[發明專利]不規則軟質巖點荷載強度的等效面積試驗方法

有效

• 申請號: 201811029634.4
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109060537B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 羅強;程明;朱江江;劉宏揚;吳迪;余浩;梅明明;葉歡;秦浩鋒;周鑫
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N1/28;G01B21/28
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

一種不規則軟質巖點荷載強度的等效面積試驗方法。其作法主要是：A、試樣準備：取試樣中心附近的上、下兩點作為加載點，測量并記載試樣最小截面的平均寬度和加載點間距，加載點間距與平均寬度之比為0.3?1.0；B、點荷載強度試驗：試驗后破壞截面貫穿整個試樣并通過兩加載點的為有效試驗；C、重復A?B操作，直至有效試驗數大于等于10個；D、試樣點荷載強度的計算：由下式得出第n次有效試驗的試樣的點荷載強度I_sⁿ，I_sⁿ＝P_n/(1.43W_nD_n)；E、軟質巖點荷載強度的計算：將各次的點荷載強度I_sⁿ中的最大值、次最大值、最小值、次最小值去掉，再求出剩余的點荷載強度I_sⁿ的平均值，即得。該法測出的點荷載強度值更可靠、更準確。

技術領域

本發明涉及不規則軟質巖點荷載強度的等效面積試驗方法。

背景技術

單軸抗壓強度是巖石強度分類、巖體風化分帶的重要指標，必須通過在實驗室進行單軸抗壓強度試驗獲取。而單軸抗壓強度的試樣通常需要在現場鉆取巖芯，再運送到實驗室切割打磨，制備過程困難復雜。對于軟弱、嚴重風化、節理發育的巖石，由于不能正常取出完整巖芯或無法加工成標準試樣，很難采用標準的巖石試驗方法測定強度。

面臨這一難題，國際巖石力學學會(ISRM)制定了點荷載強度試驗的方法，將試樣置于點荷載強度試驗儀的兩加載錐之間，施加集中點荷載使試樣破壞，求出巖石的點荷載強度，然后換算為單軸抗壓強度。由于所需破壞荷載較小，點荷載強度試驗儀體積小、質量輕、攜帶方便，在室內外或現場均可進行試驗。試驗對試樣的要求也較低，用鐵錘對巖塊略加修整即可，大大降低了試樣的制作成本，提高了試驗效率。對標準試驗無法進行的巖石強度測定提供了便利，得到了廣泛應用。

點荷載強度試驗方法的原理為：壓應力只分布在試樣加載點附近及表面一定深度，大范圍內為均勻拉應力，最終呈拉裂破壞。點荷載強度的力學實質為試樣在兩加載錐之間的單位破壞面積上所能承受的最大拉應力。對于均質規整方塊體試樣，當試樣的厚度D和平均寬度W位于規范限定范圍時，在點荷載作用下應沿過兩加載點的最小截面破壞，此時實際承受拉應力的面積等于試樣的厚度D(兩加載錐之間的距離、加載點間距)與該最小截面平均寬度W(最小截面的頂部寬度和底部寬度的平均值)的乘積，從而點荷載強度的計算式為I_s＝P/(WD)；其中I_s為點荷載強度，P為破壞荷載(試樣破壞時，加載錐上施加的壓力)。

對于均質規整方塊體，試驗的應力集中截面是過兩加載點的最小截面，使得其實際破壞截面會與最小截面重合；點荷載強度試驗得出的點荷載強度是準確和可靠的。但對于不規則軟質巖，其實際破壞截面會與過兩加載點附近的脆弱截面重合，而脆弱截面往往不與最小截面重合，也即實際破壞截面通常會偏離最小截面，導致其實際破壞截面積大于最小截面積，點荷載強度I_s的計算值偏大，測出的點荷載強度I_s作為巖石強度分類、巖體風化分帶的依據不可靠、不準確。

發明內容

本發明的目的是提供不規則軟質巖點荷載強度的等效面積試驗方法，該方法測出的點荷載強度值與軟質巖的實際點荷載強度更接近，測試值更可靠、準確，能為巖石強度分類、巖體風化分帶提供更可靠、更準確的試驗依據。

本發明實現其發明目的所采用的技術方案是，一種不規則軟質巖點荷載強度的等效面積試驗方法，包括以下步驟：

A、試樣準備：

選取長條狀的厚度方向垂直于層理的不規則軟質巖塊體作為試樣，取試樣中心附近的上、下兩點作為加載點，測量并記載試樣過兩加載點的最小截面的平均寬度和加載點間距，測量準確至0.1mm；且加載點間距大于等于15mm，小于等于100mm、加載點間距與平均寬度之比為0.3-1.0；