浅谈岩石不同岩性的特性试验分析

高慧莉　汪寅夫　杨柳

摘   要：长期以来，岩性都是地质工作中的重要研究内容，只有充分了解岩石的特性，才能有效掌握矿藏、岩层构造等相关信息，为地质勘探、地层改造建设等工作的安全、高效展开提供基础保障。因此，以鉴定岩石岩性为主要目的的岩石特性实验受到了高度的重视。本文将简单介绍岩石岩性，分析常见岩石的特性及实际应用情况，并就岩石特性试验展开探讨，以供相关人员参考和研究。

关键词：岩石;岩性;应用;特性试验

岩性作为体现岩石基础性质的内容，一直以来都是岩石研究工作的基础及重点内容。通过对岩石岩性加以研究，可以充分了解和掌握其基础性质，进而有效了解其所在地层的基础信息，这也是为什么岩石特性试验长期受到高度重视和关注的重要原因。其中，岩石特性试验的展开可以为岩石图的绘制提供基础数据，进而能够为地质图等提供参考。因此，针对岩石不同岩性的特性试验展开分析，具有重要的现实意义。

1    岩石特性概述

所谓岩性，实质上是指反映岩石特征的一些属性，既包括岩石的基础物理属性，如颜色、成分、结构等，也包括了一些特殊性质，比如胶结类型、矿物質等。更为重要的是，岩性也包括了岩石的物理力学性质，这对岩层开发、钻探、建筑等有着至关重要的意义。通常来说，岩石根据自身特性可以被分为三大类，分别是岩浆岩、沉积岩与变质岩，而岩浆岩通常被认为是原始岩类，其组成往往是由岩浆自身的成分所决定的。至于后两者，则归属于次生岩类，也就是由原始岩浆经过各种演变而形成的次生岩浆后得到。一般来说，岩浆岩这种原始岩类是地球上最基础的岩类，从质量上来看的话，地壳质量的95%都属于岩浆岩。岩浆岩本身可以根据自身酸度和碱度进行划分，尤其是以酸度为基准可划分的超基性、基性、中性和酸性，已然成为主流的岩浆岩划分形式。常见的岩浆岩包括花岗岩、玄武岩、流纹岩等。沉积岩则主要是受到风化、搬运及高压等影响而形成的岩石，通常可以分为砾岩、砂岩、碳酸盐岩等。至于变质岩，则是在变质作用下而形成的，也就是由岩浆岩或者沉积岩在各种因素的影响下发生变化而形成的。

2    常见岩石的特性及其实际应用情况

2.1  花岗岩

花岗岩是极为常见的岩浆岩类型，同时也是在建筑中得以广泛应用的岩石类型。从颜色上来看，其表面大多呈现出红色、花白色、青色、黑色等各种颜色，因此，往往能够通过颜色对其进行直观而简单的判断。从结构上来看，块状构造最为常见，少数呈现出球状、斑杂构造等。从物理性质的角度来看，花岗岩本身非常致密，同时也极其坚硬，难以被破坏。而孔隙度通常不超过3%，吸水率大多不超过1%，抗压强度能够达到250 MPa等特性的存在，使其成为建筑工程中的良好应用选择。另外，抗酸腐蚀能力强，对碱侵蚀的抵抗作效果好，耐磨性高，耐久性长等特性，则进一步扩大了其在现代建筑中的应用范围。需要注意的是，其耐高温能力不高，在高温环境下会出现体积膨胀甚至裂开的情况，从而引发严重的安全问题。因此，在应用花岗岩时，通常是结合其外观优美及不耐高温的特点，将其用作装饰幕墙或者地板的石材。

2.2  砾岩

砾岩属于沉积岩中的一种，通常呈现为由砾石胶结而成的形态，而且砾石在砾岩中的占比应当不少于30%。砾岩中除了砾石外，主要是各种碎屑组分，如岩屑、矿物碎屑、砂等。通常来说，砾岩的形成需要满足三大条件：（1）具有足够岩屑的源区，这也是最基础的条件。（2）具有搬运条件，也就是相应的水流。（3）有沉积地区。大量碎屑被搬运到该地区后逐渐沉积，并在外界作用下逐渐形成砾岩。通过对砾岩的特性进行分析，往往能够充分了解其形成条件中的源区、搬运水流及沉积地区的基础信息。这是因为在不同的源区母研成粉、搬运方向、沉积速度等因素的影响下，砾岩的岩性也会呈现出各种不同的特征。砾岩大多用于科学实验，也有少部分用于现代建筑。

2.3  大理岩

大理岩实际上是变质岩的一种，通常是由石灰岩或白云岩在变质作用下变化而来，名字的来源则是因为其产地为我国大理地区。从外观上来看，大理岩表面有着各种条纹，而且纯大理岩往往呈现出整体性的白色，如果大理岩中包含有杂质的话，从外观上来看，往往也能发现各种杂色，这就为纯大理岩的判断提供了直接而简单的方法。大理岩中包含的矿物主要为方解石与白云石，从化学成分上来看的话，碳酸盐是其主要成分。正因如此，大理岩有一个极为明显而特别的化学特性，那就是遇稀盐酸后会产生肉眼可见的气泡。大理岩虽然结构致密、密度与抗压强度都较大，但硬度较小，耐磨性也不是很好。纯大理石通体白色，使其成为装饰雕刻的绝佳选择。自古以来，以大理石为装饰的建筑很常见，地面、墙面等都可以采用大理石进行装饰，雕刻雕塑等也可以选择大理石。

3    岩石特性试验探讨

3.1  岩石特性试验概述

岩石特性试验是以围绕岩矿样品进行试验，从而得到岩石岩性信息和数据，为其他地质工作等提供基础信息和参照的试验。简单来说，目的在于通过各种试验手段充分掌握岩石岩性。在进行岩石特性试验时，需要用到大量先进的技术设备，而且根据所需测试岩性的不同，所用到的实验设备也有所不同。例如在岩心伽马测试试验中，就需要用到计算机、自然伽马射线检测仪、伽马钻头、传感器、绘图打印机等设备，而在岩心流体饱和度的测试试验中，则需要用到立式电炉、饱和度干馏仪等设备。但不管是测试哪种岩性的试验，其试验流程大体上都是一致的。首先是对试样进行加工，也就是根据实际试验需求，对远视岩矿样品进行加工获取，从而得到适量用于试验的均匀的试样。在得到合适的试样过后，根据不同试验的实际需求，按照相应标准进行试验即可。最后在多次重复试验结束之后，还需要对实验结果进行全面分析，即从平均试验结果、合理性等方面对最终结果进行有效分析，从而确保真实、合理、正确和有效。

3.2  岩心伽马测试试验

在岩心伽马测试试验中，首先需要利用伽马射线检测仪来对原始矿样进行取样，得到试验用的岩心样品。在检查及整理岩心过后，需要依照从上到下的顺序正确设置岩心位置，再利用传送带将这些岩心逐个通过伽马探头，完成对岩心的连续测量工作。在测量工作结束之后，岩心伽马测试系统会对测试数据进行自动化处理，并绘制出相应的伽马强度曲线。随后则需要将该伽马强度曲线与测井曲线加以对比，从而得到岩心的相应深度并加以归位。需要注意的是，在得到伽马强度曲线后，一定要对该曲线的正确性及有效性加以判断，有必要的话需要通过重复试验的形式来加以确定。

3.3  流体饱和度试验

流体饱和度试验的原理在于利用高温使岩石中的油、水蒸出，那么只需要测得其油、水体积，通过校正后得到油体积，再利用公式、计算即可得到油水饱和度。在使用饱和度干馏仪、立式电炉等设备急性试验时，需要先打开入水及出水阀門，待冷水循环一段时间后再将含油、水的饱和试样放进岩心筒，并在盖紧后将岩心筒置于立式电炉中进行加热。在温度为120 ℃的情况下加热到量筒内水的体积不再变化时，则可以将温度上调为300 ℃，并在量筒中液体体积不再变化时关闭电源。随后在关闭仪器后读出量筒中的油、水体积，并取出试样进行称重，同时对试样的孔隙度、密度等数据加以记录，最后利用测定数据代入公式计算即可得到油和水的饱和度。

3.4  岩石孔隙度试验

岩石孔隙度测定试验是基于孔隙度定义而展开的，也就是只需要知道岩石的空隙空间体积与岩石总体积即可。在实际试验时，需要用到游标卡尺、岩心杯、夹持器、气源供给设备等仪器。在获得试验样品后，应当先用游标卡尺测量出钢圆盘及艳阳的直径与长度，随后就可以打开气源供给设备的样品阀和放空阀，让空岩心室气压与大气压一致。然后将样品阀与供气阀关闭，同时打开气源发与供气阀，通过调压阀调节岩心室气压后关闭供气阀。随后通过打开样品阀及放空阀的操作，可以记录得到平衡压力。在多次重复试验后，以平均值数据代入并绘制p-v标准曲线，进而得到岩样空隙空间体积，利用公式计算即可得到岩样孔隙度。

3.5  岩石渗透率试验

渗透率是通过公式Kg计算得到，因此在岩石渗透率测定试验中，只需要测定得到气体通过岩样两端的压力p1，p2以及气体体积流量即可。该试验的展开对实验设备有着较高要求，需要使用专业的岩心渗透率测试仪。在进行试验时，首先需要记录岩样的直径与长度，随后把岩样放在夹持器中，通过调节放空阀、气源阀、换向阀、供压阀等阀门，可以测得3组不同的水银柱读数、孔板压差计水柱高度的数据。将这3组数据分别代入到公式Kg中进行计算，则可以得到3个Kg值，最后取平均值即为试验测得的岩样渗透率。

3.6  岩石力学性质试验

岩石力学性质试验是以测试岩样物理力学性质为核心目的的试验，根据试验地点的不同，可以将其划分为室内试验与现场原位测试两种形式。实际上，岩石力学性质普遍包含了岩石在应力作用下所呈现出的弹性、塑性、韧性等各种性质，因此，其试验种类也非常多。其中，室内试验是最常见的试验类型，其大多是针对岩样的比重、容重、吸水率、强度、弹性模量、抗压强度、抗剪强度、抗拉强度等进行测试。以单轴抗压强度测试试验为例，其试验流程就是将岩样放在压力机上，然后不断增加压力机的压力，指导试验被压坏为止，此时测得的压力值极为该岩样的抗压强度。至于现场原位测试，其实验内容主要包括对岩石流变性、抗压强度、抗剪强度等进行测试，同时还包括一系列的应力测试。随着现代技术的不断发展，以建模为基础的模型试验也逐渐开始用于测试岩石的力学性质。当前，该试验模式还处于起步完善阶段，实际应用不多，而且受限于技术往往也会对模型加以简化，因此，有效性难以得到保证。

4    结语

综合上述分析可知，在现代地质工作中，岩石特性试验的展开是必不可少的，能够为地质工作乃至相关的建筑工程等提供大量有效的数据和信息。目前，岩石特性试验主要是围绕岩石的岩心归位、流体饱和度、孔隙度、渗透率及物理力学性质展开，正是这些岩石特性的有效测定，为我国地质工作的进步发展提供了良好保障。

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