Question

岩石的物理力学性质与可钻性

Answer 1

(一)岩石的物理性质

岩石的物理性质是指岩石的基本工程地质性质。主要物理性质指标包括:岩石密度、孔隙性、含水性、透水性、裂隙性、松散性、流散性和稳定性等。

1.岩石密度

岩石密度是指岩石单位体积的质量。表达式为:

岩石密度=岩石质量÷岩石体积

岩石密度通常有如下几种表示方法:

(1)岩石密度

岩石密度是指单位体积岩石固体部分的质量。它取决于组成岩石的矿物密度及其在岩石中的相对含量。

(2)岩石容重

岩石容重是单位体积岩石的重量。

按岩石的含水状况不同,容重可分为天然容重、干容重和饱和容重。天然容重决定于组成岩石的矿物成分,空隙发育程度及其含水情况。

2.岩石孔隙性

岩石孔隙性系指岩石孔隙性和裂隙性的统称,常用孔隙率表示。

3.岩石吸水性

是岩石在一定试验条件下的吸水性能。它取决于岩石空隙数量、大小、开闭程度和分布情况。表示岩石吸水性的指标有吸水率、饱水率和饱水系数。

(二)岩石的力学性质

岩石的力学性质是指岩石在各种静力、动力作用下所表现的性质。主要力学性质指标包括:岩石的硬度、强度、研磨性、可钻性等。

1.岩石硬度

岩石硬度是指岩石表面抵抗其他刚性物体压入的能力。岩石的硬度一般可分为十个等级;习惯上通常把如下岩石,即:滑(石)、石(膏)、方(解石)、萤(石)、磷(灰石)、长(正长石)、石(英)、黄(玉)、刚(玉)、金(刚石)作为这十个等级的代表性岩石。表1-5分别列出了上述十个等级代表性岩石的标准矿物的摩氏硬度及显微硬度。

表1-5 不同岩石硬度等级代表性岩石的标准矿物摩氏硬度及显微硬度

2.岩石强度

岩石强度是指岩石在各种外力(如拉、压、弯曲、剪切)作用下,岩石整体抵抗破碎的能力。

3.岩石研磨性

岩石研磨性是指岩石磨损切削工具的能力。一般可分为强、中、弱研磨性三个种类。

(三)岩石的可钻性

1.岩石可钻性的含义

岩石可钻性是指在现有技术条件下,反映钻进中岩石抵抗破碎的一种综合能力表现。

2.岩石可钻性等级划分

按压入硬度、摆球硬度、机械钻速等测定方法进行综合划分,岩石的可钻性分为12个等级,其中:Ⅰ级最低,可钻性难度最小;Ⅻ级最高,可钻性难度最大。岩石可钻性分类如表1-6所示。