岩石硬度的表征现状
一般岩石的抗压强度
1、岩浆岩类
(1)坚硬—软弱块—层状基性喷出岩。火山熔岩为块状，较坚硬—坚硬，干抗压强度48.0—193.0兆帕，软化系数0.64—0.99，岩体稳定性较好；火山碎屑岩为似层状或层状，软弱—较坚硬，干抗压强度10.9—56.0兆帕，软化系数0.43—0.54，岩体稳定性差。力学强度的高低与岩石的节理裂隙发育和风化程度有关。中等风化玄武岩强度为微风化—新鲜的20—50%；火山碎屑岩易受风化，中等风化的锤击易碎。
(4)软硬相间层状碎屑岩夹碳酸盐岩。碳酸盐岩、石英砂岩、粉砂岩等抗压强度较高，页岩抗压强度低。但碳酸盐岩因岩溶发育，强度有所降低，尤其在断裂破碎带。
4.碳酸盐岩类
该岩类的工程地质特征主要与岩石的岩溶化程度有关。
(1)坚硬—较坚硬中—厚层状强岩溶化碳酸盐岩。包括灰岩、白云质灰岩、白云岩，岩溶率8—35%，新鲜岩石抗压强度一般大于98兆帕。
(2)软硬相间薄—中层状砂页岩。页岩常夹砂岩或与砂岩互层产出。砂岩干抗压强度为100—169兆帕，比片岩高几倍至十几倍，而砂岩强度又容易受风化影响，风化者为3.8—27兆帕，半风化者60—70.3兆帕。
(3)坚硬—较坚硬中厚层状砂砾岩。岩石致密坚硬，抗水性和抗风化能力强，力学强度高，抗压强度多大于98兆帕。
(2)坚硬块状混合岩类。岩石呈块状，完整性好，坚硬，干抗压强度59—196兆帕，强风化者为22兆帕。
(3)软弱碎裂状构造岩。岩石破碎，透水性强，压碎花岗岩垂直饱和抗压强度为73兆帕，部分小于20兆帕。
3.碎屑岩类
(1)软弱—较坚硬，中—厚层状红色砂泥岩。岩石呈不等厚互层状。力学强度因岩性不同而异。砂岩，砾岩等岩石较坚硬，干抗压强度多大于50兆帕，风化岩干抗压强度一般小于50兆帕。泥岩、粘土岩等垂直干抗压强度为11.8—17.0兆帕。
岩石坚硬程度的定量指标
岩石坚硬程度的定量指标岩石坚硬程度的定量指标是衡量岩石物理性质的重要参数，对于地质勘探、工程建设、地质灾害防治等领域具有重要的实际意义。
岩石坚硬程度的定量指标主要包括岩石硬度、强度、耐磨性和抗压强度等。
一、引言岩石坚硬程度定量指标的研究，旨在为我国地质矿产资源开发、基础设施建设、地质灾害防治等领域的岩体工程提供科学依据。
本文将从岩石硬度、强度、耐磨性和抗压强度等方面展开论述，探讨这些指标的计算方法及其在工程领域的应用。
二、岩石坚硬程度的定量指标概述1.岩石硬度岩石硬度是指岩石抵抗外来物体刻划或磨损的能力。
硬度指标常用的测试方法有布氏硬度试验、洛氏硬度试验和维氏硬度试验等。
硬度值可用于评估岩石的坚硬程度，为工程建设提供依据。
2.岩石强度岩石强度是指岩石在外力作用下承受破坏的能力。
强度指标主要包括抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。
岩石强度测试方法有直接加载法、间接加载法等。
强度指标对于岩体工程稳定性分析、岩基设计与施工具有重要意义。
3.岩石耐磨性岩石耐磨性是指岩石在受到磨料磨损作用下的抗磨损能力。
耐磨性指标有磨损量、磨损系数等。
岩石耐磨性试验方法包括磨耗试验、冲击磨损试验等。
耐磨性指标对于评估岩石在磨损环境下的稳定性具有重要意义。
4.岩石抗压强度岩石抗压强度是指岩石在垂直于其主轴方向上承受压力破坏的能力。
抗压强度试验方法有单轴抗压试验、三轴抗压试验等。
抗压强度指标对于岩土工程设计、岩基承载力评价具有实用价值。
三、各类岩石坚硬程度指标的计算方法及应用1.岩石硬度的计算及应用岩石硬度值可通过布氏硬度试验、洛氏硬度试验等方法获得。
硬度值用于评估岩石的坚硬程度，为岩体工程提供参考。
2.岩石强度的计算及应用岩石强度指标可通过直接加载法、间接加载法等试验获得。
强度值用于岩基设计与施工、岩体稳定性分析等。
3.岩石耐磨性的计算及应用岩石耐磨性指标可通过磨耗试验、冲击磨损试验等方法获得。
耐磨性值用于评估岩石在磨损环境下的稳定性。
一般岩石坚硬程度分类表
5.0≥Es＞2.0
Ⅴ
0.70≥f,＞0.40
0.3≥c,,＞0.05
0.40≥f,＞0.30
0
0.55≥f,＞0.40
0.30≥c,,＞0.05
0.45≥f,＞0.35
0
2.0≥Es＞0.2
注：f，，c，为抗剪断强度，限于硬质岩；软岩应根据软化系数折减。
结构面、软弱层和断层的抗剪断与抗剪强度
类型
岩
锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，浸水后手可捏碎，辧开。
1、；强风化的坚硬岩或较硬岩；
2、中风化~强风化的较软岩；
3、未风化~微风化的页岩、泥岩、泥质砂岩等。
极软岩
锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，浸水后手可捏成团。
1、全风化的各种岩石；
2、各种半成岩。
完整
程度
结构面发育程度
主要结构面
的结合程度
主要结构
面类型
完整性受极大破坏，稳定性极差，接近松散体介质
岩体质量基本分类
完整
程度
坚硬
程度
完整
较完整
较破碎
破碎
极破碎
坚硬岩A
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
较硬岩B
ⅡB
ⅢB
ⅣB
ⅣB
ⅤB
较软岩C
ⅢC
ⅣC
ⅣC
ⅤC
ⅤC
软岩D
ⅣD
ⅣD
ⅤD
ⅤDLeabharlann ⅤD极软岩EⅤEⅤE
ⅤE
ⅤE
ⅤE
Vp（m/s）
R石(MPa）
静弹模（GPa）
1500
1.6
0.032~0.0533
破碎
≥3
0.4~0.2
岩石的三类抗风化指标
岩石的抗风化能力是指岩石在自然界中抵抗风化作用的能力，这种能力的高低直接影响到岩石的稳定性、景观形态以及土壤的形成等多方面。
根据风化作用的不同机制，岩石的抗风化能力主要可以从物理抗风化、化学抗风化和生物抗风化三个方面进行评价。
下面将详细介绍这三类抗风化指标。
一、物理抗风化指标物理抗风化是指岩石在物理因素作用下发生的破坏和分解过程，如温度变化、冰冻融化、盐结晶等。
物理抗风化指标主要包括：1. 岩石硬度：硬度是衡量岩石抗风化能力的重要指标之一。
一般来说，硬度越大的岩石其抗风化能力越强。
例如，花岗岩由于其硬度较大，所以其物理抗风化能力较强。
2. 孔隙率和渗透性：孔隙率高的岩石表明其内部有更多的空间可以容纳水分和空气，这样的岩石在遇到冰冻融化作用时更容易受损。
而渗透性高的岩石则容易让水分渗透进入，加速风化过程。
3. 裂隙发育程度：岩石中的裂隙是物理风化作用的重要通道，裂隙越发育，风化作用越容易进行。
裂隙的发育状态直接影响岩石的整体稳定性。
二、化学抗风化指标化学抗风化是指岩石在化学作用下发生的化学反应，导致岩石成分的改变或溶解。
化学抗风化指标主要包括：1. 矿物成分：岩石中的矿物成分对其化学抗风化能力有很大影响。
一般来说，富含石英的岩石因为石英的化学稳定性较好，所以其化学抗风化能力较强；而富含长石的岩石由于长石易于化学风化生成黏土矿物，所以其化学抗风化能力较弱。
2. pH值：岩石表面环境的pH值也影响化学风化的速率。
酸性环境会加速某些矿物的溶解，而碱性环境可能促进某些矿物的沉淀。
因此，岩石所处的环境pH值是一个重要的化学抗风化指标。
3. 可溶性：岩石中矿物的可溶性是判断其化学抗风化能力的另一个重要因素。
易溶于水的矿物（如盐类矿物）使得岩石的化学抗风化能力较弱。
三、生物抗风化指标生物抗风化是指生物活动对岩石造成的物理破坏和化学改变。
生物抗风化指标主要包括：1. 生物活动强度：植物根系的生长、动物的挖掘等生物活动可以对岩石造成物理破坏，同时生物体的代谢活动也可以引起化学风化。
岩石硬度
1.岩石硬度分类方法方式：岩石的软硬程度不同，我们可以把岩石的硬度分成很硬、较硬、较软三级。
按固结作用强度、页理和劈理的发育程度将粘土岩分为粘土、泥岩和页岩，然后再按结构或矿物成分细分。
早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。
按照他们的软硬程度分为十级：1）滑石 2）石膏 3）方解石 4）萤石 5）磷灰石6）正长石 7）石英8）黄玉 9）刚玉 10）金刚石高岭石粘土简称高岭土(kaolin)，是一种以高岭石族矿物为主要成分、质地纯净的细粒粘土，首先发现于我国江西景德镇附近的高岭村而得名。
1712—1722年间，法国传教土殷弘绪(原名Le.P.d’Entrecolles)曾两次将景德镇制瓷实况报告法国政府，称高岭村粘土为“高岭土”，1867年约翰逊和布莱克(S.W.Johnson ＆J.M.Blake)首次把组成高岭土的粘土矿物称为高岭石(kaolinite)，从而成为第一个以中国地名命名的矿物学名词。
高岭土外观呈白、浅灰等色，含杂质时呈黄、灰、黑色等。
致密块状或疏松土状，有滑腻感，硬度小于指甲。
比重2.4—2.6。
干燥后粘舌，有吸水性。
耐火度可达1770-1790℃。
可塑性低，粘结性小，具良好的绝缘性和化学稳定性。
纯净的高岭土煅烧后色白，白度可达80—90%。
主要用于陶瓷、造纸、橡胶工业，也可供作搪瓷、塑料、油漆等工业部门使用。
蒙脱石粘土又称膨润土、膨土岩、斑脱岩，是一种以蒙脱石为主要矿物成分的细粒粘土。
膨润土的外观一般呈白色、粉红色、浅灰色、淡黄色，当被杂质污染时可呈灰绿色、紫棕色及其他较深的颜色。
疏松土状者光泽暗淡，致密块状者呈蜡状光泽。
硬度1—2，性柔软。
块状或土状，有滑感。
比重2—3。
吸水后体积膨胀，最大吸水量为其体积的8－15倍。
具高可塑性和良好的粘结性，在水溶液中呈悬浮和胶凝状，还具有阳离子交换的特性。
膨润土是重要的工业矿物原料之一，在钢铁工业中，供作球团矿的粘结剂；铸造工业中，用于铸造型砂的粘结剂；化学工业中，可用来制造活性白上．作为油脂的脱色剂；地质钻探中，它是优质的泥浆原料；陶瓷工业中，在陶瓷坯料中加入3－5%的膨润土后，可以显著增加坯泥的可塑性与干坯强度。
岩石的硬度、成因及工程地质性质
岩石的硬度、成因及工程地质性质
一、岩石的主要矿物
构成岩石的矿物称为造岩矿物。
矿物的成分、性质及其在各种因素影响下的变化，都会对岩石造成影响。
例如，岩石中的石英含量越多，钻孔的难度就越大，钻头、钻机等消耗量也就越多。
物理性质是鉴别矿物的主要依据。
依据颜色鉴定矿物的成分和结构，依据光泽鉴定风化程度，依据硬度鉴定矿物类别。
表1矿物硬度表
二、岩石的成因类型及其特征
三、岩浆岩、沉积岩和变质岩的地质特征
四、岩石的工程地质性质
1.岩石的物理力学性质
（1）岩石的主要物理性质
（2）岩石的主要力学性质。
岩石压入硬度的试验研究
岩石压入硬度的试验研究
岩石的硬度是指岩石抵抗外力侵蚀、破碎和磨损能力的性质。
为了研究岩石的硬度，通常会进行岩石的压入硬度试验。
岩石的压入硬度试验是通过对岩石样本进行压缩加载，测量岩石在加载过程中的变形和应力，以确定岩石的抗压能力。
压入硬度试验通常使用万能材料试验机来进行，该机器可以模拟实际的应力和变形情况。
试验过程中，在样本外表面施加一定的压力载荷，然后通过加载仪器测量加载力和变形情况。
根据加载力和变形的关系，可以得到岩石的应力-应变曲线，从而确定它的硬度。
在进行岩石压入硬度试验时，需要注意以下几点：
1. 样本准备：岩石样本应该具有代表性，尺寸适中，表面平整。
同时，样本的边缘应当经过精心的加工，以免在试验过程中发生不均匀破坏。
2. 试验参数：根据岩石的具体特性，确定合适的试验参数，包括加载速率、加载范围、循环次数等。
3. 数据采集：试验过程中，需要及时记录加载力和变形数据，以便后续分析处理。
通过进行压入硬度试验，可以得到岩石的压缩强度、弹性模量等重要指标，对评估岩石的稳定性、耐久性和可用性等方面具有重要意义。
名词解释岩石的硬度
名词解释岩石的硬度岩石的硬度是指岩石在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
硬度是描述岩石性质的一个重要参数，它与岩石的成分、结构、密度等因素密切相关。
岩石的硬度对于矿产资源勘探、工程地质建设以及岩石工程等领域具有重要意义。
一、硬度的测量方法1.莫氏硬度：莫氏硬度是一种常用的用于测定岩石硬度的方法。
它采用一组预定硬度的矿物标准进行比较来确定岩石的硬度级别。
莫氏硬度分为1到10级，硬度从低到高依次为：滑石、石膏、钙长石、石英、斜长石、角闪石、翡翠、方解石、钠长石和金刚石。
2.洛氏硬度：洛氏硬度是另一种常用的硬度测量方法。
它利用一组由较低硬度到较高硬度的钢质刮痕进行比较来确定岩石的硬度级别。
洛氏硬度分为1到15级，硬度从低到高依次为：硬脂酸、黄铜、红铜、锡、铸铁、钢制针、砖瓦和耐火砖等。
二、岩石硬度的影响因素1.岩石成分：岩石中的矿物成分对硬度有直接的影响。
一般来说，硬石类岩石中富含石英、长石、角闪石等硬度较高的矿物，因此其硬度较大。
而软石类岩石中的矿物成分主要为滑石、石膏等较软的矿物，故硬度较低。
2.岩石结构：岩石的结构对硬度也有一定影响。
如片岩的硬度较大，主要因为其由片状矿物堆积而成，具有较高的抗压能力。
而砂岩则由颗粒状矿物粘结而成，其硬度相对较低。
3.岩石密度：岩石的密度与其整体结构和矿物成分有关，它也会影响岩石的硬度。
一般来说，密度较大的岩石具有较高的硬度，因为其内部分子之间的相互作用较强。
三、岩石硬度的应用领域1.矿产资源勘探：岩石硬度对于矿产资源的勘探具有重要意义。
不同硬度的岩石在地球内部形成的过程中会具有不同的矿物成分和结构特征，从而影响地下矿产资源的分布和储量。
2.工程地质建设：在工程地质勘察和工程设计中，岩石硬度的数据对于选址、挖掘、爆破等工程活动有很大帮助。
通过对岩石硬度的测定，可以预测施工过程中可能遇到的困难，从而制定合理的施工方案。
3.岩石工程：岩石工程包括隧道、矿山、水坝等工程的设计和施工。
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硬度的表征方式目前应用的无非有两类。
一、类似于指数的方式。
如洛氏、里氏、肖氏硬度等。
其硬度值并没有非常明确的物理意义（无单位）。
只是对硬度的相对高低进行描述。
矿物的莫氏硬度和漆膜的铅笔硬度更是直观地用刻划来比较硬度的高低。
二、有物理上的定义。
比如布氏硬度、维氏硬度、努普硬度等可以说成压痕单位表面积所能承受的压力，迈耶尔（Mayer）硬度可定义成单位压痕投影面积所能承受的压力。
各类邵氏硬度可以表述为在一定的压力下所能压入的深度。
这两类表征方法如果把握“它们仅仅是表明硬度的相对高低程度”而已，那么在实际应用中都没有丝毫问题。
但如果将第二类表征严格按其定义去理解则会带来许多困惑。
比如能说“硬度400HB比硬度200HB的材料硬度一倍”吗?。
硬度这个概念本身并没有一个简单明确的物理定义。
从逻辑上讲难以用单纯的物理量、几何量的组合来完美地表述。
所以，用过于明确测试方法或理解方法会很难成功。
第二类表征的成立的本身加入了无数的约束条件，如压头的形状和尺寸、试验力的大小及施加的方式、试验力保持时间，试料本身的机械特性、化学特性、治金学特性等等。
正因为如此，不同硬度试验方法、甚至同一试验方法但不同试验条件下所得出的硬度数值之间的换算也非线性变化的。
应用“硬度”这一参数时，要时时刻刻牢记：1 相对性 2 特定性 3 工具性4 传统性
1、相对性：硬度值只是表明其相对的高低。
同一试验条件得出的硬度值之间可以比较高低，但数值倍数的比较没有意义。
2、特定性：每个硬度值的背后都带着许多试验条件的约束，离开了这一点比较也是无意义的。
硬度换算如果抛开这些约束条件会有很大的误差。
3、工具性：日常生产和科研中采用硬度这一参数的根本原因还因为它易于测试和基本上对试验件无损或很少损坏。
借助它来推断材料的其他与应用密切相关的机械性能，如耐磨、抗拉压、金相特性等。
同时可用来控制制造工艺。
4、传统性：硬度使用中充满了“约定俗成”和“传统沿习”，有鲜明的行业特点，有很多应用并不是技术上合格、最佳，仅仅是传统习惯罢了。
但不遵从的
话，与同行交流、与历史数据比对等就变得很困难了。
长期以来一直有人试图创造一种明确的、统一的硬度试验方式和度量方法，但好像没有哪个能令别人满意。