堅硬巖石是指新鮮完整的巖石，如沉積巖、火成巖、變質(zhì)巖等。堅硬巖石具有很高的力學(xué)強度和很強的抗水性。以其抗壓強度大于50~300公斤/平方厘米而區(qū)別于半堅硬巖石，強度大者可達數(shù)千公斤，遠遠超過一般建筑物的要求。對于含有大量鹽巖和石膏的堅硬巖系，其易溶性形成了工程地質(zhì)的特殊研究內(nèi)容。

概念堅硬巖石是指顆粒牢固聯(lián)結(jié)、有較高的力學(xué)強度的巖石?！阒冈陲柡退疇顟B(tài)下的極限抗壓強度大于50公斤/平方厘米的叫做堅硬巖石，小于60公斤/平方厘米的叫做半堅硬巖石。

(資料圖片)

基本特征堅硬巖石包括新鮮的火成巖、變質(zhì)巖及固結(jié)的沉積巖，從工程地質(zhì)方面來看，堅硬巖石的基本特征如下：

①新鮮巖石具有很高的力學(xué)強度，達種強度遠遠超過一般建筑物的要求。例如新鮮的火成巖的極限抗壓強度可由數(shù)百到數(shù)千公斤/平方厘米，而普通建筑物對地基強度的要求只有數(shù)公斤/厘米2。堅硬巖石的這種高的強度是由其所特有的內(nèi)部聯(lián)轄(融合的、膠結(jié)的)所決定的。

②新鮮完整的堅硬巖石大多數(shù)具有很大的隔水能力。一般而言，結(jié)晶礦物互相融合聯(lián)結(jié)的火成巖和變質(zhì)巖多數(shù)是隔水的。顆粒被膠結(jié)物膠結(jié)起來而聯(lián)結(jié)的巖石，例如礫巖、砂巖等等有時常為透水的。

③對堅硬巖石的力學(xué)強度和透水性等，最有影響的次生變化就是構(gòu)造破壞作用和風(fēng)化作用。雖然新鮮的巖石性質(zhì)很好，但是往往都因為遭到地殼運動構(gòu)造應(yīng)力的破壞，形成裂隙、斷裂以及破碎帶，而大大地降低巖石強度和隔水能力。風(fēng)化作用也是使巖石工程地質(zhì)性質(zhì)變壞的最主要的因素之一。因此，在對這類巖石進行工程地質(zhì)釋價時，需要特別注意巖石的構(gòu)造破壞和風(fēng)化的程度。

④某些類型的堅硬巖石是可溶性巖石，例如石灰?guī)r、大理巖等等。因此，這些巖石的可溶性就是影響其工程地質(zhì)性質(zhì)的最主要因素。

堅硬巖石的飽水單軸極限抗壓強度一般大于200～500kg/cm2。顆粒與顆粒之間具有遇水穩(wěn)定的剛性連結(jié)，是堅硬巖石的最大特點。按其自身的特性，它們與金屬和混凝土等堅硬彈性的物質(zhì)近似。但是，由于堅硬巖石是由不同礦物所組成，并且常常具有層理、片理、裂隙、易于風(fēng)化和溶解(主要是石灰?guī)r)等特性，所以它們是各向異性的物質(zhì)。堅硬巖石，除某些石灰?guī)r、白云巖外，其孔隙極小(通常小于1%)，實際上是不可壓縮和不溶于水的，但裂隙透水和含水。它們的力學(xué)強度指標(biāo)相當(dāng)高。但由于風(fēng)化和裂隙的發(fā)育，常使其強度大為降低。所以，對堅硬巖石來說，主要的工程地質(zhì)問題是風(fēng)化和構(gòu)造破壞問題。在碳酸鹽巖石分布區(qū)，則還有一個巖溶作用的問題。

研究特點為了研究堅硬巖石的力學(xué)性質(zhì)，可以應(yīng)用對所有建筑材料的一般方法，并且可以利用關(guān)于抗壓強度極限、關(guān)于巖石抗凍性等的資料作為這些性質(zhì)的特征指標(biāo)。

在對堅硬巖石作為結(jié)構(gòu)物地基而進行評價時，總的來說，關(guān)于它們的成分和力學(xué)性質(zhì)的資料往往具有局限性的意義。例如，同一種巖石(例如花崗巖)依據(jù)構(gòu)造作用的影響強烈程度、風(fēng)化作用的大小等等可以處在各種不同的狀態(tài)。因此，堅硬巖石的名稱(例如花崗巖)不可以看作是它有足夠強度和穩(wěn)定性的特征。

關(guān)于堅硬巖石試樣的抗壓強度極限的資料也不可能是用作為結(jié)構(gòu)物地基巖石詳細的強度特征指標(biāo)。例如，巖石的試樣可能具有極大的強度，而被許多裂縫分開的巖體的巖石可能是結(jié)構(gòu)物的不穩(wěn)定地基。

強裂隙性的花崗巖盡管有超過1000公斤/厘米2的強度極限，但比起其它的巖石來，例如與強度極限為100～150公斤/厘米2而沒有裂縫的石灰質(zhì)砂巖來說，這種花崗巖是相當(dāng)不好的地基。因此，當(dāng)評價堅硬巖石的建筑性質(zhì)時，不可以只憑高強度極限數(shù)據(jù)來判定。

當(dāng)評價堅硬巖石的性質(zhì)時，關(guān)于它們的狀態(tài)的資料，也就是關(guān)于風(fēng)化和構(gòu)造作用對巖石的影響的資料具有特別重大的意義。

關(guān)于巖石風(fēng)化程度的初步印象可以根據(jù)天然露頭和探坑、水平坑道坑壁等的檢查而得到。這一概念在今后用顯微鏡研究巖石時而再加以精確。

運用與影響1、世界上的大部分地區(qū)是由堅硬巖石(基底巖系)或石灰?guī)r地形組成。在這些地區(qū)巖石多孔性受到次滲透性的約束，例如巖石的裂縫、斷層(斷裂線)和風(fēng)化地區(qū)或充滿水的喀斯特巖洞。許多文獻中都涉及對圖像上的線性構(gòu)造進行研究。然而，最有效地利用堅硬巖石地形圖像的方法也許是地區(qū)水文地質(zhì)分帶。這種分帶充分利用地理巖石記載數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)和巖石特征、地貌、土壤和植被的自然聯(lián)系。這些特征間的相互影響和過去氣候地貌的發(fā)展為研究人員將每一塊地區(qū)看作“地下水水塔”奠定了充分的基礎(chǔ)。“地下水水塔”具有補給、存儲和地下水流的特定條件。

2、在堅硬巖石中采用淺孔爆破，需要面對爆破質(zhì)量和爆破飛石這一難以克服的困難。針對孔淺、巖石硬，在施工中采用了增加裝藥、同時起爆、良好填塞、強力防護的爆破技術(shù)手段，以實現(xiàn)爆破破碎和周圍環(huán)境安全的有機結(jié)合。

在特堅硬巖石的條件下，炸藥破碎巖石主要作用在于爆炸應(yīng)力波，因此應(yīng)該根據(jù)爆炸應(yīng)力波理論考慮爆破參數(shù)。爆破開挖的高度小，需要的炮孔深度也小，如果每個炮孔的裝藥量太小，就不能破巖。如果采用較大的炮孑L裝藥量就會造成大量的飛石，但在實際操作時必須要保證巖石的有效破碎，達到爆破破巖的目的，這就不得不增加單位巖石消耗量，相應(yīng)地將每個炮孔的裝藥增加到一定量，使之在巖石中能夠產(chǎn)生足夠大的爆炸應(yīng)力和反射拉應(yīng)力，將巖石破碎。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

林國慶 - 副教授 - 中國海洋大學(xué)

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