七、点荷载试验
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七、点荷载实验
1. 试验的目的及意义
（1）了解点荷载试验仪器的基本构造、基本性能、工作原理和使用方法； （2）掌握点荷载试验的基本步骤和方法； （3）培养学生试验的动手能力和科学研究的分析能力； （4）用点荷载强度为岩石分级及按经验公式计算岩石的抗压强度参数提供依据。
2. 试验的适用范围
点荷载试验适用于所有岩石，
备注 青砖 青砖 青砖 青砖 青砖 烧结砖 粘土砖 粘土砖 粘土砖 粘土砖 粘土砖 烧结砖（未压坏） 砂浆砖 砂浆砖 红砖 红砖 红砖（未压坏） 红砖 红砖 红砖 红砖 红砖
7. 试验数据处理
（1） 计算试破坏荷载 由于在实验过程中使用的是油压泵提供荷载， 油压泵在实验之前做过率定工作， 所以荷 载值都是通过率定曲线来确定，率定曲线在后面的附表当中。 （2） 按下式计算试样的破坏面积和等效园直径的平方值 对于岩心试样或者方块不规则试样等效面积������������
6. 试验数据
点荷载试验记录表
试 样 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
D （点荷载距 离 mm） 55 55 50 52 50 46 49 49 49 49 49 43 35 65 55 54 54 53 53 51 51 50
W （点荷载 宽 mm） 65 57 70 54 45 97 65 48 50 39 32 50 58 53 55 57 87 38 65 54 55 69
4*D*W 14300 12540 14000 11232 9000 17848 12740 9408 9800 7644 6272 8600 8120 13780 12100 12312 18792 8056 13780 11016 11220 13800
2 ������������ =
4 × ������ × ������ ������
式中 D――在试样破坏面上测量的两加荷点之间的距离（mm） ； W――试样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园的直径（mm） 。 （3） 按下式计算岩石试样的点荷载强度
P 破坏荷载 kg/cm2 2.092 2.044 2.172 2.14 2.012 2.988 1.772 1.708 1.692 1.676 1.66 1.548 1.58 2.076 2.076 1.82 2.156 2.06 2.076 1.9
Is （Mpa） 0.0004594 0.0005118 0.0004871 0.0005983 0.000702 0.0005257 0.0004367 0.0005701 0.0005421 0.0006885 0.0008311 0.0005986 0.00036 0.0005387 0.0005295 0.0007094 0.0004913 0.0005872 0.000581 0.0004323
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，园锥的顶角为 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，应保证试样加荷点间的测量精度 达±0.2mm。
De 压力 （有效半径 mm） 表 67.484 63.195 66.773 59.809 53.537 75.393 63.697 54.737 55.866 49.340 44.693 52.334 50.853 66.246 62.077 62.618 77.361 50.652 66.246 59.231 59.777 66.294 3.7 3.4 4.2 4 3.2 9.3 1.7 1.3 1.2 1.1 1 0 0.3 0.5 3.6 3.6 0 2 4.1 3.5 3.6 2.5
5. 试验步骤
（1）试样制备 1）试样分组：将肉眼可辨的、工程地质特征大致相同的岩石试样分为一组，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） ，还应再分为平行和垂直层理加荷的 亚组，每组试样约须 15 块。 2）本试验可用岩芯样，规则或不规则岩块样，对不同形状试样的尺寸要求如下：岩芯 径向试验，试样的径长比应大于 1.0；轴向试验，试样的径长比应等于或小于 1.0；不规则岩 块样，其长（L） 、宽（W） 、高（h）应尽可能满足 L≥W≥h（图 9-3d） ，试样高度（h）一 般控制在 0.5~10cm 间，使之能满足试验仪器加载系统对试样尺寸的要求，另外，试样加荷 点附近的岩面要修平整。 3）根据试验要求对试样进行烘干或饱水处理。烘干试样：是在 105~110℃温度下烘干 12h；饱水试样，是先将试样逐步浸水，按试样高的 1/4、1/2、3/4 及 4/4 等份用 6h 将试样 全部浸入水中（如试样高度很小，允许分 1/2、1 等份浸水） ，自由吸水 48h，然后用煮沸法 或真空抽气法饱和试样。 （2）描述试样 描述内容：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。 （3）试样尺寸粗测 对岩芯样及规则样，分别量测各试样的长（L） 、宽（W） 、高（h）的尺寸；对不规则
岩块样，可过试样中心点测量试样的长（L） 、宽（W） 、高（h）的尺寸。 （4）安装试样 试样安装前，先检查试验仪器的上、下两个加荷锥头是否准确对中，然后将试样放置试 验仪中， 摇动手摇油泵升起下锥头， 使加荷锥头与试样的最短边方向 （即 h 方向） 紧密接触， 注意让接触点尽量与试样中心重合。若需要测定结构面（层理、片理、节理等）的强度，则 应确保两加点的連线在同一结构中，如图 9-4 所示。 （5）加荷 试样安装后，调整压力表指针到零点，以在 10~60 秒钟内能使试样破坏（相当于每秒 0.05-0.1MPa）的加荷速度匀速加荷，直到试样破坏，记下破坏时的压力表读数（F） 。
F （修正系数） 1.162 1.124 1.156 1.094 1.035 1.228 1.129 1.046 1.057 0.993 0.945 1.008 1.151 1.114 1.119 1.006 1.151 1.088 1.093 1.151
Is50 （点荷载强度 Mpa） 0.000533669 0.0005754 0.000562958 0.000654309 0.000726371 0.000645507 0.000492945 0.000596454 0.000573051 0.000683905 0.000785716 0.000603693 0.000414412 0.000600275 0.000592507 0.000713993 0.000565489 0.000639089 0.00063525 0.000497802
3. 试验的基本原理
点荷载试验是将岩石试样置于两个球形园锥状压板之间， 对试样施加集中荷载， 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。
4. 试验仪器及制样工具
式中：IS――试样点荷载强度（MPa） ，其余符号同前。 （4） 点荷载强度的修正 当试验数据较少，仅只有少数岩块资料绘不出 D～P 关系曲线时，则按下式修正。 ������������50 = ������������ × ������ F= ������������ 50
1. 试验的目的及意义
（1）了解点荷载试验仪器的基本构造、基本性能、工作原理和使用方法； （2）掌握点荷载试验的基本步骤和方法； （3）培养学生试验的动手能力和科学研究的分析能力； （4）用点荷载强度为岩石分级及按经验公式计算岩石的抗压强度参数提供依据。
2. 试验的适用范围
点荷载试验适用于所有岩石，
备注 青砖 青砖 青砖 青砖 青砖 烧结砖 粘土砖 粘土砖 粘土砖 粘土砖 粘土砖 烧结砖（未压坏） 砂浆砖 砂浆砖 红砖 红砖 红砖（未压坏） 红砖 红砖 红砖 红砖 红砖
7. 试验数据处理
（1） 计算试破坏荷载 由于在实验过程中使用的是油压泵提供荷载， 油压泵在实验之前做过率定工作， 所以荷 载值都是通过率定曲线来确定，率定曲线在后面的附表当中。 （2） 按下式计算试样的破坏面积和等效园直径的平方值 对于岩心试样或者方块不规则试样等效面积������������
6. 试验数据
点荷载试验记录表
试 样 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
D （点荷载距 离 mm） 55 55 50 52 50 46 49 49 49 49 49 43 35 65 55 54 54 53 53 51 51 50
W （点荷载 宽 mm） 65 57 70 54 45 97 65 48 50 39 32 50 58 53 55 57 87 38 65 54 55 69
4*D*W 14300 12540 14000 11232 9000 17848 12740 9408 9800 7644 6272 8600 8120 13780 12100 12312 18792 8056 13780 11016 11220 13800
2 ������������ =
4 × ������ × ������ ������
式中 D――在试样破坏面上测量的两加荷点之间的距离（mm） ； W――试样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园的直径（mm） 。 （3） 按下式计算岩石试样的点荷载强度
P 破坏荷载 kg/cm2 2.092 2.044 2.172 2.14 2.012 2.988 1.772 1.708 1.692 1.676 1.66 1.548 1.58 2.076 2.076 1.82 2.156 2.06 2.076 1.9
Is （Mpa） 0.0004594 0.0005118 0.0004871 0.0005983 0.000702 0.0005257 0.0004367 0.0005701 0.0005421 0.0006885 0.0008311 0.0005986 0.00036 0.0005387 0.0005295 0.0007094 0.0004913 0.0005872 0.000581 0.0004323
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，园锥的顶角为 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，应保证试样加荷点间的测量精度 达±0.2mm。
De 压力 （有效半径 mm） 表 67.484 63.195 66.773 59.809 53.537 75.393 63.697 54.737 55.866 49.340 44.693 52.334 50.853 66.246 62.077 62.618 77.361 50.652 66.246 59.231 59.777 66.294 3.7 3.4 4.2 4 3.2 9.3 1.7 1.3 1.2 1.1 1 0 0.3 0.5 3.6 3.6 0 2 4.1 3.5 3.6 2.5
5. 试验步骤
（1）试样制备 1）试样分组：将肉眼可辨的、工程地质特征大致相同的岩石试样分为一组，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） ，还应再分为平行和垂直层理加荷的 亚组，每组试样约须 15 块。 2）本试验可用岩芯样，规则或不规则岩块样，对不同形状试样的尺寸要求如下：岩芯 径向试验，试样的径长比应大于 1.0；轴向试验，试样的径长比应等于或小于 1.0；不规则岩 块样，其长（L） 、宽（W） 、高（h）应尽可能满足 L≥W≥h（图 9-3d） ，试样高度（h）一 般控制在 0.5~10cm 间，使之能满足试验仪器加载系统对试样尺寸的要求，另外，试样加荷 点附近的岩面要修平整。 3）根据试验要求对试样进行烘干或饱水处理。烘干试样：是在 105~110℃温度下烘干 12h；饱水试样，是先将试样逐步浸水，按试样高的 1/4、1/2、3/4 及 4/4 等份用 6h 将试样 全部浸入水中（如试样高度很小，允许分 1/2、1 等份浸水） ，自由吸水 48h，然后用煮沸法 或真空抽气法饱和试样。 （2）描述试样 描述内容：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。 （3）试样尺寸粗测 对岩芯样及规则样，分别量测各试样的长（L） 、宽（W） 、高（h）的尺寸；对不规则
岩块样，可过试样中心点测量试样的长（L） 、宽（W） 、高（h）的尺寸。 （4）安装试样 试样安装前，先检查试验仪器的上、下两个加荷锥头是否准确对中，然后将试样放置试 验仪中， 摇动手摇油泵升起下锥头， 使加荷锥头与试样的最短边方向 （即 h 方向） 紧密接触， 注意让接触点尽量与试样中心重合。若需要测定结构面（层理、片理、节理等）的强度，则 应确保两加点的連线在同一结构中，如图 9-4 所示。 （5）加荷 试样安装后，调整压力表指针到零点，以在 10~60 秒钟内能使试样破坏（相当于每秒 0.05-0.1MPa）的加荷速度匀速加荷，直到试样破坏，记下破坏时的压力表读数（F） 。
F （修正系数） 1.162 1.124 1.156 1.094 1.035 1.228 1.129 1.046 1.057 0.993 0.945 1.008 1.151 1.114 1.119 1.006 1.151 1.088 1.093 1.151
Is50 （点荷载强度 Mpa） 0.000533669 0.0005754 0.000562958 0.000654309 0.000726371 0.000645507 0.000492945 0.000596454 0.000573051 0.000683905 0.000785716 0.000603693 0.000414412 0.000600275 0.000592507 0.000713993 0.000565489 0.000639089 0.00063525 0.000497802
3. 试验的基本原理
点荷载试验是将岩石试样置于两个球形园锥状压板之间， 对试样施加集中荷载， 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。
4. 试验仪器及制样工具
式中：IS――试样点荷载强度（MPa） ，其余符号同前。 （4） 点荷载强度的修正 当试验数据较少，仅只有少数岩块资料绘不出 D～P 关系曲线时，则按下式修正。 ������������50 = ������������ × ������ F= ������������ 50