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第一章 岩土的物理力学性质及其破碎机理 ? 第一节 绪 论　　第一单元 岩土钻掘工程学课程的内容、地位和任务　　第二单元 岩土钻掘工程的渊源和发展概况　　第三单元 钻探生产过程简介第二节 岩石的物理力学性质概述　　第一单元 岩石按粘结状态的分类　　第二单元 岩石的孔隙比与孔隙度　　第三单元 岩石的强度　　第四单元 岩石的硬度　　第五单元 岩石的变形特征及其分类　　第六单元 岩石的弹性和塑性　　第七单元 岩石的研磨性第三节 土的物理力学性质特征　　第一单元 土的物理性质特征　　第二单元 土的力学性质特征与工程分类第四节 岩石在外载作用下的破碎机理　　第一单元 压入时岩石的弹性应力状态　　第二单元 工具静压入时的岩石破碎机理　　第三单元 动载荷作用下的岩石破碎机及其理影响碎岩效果的因素第五节 岩石的可钻性指标及坚固性系数　　第一单元 岩石的可钻性　　第二单元 岩石的坚固性系数 《岩土钻掘工程学》课程的内容、地位和任务 　 岩土钻掘工程学和其他学科一样，是人类长期以来与自然界斗争和协调发展的经验总结。它的研究对象及内容是如何借助机械方式或化学方式（爆破能）破碎岩土层，在地下形成其规格和质量符合设计要求的钻孔或坑道，以达到寻找和开采矿产（固、液、气态）及其他工程建设的目的。它与地质学、机械工程、矿业科学、土木工程等有着密切的关系。岩土钻掘工程学主要包括工艺和设备两大部分。这两部分是相辅相成的，即首先是施工工艺的需求刺激了设备的发展，而设备的进步又促使工艺水平得以不断提高。　 近年来，为了适应科技发展和社会进步的需要，我国教育主管部门对原有的分工过细的专业目录进行了大幅度调整。把涵盖旧专业目录中探矿工程专业全部和工程地质、水文地质一部分内容的专业定名为隶属于二级学科地质工程的勘查技术与工程。《岩土钻掘工程学》正是在这一形势下，为国家三级学科勘查技术与工程、二级学科地质工程的本科高年级学生或研究生新编的专业必修课或选修课教材。该教材于1998年2月在长春召开的课程教学指导委员会上经国内各有关院校的代表讨论，决定作为部重点教材组织编写并正式出版。顾名思义，岩土钻掘工程应包括原有钻探工程和坑探工程的全部内容。但是，目前在市场经济条件下，本专业毕业生不再仅仅局限于单打一的探矿职业，他们大部分面向为土木工程服务的岩土施工基础工程领域，少部分从事地质找矿工作。在他们涉及的业务范围内，与钻有关的工作量将更大，服务领域更宽。因此，本教材在选材上也体现了这一点，以钻为主，兼顾探与掘。　 岩土钻掘工程学区别于基础课和技术基础课，是一门实践性很强，多种学科综合应用的技术学科，其自身的理论正处于不断发展和完善的过程中。由于经验总结的成分在课程中占有较大比例，故而叙述性和定性分析的内容较多。这是实践性技术课程的固有特点，也是阅读和学习本教材时应注意的地方。 　 通过本课程的学习可使学生掌握岩土钻掘工艺及设备的三基内容。也就是说，本课程的任务是讲授有关岩土钻掘工艺与设备的基本原理，综合分析国内外先进的钻掘技术及其成功的经验，介绍钻掘生产过程的基本程序、施工组织与管理方面的知识与技能，帮助学生熟悉岩土钻掘工程的基本规律和基本生产程序，了解和掌握本专业的新技术、新方法及其发展方向，培养学生运用所学知识和技能解决实际技术问题和组织钻掘施工的能力。为今后从事本专业技术、管理工作和进一步深造奠定必要的基础。 岩土钻掘工程的渊源和发展概况 　 中国是世界上最早开始进行岩土钻掘工作的国家。它起源于我国劳动人民钻凿盐井。大约在公元前3世纪，汉人便开始在四川南部开挖取盐水的深井，当时这些盐井中不时喷出天然气，从而以火井而闻名。最迟在公元前1世纪我们的祖先已开始有组织地钻这种井来采盐水，同时提取地层深处的天然气用于燃烧和照明。这些情况在公元2世纪已见诸文字记载。先民们用传统的方法于清道光6年（1835年）钻成了第一口超1 000m（1001.4 2m）的燊海井，使钻井技术达到了新高峰，该井被联合国教科文组织定为19世纪中叶前的钻井世界纪录。英国著名科学史专家李约瑟博士在其《中国古代科学技术文明史》一书中认为，中国钻探科学技术对世界石油天然气勘探开发技术产生了巨大的启蒙、奠基和推动作用，在国际上领先数百年至一千多年。因此，在美、英、德、俄等国出版的石油钻井教材和钻探手册中，开篇总是介绍一些中国的古代钻探史料。有的学者还将中国这一伟大的创造誉为是继指南针、火药、造纸、印刷术之后中国古代的第五大发明。 　 随着工业技术的进步，直接破碎岩石的磨料、钻具形式及与之相适应的钻探设备都在不断改进。　 19世纪初叶，硬质合金的问世给岩土钻掘业开辟了新时代。以碳化钨为基体的硬质合金比以前各种钢制切削具具有更高的硬度和耐磨性。