巖石硬度分級            

人們在長期的實(shí)踐中認(rèn)識到，有些巖石不容易破壞，有一些則難以破碎，難以破碎的巖石一般也難以鑿巖，難以爆破，則它們的硬度也比較大，概括地說就是比較堅(jiān)固。因此人們就用巖石的堅(jiān)固性這個概念來表示巖石在破碎時的難易程度。

堅(jiān)固性大小用堅(jiān)固性系數(shù)來表示又叫硬度系數(shù)，也叫普氏硬度系數(shù)（f值）。

堅(jiān)固性系數(shù)f=R/100(R單位 Kg/cm2)    R-巖石標(biāo)準(zhǔn)試樣的單向極限抗壓強(qiáng)度值。如：

①　極堅(jiān)固巖石f=15~20（堅(jiān)固的花崗巖、石英巖、石灰?guī)r等）

②　堅(jiān)固巖石f=8~10（不堅(jiān)固的花崗巖，堅(jiān)固的砂巖等）

③　中等堅(jiān)固巖石f=4~6（普通砂巖，鐵礦等）

④　不堅(jiān)固巖石f=0.8~3（如黃土，僅為0.3）

礦巖的堅(jiān)固性也是一種抵抗外力的性質(zhì)，但它與礦巖的強(qiáng)度卻是兩種不同的概念。強(qiáng)度是指礦巖抗壓縮、拉伸、彎曲及剪切等單向作用的性能，而堅(jiān)固性所抵抗的外力卻是一種綜合的外力（如抵抗鍬、鎬、機(jī)械破碎，炸藥的綜合作用力）。

巖石分級

巖石分為三大類：1.巖漿巖{噴出巖}，2.沉積巖，3.變質(zhì)巖。

1、巖漿巖主要有:花崗巖,安山巖,閃長巖,流紋巖,玄武巖輝長巖等等.

2、沉積巖主要有:石英砂巖,石灰礫巖,泥鐵巖,白云巖,泥巖,石膏等.

3、變質(zhì)巖主要有:片麻巖,綠泥石片巖,千枚巖,大理巖,云母片巖等等。雖然巖石的面貌是千變?nèi)f化的，但是從它們形成的環(huán)境，也就是從成因上來劃分，可以把巖石分為三大類：沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖。

1沉積巖

沉積巖是在地表或近地表不太深的地方形成的一種巖石類型。它是由風(fēng)化產(chǎn)物、火山物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)等碎屑物質(zhì)在常溫常壓下經(jīng)過搬運(yùn)、沉積和石化作用，最后形成的巖石。不論那種方式形成的碎屑物質(zhì)都要經(jīng)歷搬運(yùn)過程，然后在合適的環(huán)境中沉積下來，經(jīng)過漫長的壓實(shí)作用，石化成堅(jiān)硬的沉積巖。

沉積巖依照沈積物顆粒的大小又分礫巖、砂巖、頁巖、石灰?guī)r.沉積巖的形成

1.風(fēng)化侵蝕：在河流上的大石頭，經(jīng)年累月被侵蝕風(fēng)化，逐漸崩解成小的沙泥、碎屑。 

2.搬運(yùn)：這些碎屑被水流從上游搬運(yùn)到下游。 

3.堆積：下游流速減緩，搬運(yùn)力減小，巖石碎屑便沉積下來。 

4.壓密：新的沉積物壓在舊的沉積物上，時間久了，底下的沉積物被壓得較緊實(shí)。 

5.膠結(jié)：地下水經(jīng)過沉積物的孔隙，帶來的礦物質(zhì)填滿孔隙，使巖石碎屑顆粒緊緊膠結(jié)在一起，形成沉積巖。 

6.露出：堆積在海底的沉積巖層在板塊運(yùn)動的推擠下拱出海面，露出地表。

2巖漿巖

巖漿巖也叫火成巖，是在地殼深處或在上地幔中形成的巖漿，在侵入到地殼上部或者噴出到地表冷卻固結(jié)并經(jīng)過結(jié)晶作用而形成的巖石。因?yàn)樗傻臈l件與沉積巖差別很大，因此，它的特點(diǎn)也與沉積巖明顯不同。

巖漿巖又分安山巖、玄武巖、花崗巖。 由地底巖漿冷卻凝固形成，由于巖漿成分和冷卻凝固方式不同，便形成不同的火成巖。巖漿巖的形成: 

1.安山巖：巖漿藉由火山口噴發(fā)出地面，快速冷卻形成的。 

2.玄武巖：巖漿經(jīng)由緩和噴發(fā)漫流而出，逐漸冷凝形成的。 

3.花崗巖：巖漿并不噴出地面，而是在地底下慢慢冷卻形成的。

3變質(zhì)巖

在地殼形成和發(fā)展過程中，早先形成的巖石，包括沉積巖、巖漿巖，由于后來地質(zhì)環(huán)境和物理化學(xué)條件的變化，在固態(tài)情況下發(fā)生了礦物組成調(diào)整、結(jié)構(gòu)構(gòu)造改變甚至化學(xué)成分的變化，而形成一種新的巖石，這種巖石被稱為變質(zhì)巖。變質(zhì)巖是大陸地殼中最主要的巖石類型之一。

變質(zhì)巖又分：板巖、片巖、片麻巖、大理巖。

變質(zhì)巖的形成:

1.為變質(zhì)前的巖層：由于沉積或火山作用，堆積出一層層巖層。

2.擠壓巖層：在強(qiáng)大擠壓和摩擦力之下，產(chǎn)生溫度和壓力，使得深埋在地底下的巖石發(fā)生變質(zhì)作用。 

3.變質(zhì)成新巖石：巖石里零散分布的礦物結(jié)晶會呈規(guī)矩排列，或生出新礦物來，而變成各種新的變質(zhì)巖。

巖石對人類來說，并不陌生。由動物進(jìn)化為人類后的第一個時代就是石器時代。那時，我們的祖先用石頭作為與大自然作斗爭的工具。那么什么是巖石呢？現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)稱石頭為巖石，巖石的“巖”字在古代是山崖和山穴的意思，表示山勢高峻、峰嶺陡峭的地勢；“石”字則是指磬、碑、硯、隕星等。自從18世紀(jì)地質(zhì)學(xué)誕生以來，“巖石”一詞就不再沿用古義了，我們可以給巖石下這樣一個定義：巖石是各種地質(zhì)作用形成的自然歷史產(chǎn)物，是構(gòu)成地殼的基本組成單位，是由礦物及非晶質(zhì)組成的，具有一定結(jié)構(gòu)、構(gòu)造的固態(tài)地質(zhì)體。外觀上巖石是多種多樣的，但從成因上看，可將所有的巖石歸為三大類，即巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖，這就是自然界三大類巖石。這三大類巖石在地殼中是怎樣分布的呢？在全球陸地表面，沉積巖覆蓋了75%，巖漿巖和變質(zhì)巖加在一起才只占陸地面積的1/4。但是到了地下深處，沉積巖逐漸變成了“少數(shù)民族”。在整個地殼中，沉積巖只占到地殼體積的8%，變質(zhì)巖占了27%，剩下的65%都是巖漿巖。

巖石在太陽輻射、大氣、水和生物作用下出現(xiàn)破碎、疏松及礦物成分次生變化的現(xiàn)象。導(dǎo)致上述現(xiàn)象的作用稱風(fēng)化作用。分為：

①物理風(fēng)化作用。主要包括溫度變化引起的巖石脹縮、巖石裂隙中水的凍結(jié)和鹽類結(jié)晶引起的撐脹、巖石因荷載解除引起的膨脹等。

②化學(xué)風(fēng)化作用。包括：水對巖石的溶解作用；礦物吸收水分形成新的含水礦物，從而引起巖石膨脹崩解的水化作用；礦物與水反應(yīng)分解為新礦物的水解作用；巖石因受空氣或水中游離氧作用而致破壞的氧化作用。

③生物風(fēng)化作用。包括動物和植物對巖石的破壞，其對巖石的機(jī)械破壞亦屬物理風(fēng)化作用，其尸體分解對巖石的侵蝕亦屬化學(xué)風(fēng)化作用。人為破壞也是巖石風(fēng)化的重要原因。巖石風(fēng)化程度可分為全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化和微風(fēng)化4個級別。

大約在200年前，人們可能認(rèn)為高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不變的特征?？涩F(xiàn)在我們已經(jīng)知道高山最終將被風(fēng)化和剝蝕為平地，湖泊終將被沉積物和植被填滿，沙漠會隨著氣候的變化而行蹤不定。地球上的物質(zhì)永無止境地運(yùn)動著。暴露在地殼表面的大部分巖石都處在與其形成時不同的物理化學(xué)條件下，而且地表富含氧氣、二氧化碳和水，因而巖石極易發(fā)生變化和破壞。表現(xiàn)為整塊的巖石變?yōu)樗閴K，或其成分發(fā)生變化，最終使堅(jiān)硬的巖石變成松散的碎屑和土壤。礦物和巖石在地表?xiàng)l件下發(fā)生的機(jī)械碎裂和化學(xué)分解過程稱為風(fēng)化。由于風(fēng)、水流及冰川等動力將風(fēng)化作用的產(chǎn)物搬離原地的作用過程叫做剝蝕。

地表巖石在原地發(fā)生機(jī)械破碎而不改變其化學(xué)成分也不新礦物的作用稱物理風(fēng)化作用。如礦物巖石的熱脹冷縮、冰劈作用、層裂和鹽分結(jié)晶等作用均可使巖石由大塊變成小塊以至完全碎裂。化學(xué)風(fēng)化作用是指地表巖石受到水、氧氣和二氧化碳的作用而發(fā)生化學(xué)成分和礦物成分變化，并產(chǎn)生新礦物的作用。主要通過溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式進(jìn)行。

雖然所有的巖石都會風(fēng)化，但并不是都按同一條路徑或同一個速率發(fā)生變化。經(jīng)過長年累月對不同條件下風(fēng)化巖石的觀察，我們知道巖石特征、氣候和地形條件是控制巖石風(fēng)化的主要因素。不同的巖石具有不同的礦物組成和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，不同礦物的溶解性差異很大。節(jié)理、層理和孔隙的分布狀況和礦物的粒度，又決定了巖石的易碎性和表面積。風(fēng)化速率的差異，可以從不同巖石類型的石碑上表現(xiàn)出來。如花崗巖石碑，其成分主要是硅酸鹽礦物。這種石碑就能很好地抵御化學(xué)風(fēng)化。而大理巖石碑則明顯地容易遭受風(fēng)化。

氣候因素主要是通過氣溫、降雨量以及生物的繁殖狀況而表現(xiàn)的。在溫暖和潮濕的環(huán)境下，氣溫高，降雨量大，植物茂密，微生物活躍，化學(xué)風(fēng)化作用速度快而充分，巖石的分解向縱深發(fā)展可形成巨厚的風(fēng)化層。在極地和沙漠地區(qū)，由于氣候干冷，化學(xué)風(fēng)化的作用不大，巖石易破碎為棱角狀的碎屑。最典型的例子，是將矗立于干燥的埃及已35個世紀(jì)并保存完好的克列奧帕特拉花崗巖尖柱塔，搬移到空氣污染嚴(yán)重的紐約城中心公園之后，僅過了75年就已面目全非。

地勢的高度影響到氣候：中低緯度的高山區(qū)山麓與山頂?shù)臏囟?、氣候差別很大，其生物界面貌顯著不同。因而風(fēng)化作用也存在顯著的差別。地勢的起伏程度對于風(fēng)化作用也具普遍意義：地勢起伏大的山區(qū)，風(fēng)化產(chǎn)物易被外力剝蝕而使基巖裸露，加速風(fēng)化。山坡的方向涉及到氣候和日照強(qiáng)度，如山體的向陽坡日照強(qiáng)，雨水多，而山體的背陽坡可能常年冰雪不化，顯然巖石的風(fēng)化特點(diǎn)差別較大。

剝蝕與風(fēng)化作用在大自然中相輔相成，只有當(dāng)巖石被風(fēng)化后，才易被剝蝕。而當(dāng)巖石被剝蝕后，才能露出新鮮的巖石，使之繼續(xù)風(fēng)化。風(fēng)化產(chǎn)物的搬運(yùn)是剝蝕作用的主要體現(xiàn)。當(dāng)巖屑隨著搬運(yùn)介質(zhì)，如風(fēng)或水等流動時，會對地表、河床及湖岸帶產(chǎn)生侵蝕。這樣也就產(chǎn)生更多的碎屑，為沉積作用提供了物質(zhì)條件。

巖石在日光、水分、生物和空氣的作用下，逐漸被破壞和分解為沙和泥土，稱為風(fēng)化作用。沙和泥土就是巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物。

山地的中的巖石極為多樣，差別很大，進(jìn)行工程分類十分必要?！?4規(guī)范》首先按巖石強(qiáng)度分類，再進(jìn)行風(fēng)化分類。按巖石強(qiáng)度分為極硬、次硬、次軟和極軟，列舉了代表性巖石名稱。又以新鮮巖塊的飽和抗壓強(qiáng)度30MPa為分界標(biāo)準(zhǔn)。問題在于，新鮮的末風(fēng)化的巖塊在現(xiàn)場有時很難取得，難以執(zhí)行。

巖石的分類可以分為地質(zhì)分類和工程分類。地質(zhì)分類主要根據(jù)其地質(zhì)成因、礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造和風(fēng)化程度，可以用地質(zhì)名稱(即巖石學(xué)名稱)加風(fēng)化程度表達(dá)，如強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化砂巖等。這對于工程的勘察設(shè)計(jì)確是十分必要的。工程分類主要根據(jù)巖體的工程性狀，使工程師建立起明確的工程特性概念。地質(zhì)分類是一種基本分類，工程分類應(yīng)在地質(zhì)分類的基礎(chǔ)上進(jìn)行，目的是為了較好地概括其工程性質(zhì)，便于進(jìn)行工程評價。

為此，本次修訂除了規(guī)定應(yīng)確定地質(zhì)名稱和風(fēng)化程度外，增加了巖塊的“堅(jiān)硬程度”、巖體的“完整程度”和“巖體基本質(zhì)量等級”的劃分。并分別提出了定性和定量的劃分標(biāo)準(zhǔn)和方法，可操作性較強(qiáng)。巖石的堅(jiān)硬程度直接與地基的承載力和變形性質(zhì)有關(guān)，其重要性是無疑的。巖體的完整程度反映了它的裂隙性，而裂隙性是巖體十分重要的特性，破碎巖石的強(qiáng)度和穩(wěn)定性較完整巖石大大削弱，尤其對邊坡和基坑工程更為突出。