巖石硬度分級            

人們在長期的實踐中認識到，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固。因此人們就用巖石的堅固性這個概念來表示巖石在破碎時的難易程度。

堅固性大小用堅固性系數(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度值。如：

①　極堅固巖石f=15~20（堅固的花崗巖、石英巖、石灰?guī)r等）

②　堅固巖石f=8~10（不堅固的花崗巖，堅固的砂巖等）

③　中等堅固巖石f=4~6（普通砂巖，鐵礦等）

④　不堅固巖石f=0.8~3（如黃土，僅為0.3）

礦巖的堅固性也是一種抵抗外力的性質(zhì)，但它與礦巖的強度卻是兩種不同的概念。強度是指礦巖抗壓縮、拉伸、彎曲及剪切等單向作用的性能，而堅固性所抵抗的外力卻是一種綜合的外力（如抵抗鍬、鎬、機械破碎，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)、有機物質(zhì)等碎屑物質(zhì)在常溫常壓下經(jīng)過搬運、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)歷搬運過程，然后在合適的環(huán)境中沉積下來，經(jīng)過漫長的壓實作用，石化成堅硬的沉積巖。

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：這些碎屑被水流從上游搬運到下游。 

3.堆積：下游流速減緩，搬運力減小，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。 

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。因為它生成的條件與沉積巖差別很大，因此，它的特點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，人們可能認為高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不變的特征。可現(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，最終使堅硬的巖石變成松散的碎屑和土壤。礦物和巖石在地表條件下發(fā)生的機械碎裂和化學(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)臏囟取夂虿顒e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度，如山體的向陽坡日照強，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)物的搬運是剝蝕作用的主要體現(xiàn)。當(dāng)巖屑隨著搬運介質(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，進行工程分類十分必要。《94規(guī)范》首先按巖石強度分類，再進行風(fēng)化分類。按巖石強度分為極硬、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，如強風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化砂巖等。這對于工程的勘察設(shè)計確是十分必要的。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)上進行，目的是為了較好地概括其工程性質(zhì)，便于進行工程評價。

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。巖石的堅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。