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1、试验二 点荷载强度试验一、试验目的点荷载试验是将岩石试件置于两个球形园锥状压板之间，对试件施加集中荷载，直至破坏，然后根据破坏荷载求得岩石的点荷载强度。点荷载强度，可作为岩石强度分类及岩体风化分类的指标，也可用于评价岩石强度的各向异性程度，预估与之相关的其它强度如单轴抗压强度和抗拉强度等指标。点荷载强度试验适用于各类规则或不规则的岩石，既可以是钻孔岩心，也可以是从岩石露头、勘探坑槽、平洞、巷道中采取的岩块。本次试验分别测定岩石在天然状态下的点荷载强度。二、试样制备1、试件分组：将肉眼可辨的、工程地质特征大致相同的岩石试件分为一组，如果岩石是各向异性的（如层理、片理明显的沉积岩和变质岩），还应再
2、分为平行和垂直层理加荷的亚组，每组试件约须 15 块。 2、本试验可用岩芯样，规则或不规则岩块样，对不同形状试件的尺寸要求如下：（）当采用岩心试件作径向试验时，试件的长度与直径之比不应小于；作轴向试验时，加荷两点间距与直径之比宜为 0.31.0；（）当采用方块体或不规则块体试件作试验时，其长（L ）、宽（W ）、高（ h）应尽可能满足 LW h（图 9-3d），试件高度（h）一般控制在 0.510cm 间，使之能满足试验仪器加载系统对试件尺寸的要求，另外，试件加荷点附近的岩面要修平整。3、试件含水状态可根据需要选择天然含水状态、烘干状态、饱和状态或其它含水状态。4、同一含水状态下的岩心试件数量
3、每组应为 5-10 个，方块体或不规则块体试件数量每组应为 1520 个。三、 试件描述 1、岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程序、胶结物性质等。除岩性外，重点应对其结构构造特征（如颗粒粗细，排列以及节理、层理等发育特征）及风化程度等进行描述。2、试件形状及制备方法。 3、加荷方向与层理、节理、裂隙的关系。 4、含水状态及所使用的方法。 四、主要仪器设备1、点荷载试验仪：如下图所示，它包括：（1）加载系统，由摇式油泵、承压框架，球端园锥状压板组成。油泵出力一般约为50kN；加载框架应有足够的刚度，要保证在最大破坏荷载反复作用下不产生永久性扭曲变形；球端园锥状压板球面曲率半径为 5mm，圆锥
4、的顶角为 60（见下图），采用坚硬材料制成。 （2）油压表：量程约为 10MPa，其测量精度应保证达到破坏荷载读数（P）的 2%，整个荷载测量系统应能抵抗液压冲击和振动，不受反复加载的影响。 （3）标距测量部分：采用 0.2mm 刻度钢尺或位移传感器，应保证试件加荷点间的测量精度达0.2mm。 2、卡尺或钢卷尺； 3、地质锤。五、试验步骤 1、试件尺寸粗测 对岩芯样及规则样，分别量测各试件的长（L）、宽（W）、高（h）的尺寸；对不规则岩块样，可过试件中心点测量试件的长（L）、宽（W）、高（h）的尺寸。 2、安装试件 （）径向试验时，将岩心试件放入球端圆锥之间，使上下锥端与试件直径两端紧密接触。
5、接触点距试件自由端的最小距离不应小于加荷两点间距的 0.5。 （）轴向试验时，将岩心试件放入球端圆锥之间，使上下锥端位于岩心试件的圆心处并与试件紧密接触。 （）方块体与不规则块体试验时，选择试件最小尺寸方向为加荷方向。将试件放入球端圆锥之间，使上下锥端位于试件中心处并与试件紧密接触。接触点距试件自由端的距离不应小于加荷点间距的 0.5。 3、加荷 试件安装后，调整压力表指针到零点，以在 1080 秒钟内能使试件破坏（相当于每秒0.05-0.1MPa）的加荷速度匀速加荷，直到试件破坏，记下破坏时的压力表读数（F）。 4、描述试件破坏的特点 正常的试件破坏面应同时通过上、下两个加荷点，如果破坏面只
6、通过一个加荷点，便产生局部破坏，则该次试验无效，应舍弃，破坏面的描述还应包括破坏面的平直或弯曲等情况。 5、破坏面尺寸测量 试件破坏后，须对破坏面的尺寸进行测量，测量的尺寸包括上、下两加荷点间的距离（ D）和垂直于加荷点連线的平均宽度（ Wf）。六、试验成果整理1、试验数据记录表见附录 3。2、计算公式（1）按下式计算试件破坏荷载： 式中：P试件破坏时总荷载（N）； C仪器标定系数（为千斤顶的活塞面积，mm 2），一般在各仪器的说明书都有该仪器的标定系数供参考； F试件破坏时的油压表读数（MPa）。 （2）按下式计算试件的破坏面积和等效园直径的平方值： 式中： Af 试件的破坏面面积（mm 2
7、）； D在试件破坏面上测量的两加荷点之间的距离（mm）； Wf 试件破坏面上垂直于加荷点连续的平均宽度（mm）； De 等效园直径，为面积与破坏面面积相等的圆的直径（mm）。 （3）按下式计算岩石试件的点荷载强度： 式中： IS试件点荷载强度（MPa），其余符号同前。 （4）求平均值： 当测得的点荷载强度数据在每组 15 个以上时，将最高和最低值各删去 3 个，如果测得的数据较少时，则仅将最高和最低值删去，然后再求其算术平均值，作为该组岩石的点荷载强度。3、计算值精确至 0.01。七、注意事项1、由于岩石点荷载强度一般都比较低，因此在试验中一定要控制好加荷速度，慢慢加压，使压力表指针缓慢而均匀
8、地前进。 2、安装试件时，上、下加荷点应注意对准试件的中心，并使其加荷面垂直于加荷点的连线。 3、在对软岩进行试验时，加荷锥头常有一定的嵌入度，因此，在测量加荷点的距离D 时，应将卡尺对准试件破坏上加荷锥留下来的两个凹痕底进行量测。 附录 2 点荷载试验记录表1 试件编组 岩石名称 仪器编号 仪器系数 C 2 试件编号 3 试件形状 4 含水状态 长 L（mm） 宽 W（mm） 5 试件尺寸 高 h（mm） 6 加荷方向 7 压力表读数 F（MPa） 8 总荷载 （N） 9 加荷点间距离 D（mm） 10 破坏面宽度 Wf（mm） 11 等效圆直径平方 12 点荷载强度 （MPa） 13 试件破坏特征 试验： 计算： 校核： 年月日
