巖石點荷載試驗儀

一、STDZ-3型巖石點荷載試驗儀概述

點荷載試驗是將巖石試件置于兩個球形園錐狀壓板之間，對試件施加集中荷載，直至破壞，然后根據(jù)破壞荷載求得巖石的點荷載強(qiáng)度。點荷載強(qiáng)度，可作為巖石強(qiáng)度分類及巖體風(fēng)化分類的指標(biāo)，也可用于評價巖石強(qiáng)度的各向異性程度，預(yù)估與之相關(guān)的其它強(qiáng)度如單軸抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等指標(biāo)。

點荷載強(qiáng)度試驗適用于各類規(guī)則或不規(guī)則的巖石，既可以是鉆孔巖心，也可以是從巖石露頭、勘探坑槽、平洞、巷道中采取的巖塊。本試驗分別測定巖石在天然狀態(tài)下的點荷載強(qiáng)度。

二、STDZ-3型巖石點荷載試驗儀主要參數(shù)

1、千斤頂zui大工作壓力：100KN；

2、力傳感器zui大量程：100KN；

3、活塞直徑：φ32mm；

4、活塞zui大行程：60mm；

5、加載點zui大間距：90mm；

6、允許試樣zui大寬度：90mm；

7、允許試樣沿加載方向的zui小長度：40mm；

8、讀數(shù)方式：液晶顯示，電子峰值記憶；

9、測力誤差：≤1%F.S；

10、電源：9V方塊電池；

11、工作溫度：-20-45℃；

12、體積（長寬高）：280×250×640mm；

13、重量：29kg。

三、STDZ-3型試樣制備

1、試件分組

將肉眼可辨的、工程地質(zhì)特征大致相同的巖石試件分為一組，如果巖石是各向異性的（如層理、片理明顯的沉積巖和變質(zhì)巖），還應(yīng)再分為平行和垂直層理加荷的亞組，每組試件約須15塊。

2、本試驗可用巖芯樣，規(guī)則或不規(guī)則巖塊樣，對不同形狀試件的尺寸要求如下：

2.1巖蕊徑向試驗，試樣的徑長比應(yīng)大于1.0

2.2軸向試驗，試樣的徑長比應(yīng)等于或小于1.0

2.3不規(guī)則巖塊樣，其長L、寬W、高h(yuǎn)應(yīng)盡可能滿足L≥W≥h，試件高度（h）一般控制在0.5~10cm間，使之能滿足試驗儀器加載系統(tǒng)對試件尺寸的要求，另外，試件加荷點附近的巖面要修平整。

3、試件含水狀態(tài)可根據(jù)需要選擇天然含水狀態(tài)、烘干狀態(tài)、飽和狀態(tài)或其它含水狀態(tài)。

3.1烘干試樣：是在105~110度溫度下烘干12h；

3.2飽水試樣：是先將試樣逐步浸水，按試樣高的1/4、1/2、3/4、及4/4等份用6h將試樣全部浸入水中（如試樣高度很小，允許分1/2、1等份浸水）自由吸水48h，然后用煮沸法或真空抽氣法飽和試樣。

4、STDZ-3型描述試樣

描述內(nèi)容：除巖性外，重點應(yīng)對其結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征（如顆粒粗細(xì)，排列及及節(jié)理、層理等發(fā)育特征）及風(fēng)化程度等進(jìn)行描述。

5、試樣尺寸粗測

四、STDZ-3型試驗步驟

1、安裝試樣

試樣安裝前，先檢查試驗儀器的上下兩個加荷錐頭是否準(zhǔn)確對中，然后將試樣放置試驗儀中，搖動手搖油泵升起下錐頭，使加荷錐頭與試樣的zui短邊方向（即h方向）緊密接觸，注意讓接觸點盡量與試樣中心重合。若需要測定結(jié)構(gòu)面（層理、片理、節(jié)理等）的強(qiáng)度，則應(yīng)確保兩加點的連線在同一結(jié)構(gòu)中。

2、STDZ-3型加載

試件安裝后，調(diào)整壓力表指針到零點，以在10～60秒鐘內(nèi)能使試件破壞（相當(dāng)于每秒0.05-0.1MPa）的加荷速度勻速加荷，直到試件破壞，記下破壞時的壓力表讀數(shù)F。

3、STDZ-3型描述試件破壞的特點

正常的試件破壞面應(yīng)同時通過上、下兩個加荷點，如果破壞面只通過一個加荷點，便產(chǎn)生局部破壞，則該次試驗無效，應(yīng)舍棄，破壞面的描述還應(yīng)包括破壞面的平直或彎曲等情況。

4、破壞面尺寸測量

試件破壞后，須對破壞面的尺寸進(jìn)行測量，測量的尺寸包括上、下兩加荷點間的距離D和垂直于加荷點連線的平均寬度Wf，測量誤差不超過±0.2mm。

5、STDZ-3型重復(fù)試驗

重復(fù)上述1-4對其余試樣進(jìn)行試驗。

五、STDZ-3型數(shù)據(jù)整理

1、按下式計算試樣破壞荷載： P=CF

式中：P——試件破壞時總荷載N；

C——儀器標(biāo)定系數(shù)（為千斤頂?shù)幕钊娣e，mm2），一般在各儀器的說明書都有該儀器的標(biāo)定系數(shù)供參考；

F——試件破壞時的油壓表讀數(shù)（MPa）。

2、按下式計算試樣的破壞面積和等效園直徑的平方值：

式中： Af　——試樣的破壞面面積（mm2）；

D ——在試樣破壞面上測量的兩加荷點之間的距離mm；

Wf ——試樣破壞面上垂直于加荷點連續(xù)的平均寬度mm；

De ——等效園直徑，為面積與破壞面面積相等的圓的直徑mm。

3、按下式計算巖石試件的點荷載強(qiáng)度：

式中：IS——試樣點荷載強(qiáng)度（MPa），其余符號同前。

4、求平均值

當(dāng)測得的點荷載強(qiáng)度數(shù)據(jù)在每組15個以上時，將zui高和zui低值各刪去3個，如果測得的數(shù)據(jù)較少時，則僅將zui高和zui低值刪去，然后再求其算術(shù)平均值，作為該組巖石的點荷載強(qiáng)度。

5、計算值精確至0.01。

六、STDZ-3型注意事項

1、由于巖石點荷載強(qiáng)度一般都比較低，因此在試驗中一定要控制好加荷速度，慢慢加壓，使壓力表指針緩慢而均勻地前進(jìn)。

2、STDZ-3型安裝試件時，上、下加荷點應(yīng)注意對準(zhǔn)試件的中心，并使其加荷面垂直于加荷點的連線。

3、在對軟巖進(jìn)行試驗時，加荷錐頭常有一定的嵌入度，因此，在測量加荷點的距離D時，應(yīng)將卡尺對準(zhǔn)試件破壞上加荷錐留下來的兩個凹痕底進(jìn)行量測。