STDZ-3型數(shù)顯巖石點荷載試驗儀
一、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度。點荷載強度,可作為巖石強度分類及巖體風(fēng)化分類的指標(biāo),也可用于評價巖石強度的各向異性程度,預(yù)估與之相關(guān)的其它強度如單軸抗壓強度和抗拉強度等指標(biāo)。
點荷載強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)下的點荷載強度。
STDZ-3型數(shù)顯巖石點荷載試驗儀 本儀器分為兩種(普通型和國標(biāo)型)
二、主要參數(shù)
1、千斤頂.大工作壓力:100KN
2、傳感器.大量程:100KN
3、活塞直徑:38mm
4、活塞.大行程:160mm
5、加載點大間距:90mm
6、圓錐頂角:60℃
7、試樣.大寬度:90mm
8、試樣沿加載方向小長度:40mm
9、讀數(shù)方式:液晶顯示、電子峰值記憶
10、測力誤差:≤1%
11、工作溫度:-20~45℃
12、電源:手機同款電池(可充電)
13、整機包裝尺寸:280*250*640mm
14、凈重/毛重:30/35kg
三、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、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)化程度等進行描述。
5、試樣尺寸粗測
四、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.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)的強度,則應(yīng)確保兩加點的連線在同一結(jié)構(gòu)中。
2、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、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、重復(fù)試驗
重復(fù)上述1-4對其余試樣進行試驗。
五、巖石點荷載試驗數(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圓直徑的平方值:
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 ——等效圓直徑,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度:
式中:IS——試樣點荷載強度(MPa),其余符號同前。
4、求平均值
當(dāng)測得的點荷載強度數(shù)據(jù)在每組15個以上時,將.高和.低值各刪去3個,如果測得的數(shù)據(jù)較少時,則僅將.高和.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度。
5、計算值至0.01。
六、注意事項
1、由于巖石點荷載強度一般都比較低,因此在試驗中一定要控制好加荷速度,慢慢加壓,使壓力表示數(shù)緩慢而均勻地前進。
2、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行量測。
