普氏岩石硬度系数知识

详细介绍普氏岩石硬度系数

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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定额分类

普氏分类

土壤及岩石 名称

一 、 二类 土 壤

Ⅰ

Ⅱ

三 类 土 壤

潮湿而松散 的黄土， 软的 盐渍土和碱 土 平 均 15MM 以内的松散 而软的砾石 含有草根的 密实腐殖土 含有直径在 30MM 以 内 根类的泥炭 和腐殖土 掺有卵石、 碎 石和石屑的 砂和腐殖土 含有卵石、 或 碎石杂质的 胶结成块的 填土 含有卵石、 碎 石和建筑料 杂质的砂壤 土 Ⅲ

砂 砂壤土 腐殖土 泥炭 轻壤土和黄 土类土 1600

天然湿度下 平均容重 Kg/m3 1500 1600 1200 600 1600

极限压 碎强 度 Kg/cm2 -

用轻钻孔机 钻进1m min -

开挖方法 及 工具

紧固系数 f 0.5~0.6

用尖锹开挖

-

-

用锹开挖并 少数用镐开 挖

0.6~0.8

1700

1400

-

-

用尖锹开挖 并少数用镐 开挖

0.6~~0.8

肥 粘 土 其 中 1800 包括石炭纪、 侏罗纪的粘

土和冰粘土 重壤土、 粗砾 1750 石、粒径为 15-40MM 的 碎石或卵石 干 黄 土 和 掺 1790

-

-

用尖锹并同 时用镐和撬 棍 开 挖 (30%)

0.81~1.0

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详细介绍普氏岩石硬度系数

：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

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岩石 级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅲa Ⅳ Ⅳa Ⅴ Ⅴa Ⅵ

坚固 程度 最坚固 很坚固 坚 固 坚 固 比较坚固 比较坚固 中等坚固 中等坚固 比较软 比较软 软 软 土 状 松散状 流沙状

代 表 性 岩 石

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。

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。

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。

坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁矿，不坚固的花岗岩。

一般的砂岩、铁矿石

砂质页岩，页岩质砂岩。

坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾石。

各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩。

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。

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。

软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。

软砂质粘土、砾石，黄土。

腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。

砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤。

流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤。

f 20 15 10 8 6 5 4 3 2

Ⅵa Ⅶ Ⅶa Ⅷ Ⅸ Ⅹ

1.5 1 0.8 0.6 0.5 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：

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滑石(Talc) 石膏(Gypsum) 指甲 2.5

方解石(Calcite) 铜币 3.5-4 萤石(Fluorite) 磷灰石(Apatite) 钢刀 5.5 玻璃 5.5 -6

正长石(Orthoclase) 钢锉 6.5 石英(Quartz) 黄玉(Topaz) 刚玉(Corundum) 金刚石(Diamond)

摩氏硬度表中所刊载的数字，并没有比例上的关系。例如正长石硬度6，并不表示他是方解石硬度的两倍，数字的大小仅表明硬度排行而已。当鉴定硬度时, 如果没有以上的摩氏硬度计, 可用其他东西代替,如小刀其硬度约为5.5;铜币约为3.5至4; 指甲约为2至3;玻璃硬度为6。

关于矿石硬度等级的划分

矿石硬度等Kg/cm2

级

普氏硬度系可碎性系数

数

可磨性系岩石实例

数

很软

<200

<2

1.3~1.4

2.00

石膏，石板岩

软

200~800

2~8

1.1~1.2

1.25~1.4

泥灰岩、石灰石

中硬

800~1600

8~16

1.0

1.0

硫化矿，硬质页岩

硬

1600~2000 16~20 >2000

0.9~0.95

0.85~0.7

硅化页岩铁矿，硬沙岩

很硬

>20

0.65~0.75

0.5

硬花岗岩，玄武岩，含铁石英岩

M. M. 普罗托齐雅科诺夫基于实际工程观察和模型试验结果，提出了天然平衡拱法分析围岩应力。此法在我国简称为普

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氏fk法，得到了普遍的应用。此法认为，洞室开挖后围岩一部分砂体失去平衡而向下塌落，塌落部位以上和两侧砂体，处于新的平衡状态而稳定。塌落边界轮廓呈拱形。若洞室侧围砂体沿斜面滑动，洞顶仍塌落后呈拱形。若有支撑或衬砌，作用在支撑或衬砌上的压力，便是拱圈以内塌落的砂体重量，而拱圈以外的砂体已维持自身平衡。这个拱便称为“天然平衡拱”。 设洞壁铅直，把侧围三角形滑塌体内最大主应力方向视为铅直的，则天然条件下滑塌斜面就会与侧壁呈45°－φ/2的夹角。由此，对散粒土体根据静力平衡的平面问题做出假定条件后，便可求出拱圈(塌落体)高度。

普氏将此方法推广到岩体上，认为被许多裂隙切割的岩体也可以视为具一定凝聚力的松散体，并认为坚固系数为岩石抗压强度的1／100；对fk＜4的岩土，按上述方法计算洞顶和洞壁的围岩压力；对fk＞4的岩石，则只有洞顶出现围岩压力，一般没有侧壁围岩压力。fk反映了岩土强度特性。软弱岩石fk值均小于4，土的fk值均小于1.0。对于4＝0的浮砂及饱水淤泥，一般可按静水压力原则计算围岩压力。

普氏平衡拱理论有一定优点，把塌落体的重量视为围岩压力，很直观，易理解，也有理论根据。但把所有围岩塌落体均视为拱形，便有很大局限性。实际上，除一般土体外，岩体塌落体大都不呈拱形。普氏理论完全不考虑岩体结构、构造应力，特别是围岩应力重分布的影响。目前，由于长期实践，多数部门仍沿用坚固系数fk，并按fk法确定围岩塌落的拱高度，计算围岩压力。当确定岩体坚固系数时，使其带有经验性质的系数，即反映了岩体具体的地质条件，如岩性、风化破碎及构造特征等，便更符合实际。

尽管如此fk法最好只用于土体和软弱岩体，对坚硬岩石的围岩应具体分析岩体结构等特征，去确定围岩压力

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