岩石的坚固性系数,由俄罗斯学者在1926年提出的,用于区分岩石坚固性的山茄轿系数(又称普氏系数),至今仍广泛应用于矿山开采和勘探掘进领域。岩石的坚固性与岩石的强度有所区别,强度通常与某种特定的变形方式(如单轴压缩、拉伸、剪切)相关联,而坚固性则反映了岩石在多种变形方式组合下的破坏抵抗能力。在实际的钻掘作业中,由于通常不会仅采用单一的压入或回转方法来破碎岩石,因此,岩石坚固性系数这一指标,能够更真实地反映岩石在实际作业中的破碎难度。
岩石坚固性系数f是表征岩石抵抗破碎能力的相对值。由于岩石在抗压方面的性能最强,因此,将岩石单轴抗压强度的1/10定义为岩石的坚固性系数。其中,f是一个无量纲的数值,用于表示某种岩石相对于致密粘土的坚固性倍数,而致密粘土的抗压强度标准为10MPa。
岩石坚固性系数的计算公式简单明了,可以用于预测岩石的破碎抵抗能力及其在钻掘后的稳定性。根据岩石的坚固性系数(f),岩石可以被分为10个等级(见表1-9),等级越高,岩石越容易破碎。为了便于应用,在ⅲ、ⅳ、ⅴ、ⅵ、ⅶ级之间还增加了半级。考虑到在实际生产中很少会遇到抗压强度超过200MPa的岩石,因此,将所有抗压强度超过200MPa的岩石归入ⅰ级。这种分类方法虽然简单,但在一定程度上能够反映岩石的客观性质,同时也存在一些缺点:首先,岩石的坚固性虽然综合了岩石的多种属性(如凿岩性、爆破性、稳定性等),但在某些情况下,这些属性并不完全一致;其次,普氏分级法主要依赖实验室测定,而非现场测定,这可能导致因应力状态变化而产生的坚固程度误差。
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