[發明專利]一種巖石樣本壓力數據測量方法及設備

在審

• 申請號: 202210237582.X
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114813366A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 于德浩;白帆;楊清雷;楊彤;李肖麗;徐九龍;李興凱;楊國強;李明江;楊國鑫;邵云帆
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍32182部隊
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/40;G01N3/02;G01N3/06;G01B11/24
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營

本發明提供了一種巖石樣本壓力數據測量方法及設備，包括：在巖石露頭處獲取塊狀試樣，得到塊狀試樣的力學參數；測量塊狀試樣兩加荷點間距及通過兩加荷點的最小截面的平均寬度，采用自由吸水法或強制飽和法使塊狀試樣吸水飽和，得到飽和塊狀試樣；采用便攜式巖石點荷儀測量飽和塊狀試樣的破壞荷載，根據破壞載荷及通過兩加荷點的最小截面的平均寬度得到點荷載強度指數，將點荷載強度指數轉化為標準塊狀試樣的點荷載強度指數；采用標準塊狀試樣的點荷載強度指數得到巖石飽和單軸抗壓強度，根據巖石硬度分級表或巖石飽和單軸抗壓強度得到巖石硬度分級。本發明可以對巖石試樣的外觀尺寸進行精確測量，避免了人工測量造成的較大測量誤差。

技術領域

本發明屬于巖石力學的技術領域，尤其涉及一種巖石樣本壓力數據測量方法及設備。

背景技術

巖石點荷載試驗作為巖石硬度分級方法已在許多部門規范中得到廣泛應用。由于巖樣標本野外采集困難、攜帶不便、標準件制作工序復雜和成樣率較低等原因，導致工作量大、效率低、成本高，難以滿足工程地質快速勘察的需要。

目前應用于野外測試的巖石點荷載試驗儀，對巖石試樣外觀尺寸的測量完全依賴人工完成，測量誤差大，導致計算出的巖石點荷載強度指數相差較大，巖石硬度分級不準確，無法滿足工程地質快速勘察需要，需要對現有儀器設備加以改進以滿足巖石硬度等級的快速判定需求。

現有的國內外巖石點荷載試驗設備中，主要包括STDZ-3型數顯巖石點荷載儀、YSD-7巖石點荷載儀、GCTS巖石點荷載儀。它們的結構大同小異，均由加荷系統、荷載測量系統組成。加荷系統包括支撐框架、加載錐和液壓千斤頂裝置；支撐框架有充足的剛度，可保證在最大破壞荷載的頻繁作用下不會產生永久性扭曲；加載錐的球面曲率半徑為50mm,錐頂的頂角為60°，選用堅硬優質鋼制成；加載裝置采用手搖式液壓油泵，由千斤頂活塞將液壓傳到加載錐，對試件施加荷載。加載測量系統通過數據顯示面板顯示破壞的荷載峰值。

雖然現有的巖石點荷載試驗機能較快、較準確測定巖石的載荷強度，并能數字顯示其強度值；但是通過對市面上現有的巖石點荷載儀器的調查發現存主要存在以下三點不足：

(1)加載裝置采用液壓裝置，千斤頂最大輸出50kN，實際工程中很少遇見非常堅硬的巖石，配備輸出50kN的千斤頂既增加重量又浪費。

(2)儀器整體重量為45kg～50kg，是因為框架中的底板和橫梁太過厚重了，這無法滿足工程師帶儀器在野外進行巖石點荷載試驗時對裝備輕便化的要求。需要耗費過多勞力搬運。

(3)荷載測量系統能夠顯示和記錄巖石在加載強度下承載的破壞值，但仍需手工記錄兩個加載頭間的試件長度的尺寸，通過人工讀取刻度尺數據，這會受很多人為因素誤差的影響，且未實現自動智能化的數據記錄。

因此，開發一種巖石樣本壓力數據測量方法及設備，可以有效克服上述相關技術中的缺陷，就成為業界亟待解決的技術問題。

發明內容

基于以上現有技術的不足，本發明所解決的技術問題在于提供一種巖石樣本壓力數據測量方法及設備，可以對巖石試樣的外觀尺寸進行精確測量，避免了人工測量造成的較大測量誤差，獲得準確的巖石硬度分級。

第一方面，本發明提供了一種巖石樣本壓力數據測量方法，包括：在巖石露頭處獲取塊狀試樣，得到塊狀試樣的力學參數；測量塊狀試樣兩加荷點間距及通過兩加荷點的最小截面的平均寬度，采用自由吸水法或強制飽和法使塊狀試樣吸水飽和，得到飽和塊狀試樣；采用便攜式巖石點荷儀測量飽和塊狀試樣的破壞荷載，根據破壞載荷及通過兩加荷點的最小截面的平均寬度得到點荷載強度指數，將點荷載強度指數轉化為標準塊狀試樣的點荷載強度指數；采用標準塊狀試樣的點荷載強度指數得到巖石飽和單軸抗壓強度，根據巖石硬度分級表或巖石飽和單軸抗壓強度得到巖石硬度分級。

可選的，所述得到塊狀試樣的力學參數，包括：

P＝C*F