摘要:地球上的岩石可以分为不同的类型,其中最常见的分类之一是软质岩和硬质岩。这两种岩石在性质、成分和用途上都有显著的区别。下面将详细介绍软质岩和硬质岩的区别和特点。
地球上的岩石可以分为不同的类型,其中最常见的分类之一是软质岩和硬质岩。这两种岩石在性质、成分和用途上都有显著的区别。下面将详细介绍软质岩和硬质岩的区别和特点。
一、划分
硬质岩和软质岩的主要区别在于它们的抗压强度、多孔性和结构紧密程度。
硬质岩:一般来说,硬质岩的单轴抗压强度通常大于60MPa,未风化时饱和单轴极限抗压强度大于30MPa。硬质岩包括花岗岩、闪长岩、玄武岩、片麻岩、石英岩、大理岩等
软质岩:在地质学中,软质岩通常指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层。这类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质砂岩等,单轴抗压强度小于25 MPa。而国际岩石力学会则将软岩定义为单轴抗压强度(σc)在0.5~25 MPa之间的一类岩石
二、区别
(一)力学性质
抗压强度
硬质岩的抗压强度通常大于30MPa,具体范围在30MPa到60MPa之间。根据不同的分类标准,硬质岩的抗压强度范围有所不同。例如,有些标准将单轴饱和抗压强度大于60MPa的岩石称为“坚硬岩”,30MPa到60MPa的岩石称为“较坚硬岩”,小于30MPa的岩石称为“软岩”1。
软质岩的抗压强度范围在5~30MPa之间12。根据不同的分类标准,软质岩可以进一步细分为较软岩(抗压强度15~30 MPa)、软岩(抗压强度5~15 MPa)和极软岩(抗压强度小于5 MPa)3。
软质岩的工程特性包括无侧限抗压强度低于或等于300千克/平方厘米,水稳性差,软化系数不大于0.6,变形模量低且流变效应较显著5。这些特性使得软质岩在工程应用中需要特别注意其稳定性和变形问题。
硬质岩在工程中的应用广泛,主要用于承受较大压力的结构部分,如地基、隧道衬砌等。由于其高强度和良好的物理特性,硬质岩在土木工程中具有重要作用
抗拉强度和抗剪强度
硬质岩的抗拉强度相对较高,其内部矿物颗粒之间的牢固结合以及岩石的致密结构使得它在受到拉伸力时能够承受一定的应力。例如,玄武岩的抗拉强度一般在 10 - 30MPa 之间。在岩石边坡工程中,硬质岩能够较好地抵抗因山体自重和其他外力产生的拉应力,减少边坡裂缝的产生。
软质岩的抗拉强度很低,因为其矿物成分和结构特点导致其在受到拉伸力时,矿物颗粒之间容易分离。软质岩的抗剪强度也较低,在受到剪切力时,容易沿着岩石内部的软弱面(如层理、裂隙等)发生滑动。例如,泥岩在受到一定的剪切力时,由于其黏土矿物成分的性质和较弱的颗粒结合力,很容易发生剪切破坏。
(二)物理性质
孔隙率
硬质岩的孔隙率范围一般在1%到30%之间。具体数值取决于岩石的类型和形成条件。例如,砂岩的孔隙度一般为10%到25%
孔隙率是指岩石中孔隙的体积占岩石总体积的比例。计算公式为:φ = Vp/Vt × 100%,其中φ为孔隙率,Vp为岩石中孔隙的体积,Vt为岩石的总体积
软质岩的孔隙率通常在10%到40%之间。孔隙率是指填料中孔隙总体积占填料总体积的百分比,它直接影响填料的透水性能、强度和稳定性
孔隙率对软质岩的性质有显著影响:
透水性和排水性:孔隙率较低时,填料密实,透水性和排水性较差;孔隙率较高时,透水性和排水性较好,但稳定性和承载能力会降低1。
强度和稳定性:孔隙率在15%到25%之间是较为理想的选择,既能保证透水性和排水性,又能保证稳定性和承载能力
三、特征
(一)硬质岩
硬质岩石的主要特征包括高强度、耐腐蚀、韧性好以及较高的抗压强度。硬质岩石通常具有很高的力学强度,其单轴饱和抗压强度通常大于30MPa,甚至可以达到数百到数千公斤/平方厘米。这种高强度使得硬质岩石在工程应用中具有很高的稳定性和耐久性。
(二)软质岩
软质岩是一类由细粒颗粒组成的岩石,其主要特点是含水量较高、质地柔软易变形。软质岩广泛分布于地球表层,包括泥岩、粘土岩、页岩、砂岩等。
软质岩在工程建设中具有特殊的工程性质。由于其柔软易变形的特点,软质岩在隧道、水利工程、地基处理等领域需要进行特殊处理,以确保工程的安全和稳定。例如,软质岩在水利水电工程地质勘察中是重点研究对象,因其抗剪、抗压强度低,遇水易软化、崩解,长期在高水头作用下易出现管涌、潜蚀现象。
来源:白领小黑黑i