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摘要：在岩土工程勘察过程中，岩石强度由岩石单轴抗压强度试验得出，在实际工作中，岩石样品的完整程度对试验结果影响很大，特别是对一些较破碎的岩体来说，很难取到完整岩样，可以通过点荷载试验测得岩石强度指标，进而换算成岩石单轴抗压强度，对岩基进行评价。
关键词：岩石强度；点荷载试验；单轴抗压强度
中图分类号：A715文献标识码： A
一、前言
目前随着城市建设的大力发展，高层建筑在城市建设中如雨后春笋，飞速建成。就镇江地区的工程地质条件而言，高层建筑多以基岩中风化层、微风化层局部以基岩强风化层为桩尖持力层，这就要求岩土工程详细勘察对基岩的工作做的更加详细，需要提供基岩天然或饱和单轴抗压强度值。岩石天然或饱和单轴抗压强度试验对岩石样品的要求较高，但在实际工作中，完整程度较高的岩石样品较难取得，特别是对一些较破碎的岩体来说，很难取到完整岩样，满足不了单轴抗压强度试验要求，而通过点荷载试验对所得的岩石强度指标转，换算成岩石单轴抗压强度。
点荷载试验方法对试验试件的规格要求不高，仪器轻便，易于携带，可现场测定岩块的抗压强度，在工程中得到了广泛应用。本文通过对点荷载试验方法的研究，对比常用的岩石单轴抗压试验结果，确定点荷载试验得出岩石强度与岩石单轴抗压试验结果基本吻合，可作为工程数据应用。
二、点荷载试验方法
点荷载试验方法的特点是岩石试件可以是规则的方形岩块、不规则岩块或是岩芯。对岩芯岩石试件既可以测定轴向又可以测定径向，对于岩块既可以测定顺岩层方向又可以测定垂直于岩层方向的岩石点荷载强度。
在岩石点荷载试验中，为使岩石试件有良好的受力和传力条件，当采用岩心试件作径向试验时，要求：
1.岩芯试件的长度与直径之比不小于1；作轴向试验时，加荷两点间的距离与直径之比为0.3-1.0；
2.当采用方块体或不规则岩块试件作试验时，加荷两点间的距离宜为30-50mm；加荷两点间距与加荷处平均宽度之比宜为0.3-1.0；试件长度不小于两加荷点间距。
点荷载试验虽然不必对岩石试件进行专门加工，不是统一的形状和同一的标准尺寸，但实践证明，即使在同一种岩石中，由于尺寸不同，试验成果差异较大，尺寸效应显著。为了消除尺寸效应的影响，使不同尺寸的试验资料具有可比性，采用等效直径De=50mm为标准对试验成果进行修正。
试验数据要进行计算、统计、对比、分析、结论。
三、点荷载试验
3.1点荷载试验目的
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，既可以是钻孔岩芯，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。
3.2点荷载试验主要仪器设备
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、地质锤。
3.3试验成果整理
1、试验数据记录表见下表。
2、计算公式
（1）计算试件破坏荷载：
（2）计算试件的破坏面积和等效园直径的平方值：
（3）计算岩石试件的点荷载强度：
3、计算值精确至0.01。
3.4 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地前进。
2.安装试样时，上、下加荷点应注意对准试样的中心， 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，在测量加荷点距离D时，应将卡尺对准试样破坏上加荷锥留下来的两个凹痕底进行量测。
四、试验数据分析对比
岩石力学性质很复杂，岩石单轴抗压强度试验得出的R0相对标准差一般在20%-40%，有时甚至更高，点荷载试验的相对标准差也在20%-40%之间，对绝大多数工程中，这个精度是可行的。
通过试验成果整理得到岩石试件点荷载强度IS，当加荷两点间距不等于50mm，经公式IS（50）=FIS， F=（De/50）m（m—修正系数，由同类岩石的经验值确定）修正得到IS（50），再结合《工程岩体分级标准》（GB 50218-94）第3.4.1条Rc=22.82 IS（50）0.75计算单轴抗压强度值。
通过对多个工程所取不同岩石试样进行分类，同时进行岩石单轴饱和（天然）抗压强度试验及岩石饱和（天然）点荷载强度试验，对比所取得的岩石强度指标值，见下表。
由我院委托南京工大岩土工程有限公司所做岩石单轴饱和抗压强度试验成果表如下表：
岩 石 试 验 成 果 表（表1）
南京工大岩土工程有限公司
岩 石 试 验 成 果 表（表2）
南京工大岩土工程有限公司
岩 石 试 验 成 果 表（表3）
南京工大岩土工程有限公司
岩石点荷载试验成果表表格如下表：
岩石试样成果表（表4）
岩石试样成果表（表5）
岩石试样成果表（表6）
通过上述表格及其他多个工程数据对比、分析，岩石点荷载试验所得的岩石强度与岩石单轴饱和（天然）抗压试验所得的岩石强度基本吻合，经实际运用，使用岩石点荷载试验所得岩石强度在各项工程桩基检测后，数据较准确可靠。
五、结论
根据点荷载试验强度指標与抗压强度的关系，可换算得到岩石的单轴抗压强度，经实际运用，使用岩石点荷载试验所得岩石强度在各项工程桩基检测后，数据较准确可靠。
便携式点荷载仪简单方便，有利于现场试验，成本低，可对未加工成型的岩块进行测试来获得大量试验数据，解决了勘察过程中无法得到满足的常规抗压试验规格要求的岩石试件难题。
参考文献：
1.《工程岩体试验方法》（GB/T 50266-99）
2.《工程岩体分级标准》（GB 50218-94）
3.《ASK-GL2001点荷载仪数据采集器使用说明书》
4.《岩土工程勘察与评价》（张喜发）
5.《点荷载测试岩石强度使用不规则试件的研究与探讨》（王祥厚，李明勇，余洛斐等）
6.《岩石点荷载试验专辑》（成都地质学院岩石点荷载试验研究小组编）
关键词：岩石强度；点荷载试验；单轴抗压强度
中图分类号：A715文献标识码： A
一、前言
目前随着城市建设的大力发展，高层建筑在城市建设中如雨后春笋，飞速建成。就镇江地区的工程地质条件而言，高层建筑多以基岩中风化层、微风化层局部以基岩强风化层为桩尖持力层，这就要求岩土工程详细勘察对基岩的工作做的更加详细，需要提供基岩天然或饱和单轴抗压强度值。岩石天然或饱和单轴抗压强度试验对岩石样品的要求较高，但在实际工作中，完整程度较高的岩石样品较难取得，特别是对一些较破碎的岩体来说，很难取到完整岩样，满足不了单轴抗压强度试验要求，而通过点荷载试验对所得的岩石强度指标转，换算成岩石单轴抗压强度。
点荷载试验方法对试验试件的规格要求不高，仪器轻便，易于携带，可现场测定岩块的抗压强度，在工程中得到了广泛应用。本文通过对点荷载试验方法的研究，对比常用的岩石单轴抗压试验结果，确定点荷载试验得出岩石强度与岩石单轴抗压试验结果基本吻合，可作为工程数据应用。
二、点荷载试验方法
点荷载试验方法的特点是岩石试件可以是规则的方形岩块、不规则岩块或是岩芯。对岩芯岩石试件既可以测定轴向又可以测定径向，对于岩块既可以测定顺岩层方向又可以测定垂直于岩层方向的岩石点荷载强度。
在岩石点荷载试验中，为使岩石试件有良好的受力和传力条件，当采用岩心试件作径向试验时，要求：
1.岩芯试件的长度与直径之比不小于1；作轴向试验时，加荷两点间的距离与直径之比为0.3-1.0；
2.当采用方块体或不规则岩块试件作试验时，加荷两点间的距离宜为30-50mm；加荷两点间距与加荷处平均宽度之比宜为0.3-1.0；试件长度不小于两加荷点间距。
点荷载试验虽然不必对岩石试件进行专门加工，不是统一的形状和同一的标准尺寸，但实践证明，即使在同一种岩石中，由于尺寸不同，试验成果差异较大，尺寸效应显著。为了消除尺寸效应的影响，使不同尺寸的试验资料具有可比性，采用等效直径De=50mm为标准对试验成果进行修正。
试验数据要进行计算、统计、对比、分析、结论。
三、点荷载试验
3.1点荷载试验目的
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，既可以是钻孔岩芯，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。
3.2点荷载试验主要仪器设备
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、地质锤。
3.3试验成果整理
1、试验数据记录表见下表。
2、计算公式
（1）计算试件破坏荷载：
（2）计算试件的破坏面积和等效园直径的平方值：
（3）计算岩石试件的点荷载强度：
3、计算值精确至0.01。
3.4 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地前进。
2.安装试样时，上、下加荷点应注意对准试样的中心， 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，在测量加荷点距离D时，应将卡尺对准试样破坏上加荷锥留下来的两个凹痕底进行量测。
四、试验数据分析对比
岩石力学性质很复杂，岩石单轴抗压强度试验得出的R0相对标准差一般在20%-40%，有时甚至更高，点荷载试验的相对标准差也在20%-40%之间，对绝大多数工程中，这个精度是可行的。
通过试验成果整理得到岩石试件点荷载强度IS，当加荷两点间距不等于50mm，经公式IS（50）=FIS， F=（De/50）m（m—修正系数，由同类岩石的经验值确定）修正得到IS（50），再结合《工程岩体分级标准》（GB 50218-94）第3.4.1条Rc=22.82 IS（50）0.75计算单轴抗压强度值。
通过对多个工程所取不同岩石试样进行分类，同时进行岩石单轴饱和（天然）抗压强度试验及岩石饱和（天然）点荷载强度试验，对比所取得的岩石强度指标值，见下表。
由我院委托南京工大岩土工程有限公司所做岩石单轴饱和抗压强度试验成果表如下表：
岩 石 试 验 成 果 表（表1）
南京工大岩土工程有限公司
岩 石 试 验 成 果 表（表2）
南京工大岩土工程有限公司
岩 石 试 验 成 果 表（表3）
南京工大岩土工程有限公司
岩石点荷载试验成果表表格如下表：
岩石试样成果表（表4）
岩石试样成果表（表5）
岩石试样成果表（表6）
通过上述表格及其他多个工程数据对比、分析，岩石点荷载试验所得的岩石强度与岩石单轴饱和（天然）抗压试验所得的岩石强度基本吻合，经实际运用，使用岩石点荷载试验所得岩石强度在各项工程桩基检测后，数据较准确可靠。
五、结论
根据点荷载试验强度指標与抗压强度的关系，可换算得到岩石的单轴抗压强度，经实际运用，使用岩石点荷载试验所得岩石强度在各项工程桩基检测后，数据较准确可靠。
便携式点荷载仪简单方便，有利于现场试验，成本低，可对未加工成型的岩块进行测试来获得大量试验数据，解决了勘察过程中无法得到满足的常规抗压试验规格要求的岩石试件难题。
参考文献：
1.《工程岩体试验方法》（GB/T 50266-99）
2.《工程岩体分级标准》（GB 50218-94）
3.《ASK-GL2001点荷载仪数据采集器使用说明书》
4.《岩土工程勘察与评价》（张喜发）
5.《点荷载测试岩石强度使用不规则试件的研究与探讨》（王祥厚，李明勇，余洛斐等）
6.《岩石点荷载试验专辑》（成都地质学院岩石点荷载试验研究小组编）