岩石单轴抗压试验细则

试验一岩石单轴抗压强度试验
（一）目的与意义本实验的目的是测定岩石受压破坏时的极限应力值
（二）定义
岩石单轴抗压强度是试件在无侧限条件下受轴力作用破坏时，单位面积上所承受的荷载，岩石在单轴受压至破坏时的压应力值，即岩石抗压强度，用R表示。

岩石抗压强度是岩石力学强度中最基本的指标之一。

在进行洞室、巷道、建筑物地基稳定计算及评价，以及建筑石材的选择中，抗压强度是必不可少的指标。

抗压强度在工程上应用极为重要和广泛，与其它物性指标，如声波速度、密度、变形特性有着密切关系。

岩石抗压强度试验极其简单，计算非常容易。

但是实际应用上并非如此，除矿物含量、颗粒大小、结构、构造、含水量、孔隙率等内在因素外，外界条件，如试件的形态、径高比、加工精度及加荷速率等，对试验结果也有很大影响。

（三）基本原理岩石单轴抗压强度的测定，一般采用直接压坏标准试件的方法，常与岩石静力变形摸量实验同步进行。

（四）设备与材料岩石抗压强度实验必须加工标准的规格试件
1．加工设备：（1）岩石钻样机；（2）岩石切样机；（3）岩石磨石机；
（4）金刚研磨料；（5）金刚石锯片；（6）金刚石钻头。

2．实验设备：（1）WE-10B万能材料实验机；（2）2000kN液压式压力实验机；3．实验材料：（1）游标卡尺精度2%；（2）低温抗磨#
46液压油；（3）记号笔；
（4）三角板；（5）标准试件，Φ5.00×10.00cm；（6）记录表格。

（五）影响抗压强度因素有
1．内在因素
（1）、矿物成分：岩石中石英、长石、角闪石、辉石含量越多，抗压强度越高。

反之，岩石中云母、高岭石、蒙脱石、绿泥石、滑石含量越多，强度越低。

（2）、结构：同种岩石，细粒结构比粗粒结构的岩石强度高。

（3）、岩石随含水量增加，强度降低。

（4）、垂直层理受力比平层理受力强度高。

（5）、胶结物：硅质胶结强度最高，依次铁质、钙质，泥质胶结最差。

（6）、风化程度：弱风化强度高，全风化强度低。

2．外界因素
（1）、试件形态，包括试件的相对尺寸、断面、形状以及径高比、加荷速率等。

试件有圆柱形、正方形、立方形，在这几种形状中，圆柱体较好，应力分布是轴对称的，而且圆柱体样品制备费时少，经济。

目前国际岩石力学学会推荐采用圆柱体试件。

（2）、样品的强度通常是随着尺寸增大而减小。

国际岩石力学学会对实验室试件，推荐圆柱体试件直径不小于NX（岩心直径）54mm，我们国家一般采用Φ50mm。

（3）、根据国内外众多学者在各种不同条件下试验研究证明，当径高比大于
1时，强度下降很大，但径高比达到一定值时，其强度减少甚微，趋于稳定状态。

目前，国际岩石力学学会对于实验室试件推荐使用Φ/H径高比为1:2.5－3.0的样品进行抗压强度试验。

我国不论圆柱体或立方体，试件高度与直径之比宜为2.0－2.5。

但是我国冶金、建材和公路桥涵规范取径高比1:1。

（4）、岩石抗压强度是随着加荷速率增快，强度增高。

对静力而言，加荷速率应限制在某一限度以内。

国际岩石力学学会对试验推荐的加荷速率0.5－1Mpa，即每秒5－8kg/cm2（1－1.6kN/s）加压。

（六）操作步骤
岩石抗压强度试验必须加工成规则试件，可用岩芯和岩块制成。

同种岩性，每组试件不少于3快，试件尺寸允许变化范围不超过5%，取其平均值。

1．尺寸：（1）圆柱体试件直径Φ48~54mm，高100mm；
（2）立方体试件边长为50mm，高为100mm；
（3）试件直径与高度，或边长之比为1：2.00~2.50。

2．精度：
（1）、两端面的平行度最大误差不超过0.05mm；
（2）、在试件整个高度上，直径误差不超过0.3mm；
（3）、端面应垂直试件轴，最大偏差不超过0.25度。

试验用2%的游标卡尺量测尺寸，然后进行描述：颜色、矿物含量、
结构、构造裂隙或节理发育程度、风化程度、胶结物的性质、定名、试件加工精度等。

按0.5MPa 的加荷速率进行加压，直至试件破坏。

记录试样极限破坏荷载（kN ）。

（七） 资料整理 抗压强度资料整理：A
P R ×10 （1-1） 式中：R ——岩石抗压强度 MPa ；
P ——最大破坏荷载 N 或kN ；
A ——试件横断面积 cm 2。

（八）破坏类型，破坏后描述，画素描图：
1、对顶锥型（应力分布图，见图1-1）：
该种类型岩石较脆、坚硬、岩样端部与压力机承压板接触产生了摩擦力，端部效应使试件中部产生了轴向裂纹。

2、张裂型（应力分布图，见图1-2）：
主要受微结构面、层理、片状矿物以及减少端部摩擦力所致的类型。

3、斜剪型（应力分布图，见图1-3）：
主要由结构面和试件不平所致。

4、破坏类型见中国主要岩石矿石声学及力学特性。

注意事项：1、不要随意乱动仪器设备，以防试验失败；
2、远离试件，防止试件破坏时岩石飞溅，发生意外事故。

图1-1 对顶锥型 图1-2劈裂型 图1-3斜剪型
（九）问答思考题：
一）岩石抗压强度实验，必须加工规则试件：
1．加工样品的精度有几条，其内容是什么？
2．软化系数的定义是什么？
3．抗压强度实验加荷速率是多少？
4．试件破坏后，大致有几中类型？都有什么类型？
5．国际岩石力学学会推荐的径高比是多少？
6．影响抗压强度因素有那些，其主要内容是什么？
7．GB国标规定同种岩性几块试件为一组？
8．抗压强度实验应注意什么？
9．我国哪个行业规定的径高比与国际不一致？
10．岩石单轴抗压强度的定义是什么？
参考文献：
1．中华人民共和国国家标准GB/T50266-99工程岩体试验方法标准，P15。

中国计划出版社。

2．中华人民共和国国土资源部，地发［1986］760号，岩石物理力学性质试验规程DY-16P84。

地质出版社。

3．高等学校教材《岩体力学》。

地质出版社。

4．大理石资源地质工作暂行要求及参考资料，国家建筑材料工业局地质公司。