点荷载试验在典型露天采场超高边坡工程地质勘察中的应用

夏日哈木镍钴矿山拟建大型超高边坡露天采场,需进行边坡工程地质勘察工作。岩石抗压强度是重要的工程地质参数,如何在青藏高原山区快速获得各类岩石的单轴抗压强度等参数非常关键,尤其是各类难以进行室内压缩试验的风化或蚀变岩石。本次在野外现场采用济南矿岩HDH-1型岩石点荷载仪对矿区内各类岩石进行点荷载试验,并通过前人总结的点荷载强度与单轴抗压强度转换公式计算出了各类岩石的单轴抗压强度及层状(条带状)岩石的各向异性指数。本次点荷载试验克服了昆仑山区岩石测试加工工序复杂、周期较长、成本高等因素,且适用于风化层、蚀变带内不易进行室内压缩试验的岩石,是一种间接测量估算岩石相关强度参数的快捷方法,对以后西部山区的工程地质勘察工作具有较为广泛的借鉴作用。

点荷载强度试验中经验公式的分析

关于点荷载强度试验的经验公式及其修正指数的规定和论述 ,在相关的规范和手册中还有一些有待明确的方面 ,因此在岩土工程应用中存在着一定的局限性。本文根据岩土工程实例 ,通过对砂砾岩原始数据的数理统计和回归分析 ,求解点荷载强度基准指标和修正指数 ,旨在进一步积累工程资料 ,以便于进行更深入的分析和应用。

点荷载法测试易风化泥质岩强度的可靠性分析

在川南地区在近年的煤炭开发过程中,多数基建矿井在巷道开拓期间大量出现围岩软弱、易风化、节理裂隙发育、变形大、支护难、多次返修等严重困扰矿井正常投产的支护难题,为合理选取支护技术,必须对软岩类型及等级进行划分。首先进行地质工程调查,选择巷道主要分布的厚层黑灰色泥岩为研究对象,在井下采用点荷载测试仪对新鲜不规则岩块进行强度测试。在对可疑数据采用Grubbs准则进行取舍后,采用传统法、ISRM法、工程分级法分别进行点荷载强度计算,所得结果采用F检验法和t检验法对各公式计算结果进行随机误差和系统误差检验,研究各方法的适宜性。研究发现,在对泥岩进行点荷载测试时,传统法和ISRM法较工程分级法所得单轴抗压强度平均值的随机误差和系统误差小,更适宜作为该类岩性进行工程软岩分级评价时的重要指标;点荷载所获泥岩强度值的偏差系数在11%~30%范围内,与一般岩石单轴抗压强度测定值偏差系数接近,具有可靠、快速、方便、费用低的优点,适宜作为围岩取样困难的巷道进行软岩类型评价的测试方法。

香港岩石的硬度与点荷载指标和强度的关系

无损硬度测试——施密特锤及肖氏硬度实验和点荷载试验是三种经常用来间接测定岩石强度指标的方法。目前很多学者已提出了不同的经验关系，这些关系主要是把硬度指标、点荷载指标和单轴抗压强度、单轴抗拉强度与间接拉伸强度联系起来。但是在应用这些关系时，必须首先用当地的岩石特性数据加以验证，查看地质变化的影响，才可确保使用无误。本文的主要目的是根据大量香港岩石（包括花岗岩、石灰岩、大理岩和凝灰岩）的实验数据，提出一套适用于香港地区岩石的经验关系，另外也对其他经验关系作了考证。

基于点荷载试验推算花岗岩拉压强度的研究

依托青岛某地下轨道交通工程勘察,选取同一钻孔获取的连续完整的典型岩芯试样,同时进行单轴抗压试验、劈裂试验和点荷载试验,研究基于点荷载试验推算青岛花岗岩单轴抗拉、抗压强度的方法及相应参数取值。试验结果及分析表明:总体来讲,青岛花岗岩的单轴抗压强度、抗拉强度和点荷载强度指数随着密度和波速的增大而增大,同一岩样的轴向点荷载强度指数小于径向值。给出了基于点荷载强度指数推算抗压、抗拉强度的线性和指数两类公式的转化系数和相关系数,线性和指数型公式用于推算花岗岩抗压强度效果相近,应用线性型经验公式推算花岗岩抗压、抗拉强度时,需特别注意轴向和径向转化系数的较大差别。

岩石点荷载试验若干问题的研究

为了推进使用国家标准《工程岩体分级标准》和岩石强度的现场试验方法,研究了点荷载试验的ISRM方法和《工程岩体分级标准》方法.指出了有两大关键问题影响点荷载试验的推广.提出了用Is的平均值确定Is(50)的方法,通过岩石不规则试件和规则石膏模型试件的点荷载试验证实,在D值大于50 mm的试件个数n2和D值小于50 mm的试件个数n3大致相等的条件下,本文的方法和传统方法的相对标准差相差不到2%.最后提出了制定岩石点荷载试验国家标准的建议,并总结了点荷载强度指标的应用范围.这对于岩石点荷载试验的发展和创新具有重要意义.

针贯入仪在软岩强度测试中的应用

软岩强度较低,结构松散,难以加工成标准试件测其单轴抗压强度,为解决这一工程实践难题,引入了日本的一种通过测试软岩针贯入指标间接推算其抗压强度的试验仪器——针贯入仪。首先简要地介绍了针贯入试验的仪器装置、操作过程、注意事项以及数据处理方法,然后运用该仪器在现场和室内分别对不同软岩进行强度测试。统计分析测试结果表明,测试数据离散性大小与岩性均一程度、结构面分布情况密切相关。最后,选取了一组软岩岩样进行针贯入和点荷载对比试验,计算得出两种试验结果相差不大。因此,采用针贯入仪测试软岩强度是合理可行的,可在软岩工程中推广使用。

点荷载试验在岩基强度和承载力评价中的应用

岩石点荷载试验可以求得岩石点荷载强度指数 ,由点荷载强度可以计算出岩石的单轴抗压强度 ,进而可计算出岩基承载力。利用点荷载试验方法对南京地区的多个人工挖孔桩工地的孔底岩基强度和承载力进行了评价 ,具体指导了挖孔桩的挖进工作 。

用点荷载强度试验测定岩石抗压强度

岩石点荷载强度试验可以求得岩石点荷载强度指数,由强度指数与抗压强度之间的关系可以换算出岩石的单轴抗压强度。该文通过点荷载试验实例,介绍了点荷载试验机理、以及具体的试验步骤,并得出岩石抗压强度,在一定程度上验证了有关点荷载试验公式的可靠性。

大掺量粉煤灰混凝土抗弯强度试验误差的研究

针对水泥取代率30%以上的大掺量粉煤灰混凝土的力学性能指标进行了测试。重点分析了单点及双点加载试验条件下,各龄期混凝土抗弯强度的增长率及误差。结果表明:双点加载条件下大掺量粉煤灰混凝土28、91 d抗弯强度及抗弯强度离散系数较单点加载条件下测试值减小;后期抗弯强度增长率测试值无明显差异;路面用混凝土在粉煤灰取代率大于规范规定的30%时,需考虑抗弯强度的误差影响。

岩石单轴饱和抗压强度的点荷载试验方法设计与探讨

设计了求岩石单轴饱和抗压强度的两种点荷载试验方法,并通过与室内抗压强度试验成果的对比,分析并总结了上述两种试验方法的优劣,对岩石点荷载试验在实际工作中的推广应用有较大的参考价值。

赵固一矿基岩风化带阻隔水特征试验研究

基于赵固一矿所采二1煤层上覆松散含水层富水性强的特点,为确定基岩风化带范围及其阻隔水性能,实现水体下安全采煤,进行了岩石试样的点荷载强度、干燥饱和吸水率和崩解试验,通过研究各试验指标随深度的变化规律,确定基岩风化带界限及风化作用后的阻隔水特征。试验结果表明：距离松散层底界面21.5 m为基岩风化带界限;0~10 m垂深范围内基岩风化带以泥类岩为主,干燥饱和吸水率在15%以上,且崩解迅速,具有良好的阻隔水性能,有利于裂隙弥合,抑制导水断裂带的发育;砂岩的干燥饱和吸水率较小,阻隔水性较差,且具有较强的耐崩解性,不利于导水裂缝的弥合。

点荷载试验确定岩石强度指标的效果分析

为合理、有效地确定岩石强度指标,区别于常规室内试验获得岩石单轴抗压强度Rc的方法,对不同风化程度及岩性的几种岩石,采用岩石点荷载试验获得点荷载强度指数Is(50),经换算后得到岩石等效的单轴抗压、抗拉强度指标。通过试验分析认为该指标适用于Rc>60 MPa的坚硬岩石,证明采用点荷载指标换算值获得的岩石强度指标可较好地应用于岩石坚硬程度划分、岩体质量分级、区域地质调查及岩体强度分析等方面。

细观结构及加载速率对混凝土抗压特性影响的数值试验研究

为了研究动荷载作用下混凝土材料的力学行为,通过随机数学方法建立细观混凝土随机骨料模型,得出动荷载作用下试件的荷载-位移曲线和损伤破坏图;与同尺寸的CT实时扫描试验的荷载-位移曲线和CT扫描断面图进行对比验证,得出以荷载-位移曲线的峰值强度作为细观混凝土试样的破坏强度。对4种尺寸相同,骨料位置不同的试件分别进行了5种不同速率的加载,结果表明随着加载速率的提高,混凝土的强度也在提高,加载速率提高到3倍时,其峰值强度提高了约21%,两者并不是同比例增长;同时,得出骨料位置的变化对混凝土的动强度具有一定的影响;通过对试件施加不同的惯性力和弹性参数,得到两者和混凝土动强度之间的关系。

飞机强度试验结构单点大载荷加载技术研究及应用

某型飞机弹射试验中单点集中载荷较大,受试验场地条件和试验设备能力等因素限制,现有加载方式难以满足试验集中大载荷加载要求。因此,综合考虑试验载荷大小、方向、加载位置、地轨承载能力、加载装置强度、质量、减载载荷等因素,通过多参数目标优化,得到满足试验需求的单点大载荷加载装置的最佳设计尺寸。研发的加载装置通过航向载荷主动卸载及垂向载荷卸载接口将大载荷优化分配,确保承载系统安全,实现集中大载荷的精准施加。所设计的单点集中大载荷加载系统已成功应用于某型飞机弹射载荷静力试验,试验加载中加载装置保持平稳,未发现破坏及目视可见变形,且试验测量数据与目标值相吻合,试验加载稳定性、重复性良好。

基于力控/位控的双作动筒并联单点大载荷加载技术研究

开展结构强度试验中单点大载荷加载方法研究,对于提高试验精度、确保试验顺利完成具有重要意义。通过对传统加载方法进行理论分析,提出一种基于力控/位控的双作动筒并联同步加载方法。设计模拟试验验证了新方法的可行性、有效性和实用性。并以某型号弹射杆试验为研究对象,采用改进型的单点大载荷加载方法,顺利完成了试验,表明该加载方法满足试验要求。该方法具有一定的工程应用价值,并在多类重点型号试验中得到了应用。

不同设计可注射椎弓根螺钉机械强度力学研究

目的通过力学实验评价不同设计可注射椎弓根螺钉的机械强度,筛选出符合人体脊柱内固定强度要求的设计螺钉。方法制作6种不同设计的可注射椎弓根螺钉,设计一为120°的6孔螺钉,设计二为120°的9孔螺钉,设计三为120°的3孔螺钉,设计四为180°的4孔螺钉,设计五为180°的6孔螺钉,设计六为180°的间隔4孔螺钉。将设计一至设计六(6种设计)螺钉依次分为A、B、C、D、E、F组,普通螺钉为对照组。对螺钉的颈部及侧孔段近端等不同受力点进行三点弯曲实验,测量螺钉不同部位的最大弯曲载荷(MBL),观察螺钉弯曲和断裂后的残骸。结果力学测试结果表明,A组和B组螺钉侧孔段近端受力点处的MBL均显著低于C组、D组、E组、F组和对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);C组、D组、E组、F组及对照组的螺钉侧孔段近端受力点处MBL间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。A组和C组螺钉颈部的MBL均显著低于B组、D组、E组、F组和对照组螺钉(P<0.05);而B组、D组、E组、F组及对照组螺钉颈部MBL间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。三点弯曲实验后,螺钉均发生明显变形或断裂,对照组及A^F组的所有螺钉颈部受压后弯曲或断裂均发生在受压点处。A^F组的可注射螺钉在侧孔段近端受压时,螺钉的变形或断裂均发生在受压点相邻的侧孔处;而对照组的普通螺钉在同样的部位受压时,弯曲或断裂均发生在受压点处。结论通过力学实验发现,设计四螺钉(180°的4孔螺钉)、设计五螺钉(180°的6孔螺钉)和设计六螺钉(180°的间隔4孔螺钉)的抗折弯性能与普通螺钉接近,在螺钉抗折弯性能方面可以达到脊柱后路内固定的要求。

点荷载试验在岩基评价中的应用

在总结岩石点荷载强度试验的基础上,为研究不同岩性的岩石点荷载强度指数与标准抗压强度的比值的差异,本文通过对山东海阳核电站一期主厂区沉积岩点荷载试验与标准岩块抗压强度试验成果进行的对比分析,得出沉积岩的各向异性指数,进而指导其在工程实际中的应用。

绿泥岩冻结前后力学性质变化的点荷载试验研究

对绿泥岩展开了常温点荷载试验,发现不规则岩块的试验结果与规则岩芯的径向点荷载试验结果相差不大,绿泥岩外形对其点荷载试验结果的影响很小。常温下绿泥岩属于较坚硬岩,饱水绿泥岩冻结以后抗压强度下降34.5%,为较软岩,饱水冻结对绿泥岩的强度影响很大。通过微观电镜扫描,发现绿泥岩存在大量孔洞和裂隙,因此饱水冻结后,由于水变成冰体积膨胀引起岩石内部结构的变化,导致岩石强度降低。

三峡库区巴东组红层泥岩崩解和强度弱化特性研究

侏罗系巴东组红层软岩广泛分布于三峡库区,因其表现出较强的崩解和强度弱化特性而经常以块体的形式出露并被视为致灾地层。以某边坡开挖过程中出露的三峡库区巴东组红层泥岩块体为研究对象,通过干湿循环试验、点荷载强度试验和颗粒直剪试验研究了红层泥岩块体试样的崩解和强度弱化特性。结果表明:试样崩解过程主要集中在前20次干湿循环,且崩解过程中粒径大于50 mm的试样仍然占据主要部分;试样的修正点荷载强度指数主要集中在0.25~4 MPa之间,试样的点荷载强度指数、单轴抗压强度和抗拉强度均随干湿循环次数的增加呈下降趋势,且表现出较高拟合度的负线性关系;试样的剪切应力值在初始变形阶段(1 mm剪切位移内)增长较快,其后增长缓慢并最终趋于稳定;试样的抗剪强度随着轴向压力的增大而逐渐增大,随着干湿循环次数的增加而逐渐降低,在0.4~0.8 MPa轴向压力条件下,试样的抗剪强度增长更快;试样的剪切过程可分为压密、压裂和旋转三个阶段;试样的内摩擦角和黏聚力均随干湿循环次数的增加而逐渐减小并趋于稳定,且表现出较好的玻尔兹曼函数拟合关系。该研究结果可为红层软岩区堆积层滑坡的稳定性分析与防治工作提供依据。