㈠ 岩土體的一些基本物理、熱物理性質
1.岩石的主要物理性質
天然岩石受地質環境的制約，常常表現為不均一性和各向異性的特點，在分析判別岩石的熱物理性質時岩石的物理性質是基礎。
（1）比重：岩石的固體顆粒重量與其同體積水在4℃時的重量之比稱為岩石的比重（Δ）。
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式中：W——絕對乾燥時岩石的重量；
Vs——岩石乾燥重為W時其中固體顆粒的體積；
rω——水在4℃時的容重。
（2）容重：
岩石單位體積的重量稱為容重，容重在不同的含水狀態分為干容重、天然容重和飽和容重三種。
常用干容重（rd）作為容重的評價指標（單位：kg/m3）：
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式中：V——岩石體積；
G——岩石的重量。
（3）孔隙度：
岩石的孔隙體積與岩石的總體積的百分率（n）：
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式中：Vδ——岩石孔隙體積；
V——岩石總體積。
（4）孔隙比：
岩石中孔隙體積和岩石固體顆粒體積之比稱孔隙比（ξ）。孔隙比ξ可由孔隙度直接計算求得：
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2.土的主要物理性質
（1）土的重量和含水量：常常要測試土的比重△s，天然容重γ，干容重rd和天然含水量ω。
（2）土的顆粒組分。
（3）土的水理性質：土與水相互作用顯示的一系列性質，包括土的塑性、膨脹性、收縮性等。
表1-1碎石土分類
表1-2砂土與粘性土分類
註：①對砂土定名時，應根據粒徑分組，從大到小由最先符合者確定；當其粒徑小於0.005mm的顆粒含量超過全重的10%時，按混合土定名，如「含粘性土細砂」等。
② 砂質粉土的工程性質接近粉砂。
③ 粘質粉土的定名（或Ip＜12的低塑性土），當按Ip定名與顆分定名有矛盾時，應以顆分定名為准。
④ 塑性指數的確定，液限以76g圓錐儀入土深度10mm為准；塑限以搓條法為准。
⑤對有機質含量Q＞5%的土，可定名為：5%＜Q≤10%時，定為有機質土；10%＜Q≤60%時，定名為泥炭質土；Q＞60%時，定名為泥炭土。
一般來講，影響岩石物理性質的因素有兩大類：①內部因素；②外部因素。內部因素是指岩石的礦物成分、結構構造以及孔隙充填物的物理性質。外部因素主要是指岩石所處環境的溫度、壓力、埋深等。
3.岩石的主要熱物理性質
目前，關於岩土體的熱物理性質的研究尚缺乏系統的資料，通常由岩石的熱物理性質代替，而岩土體通常比單一岩石要復雜得多。在地殼岩石的各種熱物理性質中，最重要的是岩石的導熱系數或熱導率（λ）、岩石熱阻系數或熱阻率（ξ）、岩石比熱（C）、岩石熱容量（Cp）及岩石溫度傳導系數或熱擴散系數（a）。
（1）岩石的導熱系數或熱導率（λ）。
表示岩石導熱能力的大小，即沿熱流傳遞的方向單位長度（l）上溫度（e）降低一度時單位時間（T）內通過單位面積（s）的熱量（Q）。按傅里葉定律，在熱流量一定的條件下，通過熱傳導作用所流經的物質的熱導率與溫度梯度成反比，可用下式表示：
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岩石的熱導率［λ，W/m·℃]在數值上等於單位溫度梯度下，單位導熱面積上的導熱速率。它表徵物質導熱能力的大小（熱阻力的倒數），通常用實驗測定。
岩石的熱導率取決於岩石的成分、結構、濕度、溫度及壓力等條件，即熱導率是密度、溫度、壓力等的函數，其表達式為λ＝λ（ρ，t,P……）。
一般情況下，岩石的熱導率隨壓力、密度、濕度的加大而增高，隨溫度的增高而減小，但地殼上部的溫度和壓力對岩石的熱導率的影響極小。除礦物成分外，岩石的孔隙度和濕度對其熱導率有較大影響，一般隨孔隙度的增加而降低，隨濕度的增加而增加。對於各向同性的均質材料來說，熱導率可以用一個單一的數值來表徵；對於各向異性的岩石而言，不同方向的熱導率差別較大，在從事淺層地溫能資源開發利用過程中，第四系鬆散沉積物各向異性的特點應引起足夠重視。
在緻密的岩石中，造岩礦物的性質對岩石的熱導率起主要控製作用，如果岩石中具有高熱導率的礦物含量越高，岩石的熱導率也越高。近年來，為計算大地熱流值，世界各地岩石熱導率的實測數據日益增多，緻密堅硬的岩石一般在實驗室測量，而鬆散層沉積物主要是深海沉積及湖底沉積，多為就地測量。土壤熱導率（λ）大小同樣由土壤組成成分和比例決定。土壤水分熱導率居中，土壤空氣熱導率最小，土壤固體導熱率最大。
在所有的固體中，金屬是最好的導熱體。一般對純金屬熱導率是溫度的函數，用λ＝λ（t）表示，並且隨溫度的升高熱導率降低。對於金屬液體，熱導率也是隨溫度的升高熱導率降低。
對於非金屬的熱導率可以表述為是組成、結構、密度、溫度、壓力等的函數，表示為λ＝λ（組成，結構，密度，溫度t、壓強P……）。一般情況下，非金屬的熱導率隨溫度的升高和壓力的提高而增大。
對大多數均質的固體，熱導率與溫度成線性關系：
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式中：λ——t℃值；
αt——溫度系數，金屬為負，非金屬為正；
λ0——0℃值。
應予指出，在熱傳導過程中，物體內不同位置的溫度各不相同，因而熱導率也不同，在工程計算中，熱導率可取平均溫度下的數值，視作常數。
液體的導熱系數一般0.1～0.7W/（m·℃），隨溫度升高而降低。氣體的導熱系數真空最小，是良好的絕熱體，有利於保溫，絕熱，如熱水瓶夾層抽真空保溫。再如非金屬保溫材料，空氣夾層的雙層玻璃，彈松的棉被等具有良好的保溫功能的實質是含有大量的空氣。氣體的導熱系數隨氣體密度和溫度的升高而增大。在相當大的壓強范圍內（P＞2000at或p＜20mmHg），壓強對導熱系數無明顯影響。
綜上所述，金屬的熱導率值最大，非金屬次之，液體的較小，氣體的最小，常見的岩石熱導率值可從手冊中查得。
（2）岩石熱阻系數或熱阻率（ξ）
是岩石導熱系數或熱導率的倒數（單位：m·℃/W），即
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由傅里葉熱傳導方程可推出以下關系式：
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當熱流（q）不變時，地溫梯度（ΔT/ΔZ）與熱阻率（ξ）成正比。
岩石熱阻率一般呈現如下規律：隨著岩石密度的增大（隨著埋深加大，同一類沉積物的密度會變大），岩石和某些礦層的熱阻減小；岩石熱阻隨總濕度的增加而減小，其原因是水的熱阻（2.00）大大小於空氣的熱阻（46.00），由於干岩石孔隙中充滿著空氣，故熱阻大，對未膠結的鬆散岩石，當濕度增加到20%～40%時，熱阻大致可降低6～7倍；岩石熱阻隨著岩石透水性的增強而顯著減小，因含水層中熱的傳遞方式除傳導作用外，還有對流現象發生；在具有層狀構造的岩石中，可以觀測到各向異性現象，即沿層理方向的熱阻比垂直於層理方向的熱阻要低；岩石熱阻隨溫度增高而略微增大。
（3）岩石比熱（C）：加熱一千克物質使其上升攝氏一度時所需的熱量，即
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式中：C——岩石的比熱，J/g·℃；
ΔQ——加熱p克物質溫度升高△t時所需要的熱量（J/g·℃）與容重（kg/m3）的乘積，即
Cp=C·ρ
Cp單位為J/m3·℃。大部分岩石和有用礦物的比熱，其變化范圍都不大，一般介於0.59～2.1J/g·℃之間。由於水的比熱較大（15℃時為4.2J/g·℃），因此，隨著岩石濕度的增加，其比熱也有所增加。沉積岩如粘土、頁岩、砂岩、灰岩等在自然埋藏條件下，一般都具有很大的濕度，其比熱稍大於結晶岩，前者為0.8～1.0J/g·℃，後者為0.63～0.84J/g·℃。
土壤的熱容量（Cv）分重量熱容量和容積熱容量。氣象常用容積熱容量。1g物質溫度升高（或降低）1℃所吸收（放出）的熱量，稱重量熱容量（J/g·℃）;1cm3的物質溫度升高（或降低）1℃所吸收（放出）的熱量，稱容積熱容量（J/cm3·℃）。
土壤的熱容量大小由土壤組成成分和比例決定。土壤水分熱容量最大，溫度不易升、降，如潮濕土壤。土壤空氣熱容量最小，溫度易升、降，如乾燥土壤。土壤固體熱容量，居中。
（4）岩石溫度傳導系數或導溫率（a）：又稱熱擴散系數，表示在非穩定熱態下岩石單位體積在單位時間內溫度的變化，即岩層中溫度傳播的速度，其關系式如下：
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式中：a——岩石溫度傳導系數，m2/h；
λ——岩石熱導率，J/m·℃；
ξ——岩石熱阻率，m·℃/W;
C——岩石比熱，J/g·℃；
ρ——岩石的容重，g/m3;
Cp——岩石的單位熱容量，J/m3·℃。
岩石溫度傳導系數或溫度傳導率是一個綜合性參數，主要反映岩石的熱慣性特徵，在分析鑽孔內溫度平衡的形成條件和用人工場方法研究鑽孔剖面時具有重要意義。岩石溫度傳導系數主要與岩石的熱阻及其容重有關，並與它們成反比關系。同時，岩石溫度傳導系數隨岩石濕度增加而增加，隨溫度的增高而略微減小。對層狀岩石來說具有各向異性特點，岩石溫度傳導系數順岩石層理方向比垂直層理方向要高。
綜上所述，為了獲得有關地球溫度場的量的相關參數，除在野外進行地溫、熱傳導等測量、採取原狀樣品外，還必須開展實驗室工作，以測定岩石熱導率、比熱及溫度傳導系數等熱物理性質。
㈡ 岩石的物理力學性質有哪些
1岩石的物理性質
容重、含水量、堅固性、彈性、塑性、韌性、碎漲性、流變性、孔隙度、密度，容重
、滲透性、聲波速度（在岩石中的傳播速度)等等。
2岩石力學性質
2.1非限制壓縮強度
2.2點荷載強度
2.3
三軸壓縮強度
2.4拉伸強度
2.5剪切強度
2.6全應力—應變曲線及破壞後強度
㈢ 岩石有哪些物理機械性質
岩石的主要物理機械性質有：容重、鬆散性、強度、硬度、彈性、脆性、耐磨性、穩定性。
1、容重：單位體積原生岩石的重量。它在很大程度上反映了礦岩的機械強度。
2、鬆散性：整體岩石被破碎後，其容積增大的性能，常用岩石的鬆散系數K表示。K指岩石破碎前、後容積之比。
3、強度：岩石抵抗機械破壞（拉、壓、剪）的能力。岩石機械強度受岩石的孔隙度、異向性和不均勻性的影響而變化很大，一般情況下，抗拉強度（1/10~1/50）< 抗剪強度（1/8~1/12）< 抗壓強度
4、硬度：指岩石抵抗尖銳工具侵入的性能。它取決於岩石的結構、組成顆粒的硬度及形狀和排列方式等。硬度越大，截割、鑽鑿越困難。
5、彈性：即當撤銷所受外力後，岩石恢復原來形狀和體積的性能。彈性越大，鑽鑿越困難，消耗能量也較多。
6、塑性：即當撤銷所受外力後，岩石形狀和體積不能得到恢復的性能。塑性越大，破碎消耗能量也較多。
7、脆性：岩石被破碎時不帶殘余變形的性能。脆性越大，鑽鑿越容易。
8、耐磨性：岩石磨損工具的性能。耐磨性越大，鑽鑿越困難
9、穩定性：岩石暴露出自由面後，不致塌陷的性能。〗
鑿岩時岩石的破碎是多種因素綜合作用的結果。在上述諸多因素中，岩石的硬度、強度和脆性是主要的因素，又可將它們概括為岩石的堅固性。
㈣ 岩石的物理性質有哪些
(1)密度,指岩石的顆粒質量與所佔體積之比,一般常見岩石的密度為1400-3000kg/m3.(2)堆積密度.指包括空隙和水分在內岩石總質量與總體積之比,即單位體積岩石的質量.隨著密度的增加,岩石的強度和抵抗爆破作用的能力增強,破碎岩石和移動岩石所耗費的能量也增加.所以,在工程實踐中常用公式K=0.4+(y/2450)2(kg/m3)來估算標准拋擲爆破的單位用葯量值.(3)孔隙率.指岩土中孔隙體積（氣相,液相所佔體積）與岩土的總體積之比,也稱孔隙度.常見岩石的孔隙率一般在0.1%~30%之間.隨著孔隙率的增加,岩石中沖擊波和應力波的傳播速度降低.(4)岩石波阻抗.指岩石中縱波波速(c)與岩石密度(p)的乘積.岩石的這一性質與炸葯爆炸後傳給岩石的總能量及這一能量傳遞給岩石的效率有著直接關系.通常認為選用的炸葯波阻抗若與岩石波阻抗相匹配（接近一致）,則能取得較好的爆破效果.(5)岩石的風化程度.指岩石在地質內力和外力的作用下發生破環疏鬆的程度.一般來說隨著風化程度的增大,岩石的孔隙率和變形性增大,其強度和彈性性能降低.所以,同一種岩石常常由於風化程度的不同,其物理力學性質差異很大.
㈤ 岩石的物理力學性質與可鑽性
(一)岩石的物理性質
岩石的物理性質是指岩石的基本工程地質性質。主要物理性質指標包括:岩石密度、孔隙性、含水性、透水性、裂隙性、鬆散性、流散性和穩定性等。
1.岩石密度
岩石密度是指岩石單位體積的質量。表達式為:
岩石密度=岩石質量÷岩石體積
岩石密度通常有如下幾種表示方法:
(1)岩石密度
岩石密度是指單位體積岩石固體部分的質量。它取決於組成岩石的礦物密度及其在岩石中的相對含量。
(2)岩石容重
岩石容重是單位體積岩石的重量。
按岩石的含水狀況不同,容重可分為天然容重、干容重和飽和容重。天然容重決定於組成岩石的礦物成分,空隙發育程度及其含水情況。
2.岩石孔隙性
岩石孔隙性系指岩石孔隙性和裂隙性的統稱,常用孔隙率表示。
3.岩石吸水性
是岩石在一定試驗條件下的吸水性能。它取決於岩石空隙數量、大小、開閉程度和分布情況。表示岩石吸水性的指標有吸水率、飽水率和飽水系數。
(二)岩石的力學性質
岩石的力學性質是指岩石在各種靜力、動力作用下所表現的性質。主要力學性質指標包括:岩石的硬度、強度、研磨性、可鑽性等。
1.岩石硬度
岩石硬度是指岩石表面抵抗其他剛性物體壓入的能力。岩石的硬度一般可分為十個等級;習慣上通常把如下岩石,即:滑(石)、石(膏)、方(解石)、螢(石)、磷(灰石)、長(正長石)、石(英)、黃(玉)、剛(玉)、金(剛石)作為這十個等級的代表性岩石。表1-5分別列出了上述十個等級代表性岩石的標准礦物的摩氏硬度及顯微硬度。
表1-5 不同岩石硬度等級代表性岩石的標准礦物摩氏硬度及顯微硬度
2.岩石強度
岩石強度是指岩石在各種外力(如拉、壓、彎曲、剪切)作用下,岩石整體抵抗破碎的能力。
3.岩石研磨性
岩石研磨性是指岩石磨損切削工具的能力。一般可分為強、中、弱研磨性三個種類。
(三)岩石的可鑽性
1.岩石可鑽性的含義
岩石可鑽性是指在現有技術條件下,反映鑽進中岩石抵抗破碎的一種綜合能力表現。
2.岩石可鑽性等級劃分
按壓入硬度、擺球硬度、機械鑽速等測定方法進行綜合劃分,岩石的可鑽性分為12個等級,其中:Ⅰ級最低,可鑽性難度最小;Ⅻ級最高,可鑽性難度最大。岩石可鑽性分類如表1-6所示。
㈥ 岩石的物理性質
岩石的物理性質主要包括密度、磁性（包括磁化率、磁化強度、剩餘磁化強度以及剩餘磁化強度同感應磁化強度的比值等）、電性（包括電導率、電容率、極化率等）、孔隙度、滲透率、彈性波速度、導熱性、放射性、熱學性質（熱導率、熱容）、硬度等。這里僅介紹幾種對理解岩石過程和深部地質最重要的物理性質。
（一）密度
岩石的密度是岩石基本集合相（固相、液相和氣相）的單位體積質量。岩石的密度取決於它的礦物組成、結構構造、孔隙度和它所處的外部條件。大多數造岩礦物如長石、石英、輝石等具有離子型或共價型結晶鍵，密度為2.2～3.5g/cm3（極少數達4.5g/cm3）。結晶鍵為離子－金屬型或共價－金屬型的礦物，如鉻鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等密度較大，為3.5～7.5g/cm3。
侵入岩從長英質到超鎂鐵質，隨著SiO2含量的減少和鐵鎂氧化物含量的增加，岩石的密度逐漸增大。岩石中金屬礦物的含量增高，岩石的密度就增大。礦區花崗岩的密度有的高達2.7g/cm3以上。噴出岩的孔隙度比侵入岩大因而與相應的侵入岩相比密度要小。另外，沉積岩的密度是由組成沉積岩的礦物密度、孔隙度和填充孔隙氣體和液體的密度決定的。變質岩的密度主要決定於其礦物組成。密度在重力勘探、油氣儲層中岩性識別、測井解釋等方面應用廣泛，此外對理論研究也很重要。
（二）磁性
岩石磁性是由岩石所含鐵磁性礦物產生的磁性。常用的岩石磁性參數是磁化率、磁化強度、剩餘磁化強度矢量，以及剩餘磁化強度同感應磁化強度的比值。岩石的磁性主要決定於組成岩石的礦物的磁性，並受成岩後地質作用過程的影響。一般說，橄欖岩、輝長岩、玄武岩等超基性、基性岩漿岩的磁性最強；變質岩次之；沉積岩最弱。火成岩的磁性取決於岩石中鐵磁性礦物的含量。結構構造相同的岩石，鐵磁性礦物含量愈高，磁化率值愈大。鐵磁性侵入岩的天然剩餘磁化強度，按酸性、中性、基性、超基性的順序逐漸變大；沉積岩的磁性主要也是由鐵磁性礦物的含量決定的；變質岩的磁性是由其原始成分和變質過程決定的。
圖4－15 火成岩的熱導率與溫度的關系（轉引自Williams et al.，1979）
（三）熱導率
熱導率是物質導熱能力的量度，是一個重要的物理量。符號為λ或k。其定義為：在物體內部垂直於導熱方向取兩個相距1m，面積為1m2的平行平面，若兩個平面的溫度相差1K，則在1s內從一個平面傳導至另一個平面的熱量就規定為該物質的熱導率，它既控制著穩態條件下地殼各層的地溫梯度，又決定著諸如侵入體的冷卻等非穩態的時間尺度。熱導率定義為在穩態熱傳導條件下，熱流密度（即通過單位面積的熱流量）除以一維導熱體中的溫度梯度所得的商。硅酸鹽熔體是熱的不良導體，它們的熱導率（圖15）與兩種傳熱體制有關，即正常晶格熱傳導和輻射熱傳遞。隨溫度升高和晶格結構膨脹，前一種機制的作用降低，而後一種的增大。到達熔融范圍內，兩種效應趨於平衡，但在高溫下基性岩漿的熱導率通常以一個不斷增大的速率降低，這種情況待續到1200℃。溫度更高時，晶體或流體的暗度快速降低，輻射熱傳遞增強，總的熱導率就要高得多。更酸性的岩石，如安山岩和流紋岩，暗度較低，因而在低得多的溫度范圍內就顯示了熱導率的增大。
岩石的熱導率取決於組成岩石的礦物和固體顆粒間的介質如空氣、水、石油等的絕熱性質。火成岩和變質岩的熱導率相對於沉積岩來說變化范圍不大，數值較高。侵入岩中，超基性岩的熱導率較高，花崗岩次之，中間成分的侵入岩又次之。噴出岩的熱導率比相應的侵入岩小。沉積岩的熱導率變化范圍大是熱導率較低的孔隙充填物造成的。岩石和礦物的熱導率與溫度、壓力有關系。一般說來，溫度升高，熱導率降低。
（四）熱容
岩漿和火成岩的最具特色的熱學性質之一是，它們比熱容小，而熔融熱或結晶熱很大。熱容（heat capacity）C的定義為C＝△Q/△T（δ－17）。即當一系統接受一微小熱量△Q而溫度升高△T時，比值△Q/△T即為該系統的熱容C。比熱容（specific heat capacity）c，則是單位質量的熱容，亦即單位質量物質升高一度所需的熱量，c＝C/m＝△Q/（m·△T）。熔融熱或結晶熱△HF是在液相、固相共存的溫度下，使單位質量物質熔融或結晶所需增加或移出的熱量。對大多數火成岩，常壓下的比熱容cp約為1255J/（kg·K）（Mcbirney，1984）。例如，玄武岩漿cp可取1214J/（kg·K），而酸性岩漿的cp可取1340J/（kg·K）（馬昌前等，1994）。而熔融熱或結晶熱△HF的典型值約介於（2.5×105～4.2×105）J/kg之間。可見在相變溫度下，使岩石熔融所需吸收（或放出）的熱量，在其他溫度時則能使這些岩石（或岩漿）溫度改變200～300℃。
（五）彈性波速
橫波（S）是指振動方向與傳播方向相垂直的波，縱波（P）是指振動方向與傳播方向相同的波。在岩石和礦物中傳播的速度vP和vS是地球物理勘探中常用的兩個參數。岩石中的波速取決於其礦物成分和孔隙充填物的彈性。對固體礦產、油氣、工程中的地震勘探、垂直地震剖面（Vertical Seismic Profiling，VSP）等非常重要。
火成岩和變質岩的彈性波速度與岩石密度的關系接近於線性關系，密度越大，速度越高。火成岩和變質岩的含水飽和度增大時，vP變大，vS也變大，但不如vP的變化那樣顯著。氣飽和岩石的vP比相應的水飽和岩石的vP小。片麻岩等片理發育的岩石，沿片理面測量的波速大於垂直片理面測量的波速，有時相差1倍以上。與結晶岩相比，沉積岩中的彈性波速度受孔隙度的影響很大，變化范圍很寬。表4－11列出了一些火成岩的P波速資料，可見，在未蝕變的火成岩中，速度是比較高的，但火山碎屑岩和蝕變的火成岩，波速就變化很大。
表4－11 火成岩的波速
（據Schutter，2003）
㈦ 岩石的物理力學性質有哪些
1岩石的物理性質
容重、含水量、堅固性、彈性、塑性、韌性、碎漲性、流變性、孔隙度、密度,容重 、滲透性、聲波速度（在岩石中的傳播速度)等等.
2岩石力學性質
2.1非限制壓縮強度
2.2點荷載強度
2.3 三軸壓縮強度
2.4拉伸強度
2.5剪切強度
2.6全應力—應變曲線及破壞後強度
㈧ 岩石有哪些主要的物理性質，它們對爆破效果有何影響
一、礦物是構成岩石的主要成分，礦物顆粒愈細、密度愈大，愈堅固，則愈難於作業。膠結物成分和顆粒大小也會影響效果。
二、隨著岩石密度增加，岩石的強度和抵抗爆 破作用的能力增大，同時，破碎或拋移岩石所消耗的能量也增加。
三、岩石容重表示單位體積岩石的重量，容重越高越難以爆。
四、岩體的裂隙性，垂直層理、裂隙爆破時，比較容易破碎;而平行或順著層理、裂隙的作業則比較困難。
五、岩石強度是表示岩石抵抗壓、剪、拉諸應力，從而導致岩石破壞的能力。強度越高，越難以作業。
㈨ 岩石有哪些物理性質
岩石的性質主要包括物理性質､力學性質､化學性質和熱力學性質｡1物理性質工程上一般主要對石材的體積密度､吸水率和耐水性等有要求｡大多數岩石的體積密度均較大
㈩ 岩石的物理性質指標有哪些
岩石物理性質指岩石的力學、熱學、電學、聲學、放射學等特性參數和物理量。
岩石的物理性質包括：顏色、條痕、光澤、透明度、硬度、解理、斷口、脆性和延展性、彈性和撓性、相對密度、磁性、發光性、電性、其它性質。在力學特徵中包括滲流特性和機械特性。