岩石单轴抗压强度试验的探讨与研究

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1、岩石单轴抗压强度试验的探讨与研究王平(四川省水利水电勘测设计研究院勘察分院，四川成都611731)摘要:岩石单轴抗压强度值的测试看似简单，但影响其的因素却非常复杂，除试件本身性质外，还包含从采样到加工、试验一系列的影响因素。讨论了影响岩石抗压强度试验的多个重要因素，并对症下药地提出了消除或减小影响因素的方法，从而使试验结果更加真实、准确、可靠。关键词:岩石单轴抗压强度;岩石试件;加载;影响因素;消除;减小中图分类号:TV7;TV22;［TV221．2］文献标识码:文章编号:1001-2184(2013)02-0089-03B1概述在水利水电工程勘

2、察设计中，岩基的承载力、2岩石单轴抗压强度试验的影响因素及消除措施岩石的矿物特征、颗粒大小、孔隙率、结构缺岩坡稳定性、地下硐室开挖时硐周岩石(围岩)的应力分布及其稳定等各方面的分析和鉴定均与岩石强度密切相关。鉴于抵抗外荷载的能力是岩石的重要力学特性之一，因此，研究岩石抵抗外力破坏的能力———岩石强度具有重要工程意义。岩石单轴抗压强度试验是测定岩石强度的重要试验，通过其能进行岩石强度分级和岩石特性描述，还能对完整岩芯试样的抗压强度测量结果进行坝基的稳定性和坚固性作出有效的评估，从而真实地反映出岩体的工程性质。测定岩石的抗压强度通常是测试岩石的单轴抗

3、压强度。岩石的单轴抗压强度是指岩石试件在无侧限条件下受轴向荷载作用出现压缩破坏时单位面积所承受的轴向作用力。具体的测定方法是将圆柱体岩石试样置于压力机承压板之间，岩石试样在轴向加载下发生破坏时所测得的应力值称为岩石单轴抗压强度。岩石单轴抗压强度按照《国家工程岩体试验方法标准》与《水利水电工程岩石试验规程》中的要求进行试验。岩石单轴抗压强度可以由公式Ｒ=P/A求得。式中Ｒ为岩石单轴抗压强度(MPa);P为试件破坏荷载(N);A为试件截面面积(mm2)。理论上，通过试验测定岩石的抗压强度是极其简单的事情。但实际上并非如此，因为影响岩石力学性能的因素众

4、多，笔者简述如下。隙等内在因素决定了岩石的强度性能;试样的采集、几何形态、形状、高径比、尺寸大小、加荷速率、承压板与端面之间的摩擦、环境等外部因素亦对岩石的抗压强度试验结果影响很大。在试验过程中，毋需人为地去改变岩石内在的属性，但需人为地消除或减小外部因素对岩石抗压强度试验的影响，从而得到岩石真实准确的单轴抗压强度值，为工程的勘察设计研究提供可靠的数字依据。如何消除或减小外部因素对岩石抗压强度试验的影响呢?笔者从岩样的采集、岩石的几何形态、加载速率、试验样品的数量、接触面的摩擦等几方面进行了简明扼要的阐述。(1)岩样的采集。岩体是一种非匀质体系，

5、从不同部位所取的岩样性质差异很大，通过试验得出的结论也截然不同，可见取样工作十分重要。对于同一岩体，为了得到试验结果计算的平均值，应当从岩体的不同部位进行岩样的采取。为了正确取样，需进行岩石学研究，对矿物成分、胶结物的性质、结构和风化程度等有显著不同的地方进行记录和判别，以便准确分析试验结果，更好地评判岩石及岩体的工程性质。岩石的层状结构、节理、裂隙及其他不连续结构面对岩石的抗压强度值影响很大。这些岩石缺陷在选样、制备样品时很容易通过肉眼观察出来，在试验过程中必须对其引起足够的重视。收稿日期:2012-12-07SichuanWaterPower

6、89王平:岩石单轴抗压强度试验的探讨与研究2013年第2期样品在运输过程中，应当注意避免受到过份的震动而产生新的裂缝或使原有的裂隙扩展。为避免受到风化的影响，样品须放在适宜的地方;有条件的情况下，可以采用密封保存。(2)岩石试件的几何形态。由于形状为圆柱体的岩石试样容易制备，易达到加工精度的要求，并且力学性质对称性极好，所以，国内外的许多试验部门常采用圆柱体岩石试件进行岩石力学性质试验。岩石的强度通常会随其尺寸的增大而减小，这就是岩石力学中所谓的尺寸效应;而且在进行岩石抗压强度试验时，岩石试件的应力分布状态对试验结果数值影响很大，并且也决定了岩石

7、试件受压后的破坏方式和破坏类型。研究结果表明:直径为4～6cm且满足试件直径大于其最大矿物颗粒直径10倍以上的岩石试件，其强度值较为稳定。目前世界上几乎所有国家的试验都采取直径为4．8～5．4cm且直径大于其最大矿物颗料直径的10倍以上的岩石试件进行岩石抗压强度试验。岩石试件的高径比值不同，会对岩石强度产生不同影响。由图1可以看到:由于高径比h/d的不同，对岩石强度产生不同的影响。从曲线中可以明显看出高径比在2～3时，岩石单轴抗压强度值已趋于稳定的特性。可见岩石试件取高径比为2～3时，对其强度来说比较合理。件进行岩石室内力学试验，已为多个水利水电

8、工程提供了详尽准确的试验数据。(3)加载速率。岩石的单轴抗压强度通常是随着岩石试件所承受的加载速率增加而增加，在很高的加载速率下，如冲撞