岩土工程师

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2012年岩土工程师考试：工程岩体分级标准 

2.4 定量指标的确定和划分

2.4.l 岩石坚硬程度，是岩石(或岩块)在工程意义上的最基本性质之一。它的定量指标和岩石组成的矿物成分、结构、致密程度、风化程度以及受水软化程度有关。表现为岩石在外荷载作用下，抵抗变形直至破坏的能力。表示这一性质的定量指标，有岩石单轴抗压强度(Rc)、弹性(变形)模量(Er)、回弹值(r)等等。在这些力学指标中，单轴抗压强度容易测得，代表性强，使用最广，与其它强度指标相关密切，同时又能反映出岩石受水软化的性质，因此，筛选采用单轴饱和抗压强度(Rc)，作为反映岩石坚硬程度的定量指标。

近十几年来，岩石点荷载强度试验广泛开展，主要用于岩石分级和预估单轴抗压强度。这项试验以其方往简便、有利于现场试验、成本低、可对未加工成型的岩块进行测试等优点，得到广泛使用，在我国已取得新的进展并积累了大量测试资料。

国内外研究结果表明，岩石点荷载强度与单轴饱和抗压强度之间有良好的相关性，表4列举了二者之间的回归方程。

岩石单轴饱和抗压强度与点荷载强度关系 表4

根据国内现有的测试方法和试验研究成果，考虑测试岩石种类的代表性，测试数据的可靠程度，本条采用武(2.4.1)，此式为幂函数形式，是对铁道部第二勘测设计院的回归方程的修正，目的在便下计算。据成都水电勘测设计院使用铁道部第二勘测设计院研制的设备和测试方法，用点荷载试验换算单轴饱和抗压强度(Rc)与实测的Rc之间偏差系数为±10%左右。

使用公式(2.4.1)时，必须是按下列规定获得的点荷载强度指数Is(50)。

(1)试件尺寸：径向加载试验用的岩芯，直径取30≤d≤70mm，长度为试件直径的1.4倍。

轴向加载试验用的岩芯，直径取30≤d≤70mm，长度为试件直径的0.5～1.0倍。

不规则试件的最短边长b=30～80mm，加荷点间距(D)与最短边长之比D/b=0.5～1.0。

(2)点荷载强度指数Is(50)用下式计算：

Is(50)=Is·Kd·KDd (1)

式中 Is(50)——直径为50mm标准试件的点荷载强度指数;

Is——非标准试件的点荷载强度指数;

Is=

Kd——尺寸效应修正系数;

KDd——形状效应修正系数;

P——破坏时的荷载。

试件尺寸与标准试件尺寸一致时，取Kd=1。在其它情况下尺寸效应修正系数按下式计算，但需将直径d的单位用厘米代入式中：

Kd=0.4905d0.4426 (2)

试件形状效应修正系数按下式计算：

KDd=0.3161e2.303〔(D/b+logD/b)÷2〕 (3)

在使用式(1)时，当测试采用圆柱状岩芯，取KDd=1;当测试采用不规划试件，取Kd=1。

(3)对每组试件，计算点荷载强度指数的平均值。

由于点荷载试验加荷特点和试件受荷载时破坏特征，该项试验不适用于砾岩和Rc<5MPa的极软岩。

在本标准中，宜首先考虑采用单轴饱和抗压强度作为评价岩石坚硬程度的指标，并参与岩体基本质量指标的计算。若用实测的Is(50)时，则必须按式(2.4.1)换算成Rc值后再使用。

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