，上板和函数记录仪等构成。

图1 岩石硬度仪实物图压模主要由基体和硬质合金压头两部分构成，其结构及尺寸如图3 所示，其中d=1.5~2.5mm。图2 压模结构及尺寸示意图 2．测量原理利用手摇油泵将液压油压入液压罐，推动液压罐的活塞上升，使位移传感器与岩心托盘侧面伸出的铁片接触、岩样与压模接触，随着压力的增加，压模将逐渐压入岩样，压入的深度由位移传感器测出，压力由载荷传感器测出，测出的数据自动存入函数记录仪，具体参见动画“岩石硬度及塑性系数的测定”。将函数记录仪中的数据文件转存入U 盘，在计算机上利用专用软件提取“位移”和“载荷”数据，作岩石的变形曲线，如图3所示。其中，a 为脆性岩石，其特点是OD段为弹性变形阶段，达到D 点后即发生脆性破碎；b 为塑脆性岩石，其OA 段为弹性变形阶段，AB 段为塑性变形区，到达B 点时产生脆性破碎；c 为塑性岩石，施加不大的载荷即产生塑性变形，其后变形随变形时间的延长而增加，无明显的脆性破坏现象。脆性岩石塑脆性岩石塑性岩石

岩石硬度分级

岩石级别坚固程度代表性岩石 Ⅰ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。(f=20) Ⅱ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.(f=15) Ⅲ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.(f=10) Ⅲa坚固坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿，不坚固的花岗岩。(f=8) Ⅳ比较坚固一般的砂岩、铁矿石(f=6) Ⅳa比较坚固砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5) Ⅴ中等坚固坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾石。(f=4) Ⅴa中等坚固各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3) Ⅵ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.(f=2) Ⅵa比较软碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎石，坚固的煤，硬化的粘土。(f=1.5) Ⅶ软软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。(f=1) Ⅶa软软砂质粘土、砾石，黄土。(f=0.8) Ⅷ土状腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f=0.6) Ⅸ松散状砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤.

(f=0.5) Ⅹ流沙状流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤. (f=0.3) A 表示矿岩的坚固性的量化指标. 人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。坚固性系数f=R/100 (R单位kg/cm2) 式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。如： ①极坚固岩石f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等） ②坚硬岩石f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等） ③中等坚固岩石f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等） ④不坚固岩石f=0.8～3 （如黄土、仅为0.3）矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。强度是指矿岩抵抗压缩，拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。（如抵抗锹，稿，机械碎破，炸药的综合作用力）。

普氏岩石硬度系数知识aust采矿工程完整版

普氏岩石硬度系数知识 a u s t采矿工程集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]

普氏岩石硬度系数知识由俄罗斯学者于1926年提出的岩石坚固性系数（又称普氏系数）至今仍在矿山开采业和勘探掘进中得到广范应用。岩石的坚固性区别于岩石的强度，强度值必定与某种变形方式（单轴压缩、拉伸、剪切）相联系，而坚固性反映的是岩石在几种变形方式的组合作用下抵抗破坏的能力。 1.普氏系数又称岩石的坚固性系数、紧固系数，数值是岩石或土壤的单轴抗压强度极限的1/100，记作f，无量纲。 f=Sc/100，式中：Sc的计量单位为kg/cm²。 2.因为在钻掘施工中往往不是采用纯压入或纯回转的方法破碎岩石，因此这种反映在组合作用下岩石破碎难易程度的指标比较贴近生产实际情况。岩石坚固性系数f表征的是岩石抵抗破碎的相对值。因为岩石的抗压能力最强，故把岩石单轴抗压强度极限的1/10作为岩石的坚固性系数，即f=R/10 式中：R是岩石的单轴抗压强度，MPa。 f是个无量纲的值，它表明某种岩石的坚固性比致密的粘土坚固多少倍，因为致密粘土的抗压强度为10MPa。岩石坚固性系数的计算公式简洁明了，f值可用于预计岩石抵抗破碎的能力及其钻掘以后的稳定性。根据岩石的坚固性系数(f)可把岩石分成10级（见下表），等级越高的岩石越容易破碎。为了方便使用又在第Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ,Ⅵ,Ⅶ级的中间加了半级。考虑到生产中不会大量遇到抗压强度大于200MPa的岩石，故把凡是抗压强度大于200MPa的岩石都归入Ⅰ级。这种方法比较简单，而且在一定程度上反映了岩石的客观性质。但它也还存在着一些缺点： (1)岩石的坚固性虽概括了岩石的各种属性（如岩石的凿岩性、爆破性，稳定性等），但在有些情况下这些属性并不是完全一致的。 (2)普氏分级法采用实验室测定来代替现场测定，这就不可避免地带来因应力状态的改变而造成的坚固程度上的误差。极硬（f＝20）、很硬（f＝15）、坚硬（f＝8～10）、较硬（f＝5～6）、普通（f＝3～4）、较软（f＝1.5～2）、软层（f＝0.8～1）、松软（f＜1）等8类。额分类普氏分类土壤及岩石名称天然湿度下平均容重极限压碎强度用轻钻孔机钻进1m 开挖方法及工具紧固系数Kg/m3Kg/cm2min f

岩石强度分类

第二章天然石料天然石料：天然岩石经机械或人工开采、加工（或不经加工）获得的各种块料或散粒状石材。第一节岩石的形成与分类岩石由于形成条件不同可分为：岩浆岩（火成岩）沉积岩（水成岩）变质岩一、岩浆岩（一）岩浆岩的形成与分类岩浆岩是由地壳深处熔融岩浆上升冷却而成的。（1）深成岩：岩浆在地壳深处，在上部覆盖层的巨大压力下，缓慢且比较均匀地冷却而形成的岩石。特点：矿物全部结晶，多呈等粒结构和块状构造，质地密实，表观密度大、强度高、吸水性小、抗冻性高。建筑上常用的深成岩主要有花岗岩、闪长岩、辉长岩等。（2）喷出岩：岩浆喷出地表时，在压力急剧降低和迅速冷却的条件下形成的。特点：岩浆不能全部结晶，或结晶成细小颗粒，常呈非结晶的玻璃质结构、细小结晶的隐晶质结构及个别较大晶体嵌在上述结构中的斑状结构。建筑上常用的喷出岩主要有玄武岩、辉绿岩、安山岩等。（3）火山岩：火山岩也称火山碎屑岩，是火山爆发时喷到空中的岩浆经急速冷却后形成的。常见的有火山灰、火山砂、浮石及火山凝灰岩等。（二）岩浆岩的主要矿物成分（1）石英：结晶状态的SiO2 强度高、硬度大、耐久性好。常温下基本不与酸、碱作用。温度达575℃以上时，石英体积急剧膨胀，使含石英的岩石，在高温下易产生裂缝岩浆岩分为：

酸性岩石(SiO2>65%) 中性岩石(65%≥SiO2≥55%) 碱性岩石（SiO2<55%）（2）长石：强度、硬度及耐久性均较低（与石英相比）正长石（K2O·Al2O3·6SiO2）斜长石钠长石（Na2O·Al2O3·6SiO2）钙长石（CaO·Al2O3·2SiO2）干燥条件下耐久性高，温暖潮湿的条件下较易风化，特别遇CO2，更易于被破坏。风化后主要生成物是高岭石（Al2O3·2SiO2·2H2O）。（3）云母：含水的铝硅酸盐，柔软而有弹性的成层薄片。白云母黑云母云母含量较多时，易于劈开，降低岩石的强度和耐久性，且使表面不易磨光。（4）暗色矿物：角闪石、辉石、橄榄石等着色深暗的铁镁硅酸盐类矿物，统称为暗色矿物。特点：密度特别大（3～4）g/cm3。与长石相比，强度高，冲击韧性好，耐久性也较高。在岩石中含量多时，能形成坚固的骨架。其它：黄铁矿（FeS2），特征：岩石表面具有锈斑。黄铁矿遇水，易氧化成硫酸，腐蚀其它矿物，加速岩石风化。二、沉积岩（一）沉积岩的形成与分类位于地壳表面的岩石，经过物理、化学和生物等风化作用，逐渐被破坏成大小不同的碎屑颗粒和一些可溶解物质。这些风化产物经水流、风力的搬运，并按不同质量、不同粒径或不同成分沉积而成的岩石，称为沉积岩。特点：有明显的层理，较多的孔隙，不如深成岩密实。（1）化学沉积岩：原岩石中的矿物溶于水，经聚集沉积而成的岩石。常见：石膏、白云岩、菱镁矿及某些石灰岩。（2）机械沉积岩：原岩石在自然风化作用下破碎，经流水、冰川或风力的搬运，逐渐沉积而成。

土壤定额运用及岩石(普氏)分类表

说明一、人工土石方 1、1、土壤分类：详见“土壤、岩石分类表”。表列Ⅰ、Ⅱ类为定额中一、二类土壤（普通土）；Ⅲ类为定额中三类土壤（坚土）；Ⅳ类为定额中四类土壤（砂砾坚土）。人工挖土方、地槽、地坑定额深度最深为6M，超过6M时，可另作补充定额。 2、2、人工土方定额是按干土编制的，如挖湿土时，人工乘以系数1.18。干湿土的划分，应根据地质勘测资料以地下常水位为准划分，地下常水位以上为干土，以下为湿土。人工土方定额，深度在8M以内时，按6M 以内的相应项目基价乘系数1.15；深度在10M以内时，乘系数1.30。 3、3、本定额未包括地下水位以下施工的排水费用，发生时另行计算。 4、4、本定额未包括工作以外运输路面维修、养护、城区环保清洁费、挖方、填方区的障碍清理，铲草皮、挖淤泥、堰塘排水等内容，发生时应另行计算。 5、5、在有挡土板支撑下挖土方时，按实挖体积，人工乘以系数1.43。 6、6、挖桩间土方时，按实挖体积（扣除桩体占用体积），人工乘以系数1.50。 7、7、场地按竖向布置挖填土方时，不再计算平整场地的工程量。 8、8、石方爆破定额是按炮眼法松动爆破编制的，不分明炮、闷炮。但闷炮的履盖材料应另行计算。 9、9、石方爆破定额是按电雷管导电起爆编制的，如采用火雷管爆破时，雷管应换算，数量不变。扣除定额中的胶质导线，换为导火索，导火索的长度按每个雷管2.12M计算。二、机械土石方 1、1、岩石分类，详见“土壤、岩石分类表”。表列Ⅴ类为定额中松石；Ⅵ—Ⅷ类为定额中次坚石；Ⅸ、Ⅹ、类为定额中普坚石；Ⅺ、Ⅻ类为物坚石。 2、2、推土机推土、推石碴，铲运机铲运土重车上坡时，如果坡度大于5%时，其另行计算。 4、4、机械挖土石方工程量，按施工组织设计分别计算机械和人工挖土工程量。无施工组织设计时可按机械挖土方90%，人工挖土方10%计算，（人工挖土部分按相应定额项目人工乘系数2.0）。 5、5、土壤含水率定额是按天然含水率为准确定：含水率大于25%时，定额人工、机械乘以系数1.15，若含水率大于40%时另行计算。 6、6、推土机推土或铲运机铲土土层平均厚度小于300MM时，推土机台班用量乘以系数1.25；铲运机台班用量乘以系数1.17。 7、7、挖掘机在垫板上进行作业时，人工、机械乘以系数1.25，定额内不包括垫板铺设所需的工料、机械消耗。 8、推土机、铲运机，推、铲未经压实的积土时，按定额项目乘以系数0.73。 9、机械土方定额是按三类土编制的，如实际土壤类别不同，定额中机械台班量乘以下列系数。