2.2.2.1　岩石分类

岩石为矿物的集合体，是组成地壳的主要物质。岩石可以由一种矿物所组成，如石灰岩仅由方解石一种矿物所组成；也可由多种矿物所组成，如花岗岩则由石英、长石、云母等多种矿物集合而成。组成岩石的物质大部分都是无机物质。

（1）岩石按成因分类。岩石按照其成因可分为沉积岩、岩浆岩及变质岩三大类。

1）沉积岩。沉积岩约占地表的66%，是由沉积作用形成的岩石，指暴露在地壳表层的岩石在地球发展过程中遭受各种外力的破坏，破坏产物在原地或者经过搬运沉积下来，再经过复杂的成岩作用而形成的岩石。这类岩石都成层状，最先沉积者在下部，时代较老；层次愈上者，则时代愈新。沉积岩的分类见表2.2-2。

表2.2-2　沉积岩的分类

2）岩浆岩。地球内部的温度和压力都很高，所有组成物质（指矿物质）都呈现熔融状态的流体，名为岩浆。岩浆岩即由于岩浆侵入地壳内部，或流出地表面造成熔岩，在地表下冷凝的称侵入岩；喷出地表冷凝的称喷出岩。侵入岩按距地表的深浅程度又分为深成岩和浅成岩。岩浆岩的分类见表2.2-3。

3）变质岩。原来的火成岩或沉积岩，再经过地壳运动或岩浆侵入作用所发生的高温和高压与热液的影响，可以改变其原来岩石的结构或组织，或使部分矿物消失，而产生他种新的矿物，因而成为另外一种与原岩不同的岩石，称为变质岩，如大理岩变自石灰岩；板岩变自页岩；石英岩变自砂岩等。典型的变质岩存在于前寒武纪或造山带区域，常有区域构造相关之劈理，或矿物的变化。变质岩又可分为正变质岩和负变质岩。变质岩的分类见表2.2-4。

表2.2-3　岩浆岩的分类

表2.2-4　变质岩的分类

（2）岩石按坚硬程度分类。

1）岩石按坚硬程度分类见表2.2-5。

表2.2-5　岩石按坚硬程度分类

2）岩石按坚硬程度定性分类见表2.2-6。

表2.2-6　岩石按坚硬程度定性分类

（3）岩体按完整程度分类。岩体按完整程度定量分类见表2.2-7。

表2.2-7　岩体按完整程度定量分类

注　岩体完整性系数KV=（VP岩体/VP岩石）2计算，式中VP岩体、VP岩石分别为岩体和岩石的压缩波速度（m/s）。

岩体按完整程度定性分类见表2.2-8。

表2.2-8　岩体按完整程度定性分类

(www.daowen.com)

注　平均间距指主要结构面（1～2组）间距的平均。

（4）岩体基本质量等级分类。岩体按基本质量等级分类见表2.2-9。

表2.2-9　岩体按基本质量等级分类

（5）岩石按风化程度分类。岩石按风化程度分类见表2.2-10。

表2.2-10　岩石按风化程度分类

注　1.波速比KV为风化岩石与新鲜岩石压缩波速度之比；
2.风化系数Kf为风化岩石与新鲜岩石饱和单轴抗压强度之比。

2.2.2.2　岩石的主要性质

在工程建设中无不与岩石紧密关联，不同的岩石其性质差别极大，很大程度上直接改变了工程的工程地质条件。在超前地质预报中，对场区的岩土工程地质特征有所了解，对我们开展预报工作，提高预报精度及资料解释的准确性有很大帮助。下面就岩石的一些主要力学性质和物理性质作简要介绍。

（1）岩石的强度。岩石的强度是岩石抵抗外力破坏的能力，以“帕斯卡”为单位，用符号Pa表示。岩石受力作用破坏，表现为压碎、拉断和剪切等，故有抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。

1）抗拉强度：抗拉强度是岩石抵抗拉伸破坏的能力，在数值上等于岩石单向拉伸破坏时的最大张应力。岩石的抗拉强度远小于抗压强度，故当岩层受到挤压形成褶皱时，常在弯曲变形较大的部位受拉破坏，产生张性裂隙。

2）抗压强度：抗压强度是岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力，是岩石最基本最常用的力学指标。在数值上等于岩石受压达到破坏时的极限应力。抗压强度主要与岩石的结构、构造、风化程度和含水情况等有关，也受岩石的矿物成分和生成条件的影响。

3）抗剪强度：抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的能力，在数值上等于岩石受剪破坏时的极限剪应力。在一定压应力下岩石剪断时，剪破面上的最大剪应力，称为抗剪断强度，其值一般都比较高。抗剪强度是沿岩石裂隙或软弱面等发生剪切滑动时的指标，其强度远远低于抗剪断强度。

三项强度中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度约为抗压强度的10%～40%，抗拉强度仅是抗压强度的2%～16%。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱岩石的差别较小。岩石的抗压强度和抗剪强度，是评价岩石（岩体）稳定性的主要指标，是对岩石（岩体）的稳定性进行定量分析的依据之一。

（2）岩石的变形。岩石受力作用会产生变形，在弹性变形范围内用弹性模量和泊松比两个指标表示。弹性模量是应力与应变之比，以“帕斯卡”为单位，用符号Pa表示。相同受力条件下，岩石的弹性模量越大，变形越小。即弹性模量越大，岩石抵抗变形的能力越强。

岩石并不是理想的弹性体，岩石变形特性的物理量也不是一个常数。通常所提供的弹性模量和泊松比，只是在一定条件下的平均值。

（3）岩石的重量。岩石的重量是岩石最基本的物理性质之一，一般用比重和重度两个指标表示。

岩石的比重——岩石固体（不包括孔隙）部分单位体积的重量。岩石的比重决定于组成岩石的矿物的比重及其在岩石中的相对含量。

岩石的重度（容重）——岩石单位体积的重量，在数值上等于岩石试件的总重量（包括孔隙中的水重）与其总体积（包括孔隙体积）之比，决定于岩石中矿物的比重、岩石的孔隙性及其含水情况。有干重度、饱和重度。

组成岩石的矿物比重大，或岩石的孔隙性小，则岩石的重度就大。在相同条件下的同一种岩石，重度大就说明岩石的结构致密、孔隙性小，岩石的强度和稳定性也较高。

（4）孔隙性。用孔隙度表示，反映岩石中各种孔隙的发育程度。在数值上等于岩石中各种孔隙的总体积与岩石总体积的比，以百分数计。孔隙性对岩石的强度和稳定性产生重要的影响。岩石孔隙度的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外力因素的影响。未受风化或构造作用的侵入岩和某些变质岩，其孔隙度一般是很小的，而砾岩、砂岩等一些沉积岩类的岩石，则经常具有较大的孔隙度。

（5）吸水性。一般用吸水率表示，反映岩石在一定条件下（在通常大气压下）的吸水能力。在数值上等于岩石的吸水重量与同体积干燥岩石重量的比，也可以百分数计。岩石的吸水率与岩石孔隙度的大小、孔隙张开程度等因素有关。岩石的吸水率大，则水对岩石颗粒间结合物的浸润、软化作用就强，岩石强度和稳定性受水作用的影响也就越大。

（6）软化性。指岩石受水作用后，强度和稳定性发生变化的性质，主要取决于岩石的矿物成分、结构和构造特征。黏土矿物含量高、孔隙度大、吸水率高的岩石，与水作用容易软化而丧失其强度和稳定性。软化系数作为岩石软化性的指标，在数值上等于岩石饱和状态下的极限抗压强度与风干状态下极限抗压强度的比。其值越小，表示岩石的强度和稳定性受水作用的影响越大。未受风化作用的岩浆岩和某些变质岩，软化系数大都接近于1，是弱软化的岩石，其抗水、抗风化和抗冻性强。软化系数小于0.75的岩石，是软化性较强的岩石，工程性质比较差。

（7）抗冻性。岩石抵抗冰胀作用的能力。在高寒冰冻地区，抗冻性是评价岩石工程性质的一个重要指标。岩石的抗冻性，有不同的表示方法，一般用岩石在抗冻试验前后抗压强度的降低率表示。抗压强度降低率小于25%的岩石，认为是抗冻的；大于25%的岩石，认为是非抗冻的。