1、实验 9 测定岩石的点荷载强度一、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。 二、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，园锥的顶角为 60（见下图） ，采用坚硬材料制
2、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。 2、卡尺或钢卷尺； 3、地质锤。三、操作步骤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
3、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 LWh（图 9-3d） ，试样高度（h）一般控制在 0.510cm 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 105110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
4、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、。 5、加荷 试样安装后，调整压力表指针到零点，以在 1060 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） 。 6、描述试样破坏的特点 正常的试样破坏面应同时通过上、下两个加荷点，如果破坏面只通过一个加荷点，如图 9-5 所示，便产生局部破坏，则该次试验无效，应舍弃，破坏面的描述还应包括破坏面的平直或弯曲等情况。 7、破坏面尺寸测量 试样破坏后，须对破坏面的尺寸进行测量，测量的尺寸包括上、下两加荷点间的距离（D）和垂直于加荷点連线的平均宽度（ Wf） ，其方法见图 9-3，图中分岩芯径向试验、岩芯轴向试验和不规则块体试验
6、四种情况说明了 D 和 Wf的测量方法，测量误差不超过0.2mm。 8、重复试验 重复步骤 37 对其余试样进行试验。 9、计算及成果资料整理 （1）按下式计算试样破坏荷载 式中：P试样破坏时总荷载（N ） ； C仪器标定系数（为千斤顶的活塞面积，mm 2） ，一般在各仪器的说明书都有该仪器的标定系数供参考； F试样破坏时的油压表读数（MPa） 。 （2）按下式计算试样的破坏面积和等效园直径的平方值 式中：A f 试样的破坏面面积（ mm2） ； D在试样破坏面上测量的两加荷点之间的距离（ mm） ； Wf 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
7、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 式中：I S试样点荷载强度（ MPa） ，其余符号同前。 （4）求平均值 当测得的点荷载强度数据在每组 15 个以上时，将最高和最低值各删去 3 个，如果测得的数据较少时，则仅将最高和最低值删去，然后再求其算术平均值，作为该组岩石的点荷载强度，最后结果取至小数后二位。四、试验报告内容1、整理记录表格，格式附表 9-1。附表 9-1 点荷载试验记录表 1 试样编组 岩石 名称 采样 地点 仪器系 数 C 2 试样编号 3 试样形状 4 含水状态 5 加荷方向 长 L （ mm） 宽 W （mm） 6 试样尺寸 高 h （ mm）
8、 7 压力表读数 F（MPa） 8 总荷载 （N） 9 加荷点间距离 D （mm ） 10 破坏面宽度 Wf （mm） 11 等效园直径平方 12 点荷载强度（ （MPa） 13 IS平均值（MPa） 14 试样破坏特征 试验： 计算： 校核： 年 月 日2、整理试样描述资料。 3、思考题：（1）点荷载试验是在怎样的应力状态下进行的？其试样破坏属于什么破坏形式？ （2）与劈裂法试验相比较有什么异同？五、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，在测量加荷点是距离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。
