石料抗压强度试验,岩石抗压强度测试

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石料抗压强度试验,岩石抗压强度测试
更新时间
2026-05-31 10:00

石料(岩石 / 石材)抗压强度试验,核心是用单轴抗压测定标准试件在无侧限轴向压力下的极限强度,用于岩石分级、石料品质与工程适用性评价,常用标准为GB/T 9966.1-2020、JTG E41-2005 T0221。

试验目的与适用标准

目的:测定干燥、水饱和、冻融后单轴抗压强度,用于岩石强度分级、石料品质评定、地基与边坡稳定性验算。

常用标准:

GB/T 9966.1-2020《天然石材试验方法 第 1 部分:干燥、水饱和、冻融循环后压缩强度》

JTG E41-2005 T0221《公路工程岩石试验规程 单轴抗压强度》

GB/T 50266-2013《工程岩体试验方法标准》

仪器设备

压力试验机:量程≥1000kN,精度 1 级,加载速率可控,带荷载 / 位移记录。

试件加工:钻芯机、切石机、磨石机;保证端面平行、垂直、平整。

测量工具:游标卡尺(精度 0.02mm)、直角尺、钢直尺。

环境设备:鼓风干燥箱、干燥器、恒温水槽、真空饱和装置、冻融箱。

试样制备(关键)

1. 形状与尺寸(标准试件)

立方体:50mm×50mm×50mm 或 70mm×70mm×70mm(公路常用)。

圆柱体:直径 50mm±2mm,高径比 2:1(即高 100mm),工程岩体常用。



2. 加工精度(必须满足)

端面平面度:≤0.05mm。

端面垂直度:≤0.25°(相邻面夹角 90°±0.5°)。

表面无裂纹、缺棱、掉角等缺陷。

层理岩石:垂直层理、平行层理各一组(每组≥6 块)。

3. 含水状态(按工程要求)

干燥状态:65℃±5℃烘 48h,干燥器冷却至室温。

水饱和状态:

浸泡法:清水浸泡 48h,水面高出试件 20mm。

真空法:真空度≤20kPa,抽气 4h 后浸水 24h(多孔石材)。

冻融循环后:25/50 次循环(-20℃冻 4h→20℃融 4h),擦干表面水分测试。

试验步骤

尺寸测量:

立方体:上下底面各测 2 个垂直边长,取平均值计算受压面积 A。

圆柱体:上下底面各测 2 个正交直径,取平均值计算 A。

精度:0.1mm,记录数据。

试件安放:

清理上下承压板,试件居中,球形支座调平,保证轴向加载。

加载速率(严控):

标准速率:1MPa/s±0.5MPa/s(脆性岩 0.5~1.0MPa/s,韧性岩 0.3~0.5MPa/s)。

破坏时间:1~10min 为宜。

加载至破坏:

连续加载,记录 ** Zui大破坏荷载 F(N)** 与破坏形态(脆性劈裂、剪切破坏、塑性变形)。

结果计算与评定

抗压强度计算:

R= 

A

F

 

R

:抗压强度(MPa)

F

:破坏荷载(N)

A

:受压面积(mm²)

结果处理:

每组6 块,取算术平均值。

单值与平均值偏差 > 15% 时剔除,剩余≥3 块取平均;不足则重做。

报告含水状态、层理方向、试件尺寸、破坏形态。

影响因素与注意事项

试件精度:端面不平 / 不垂直→应力集中→强度偏低、离散大。

加载速率:过快→强度偏高;过慢→蠕变影响,结果偏低。

含水状态:饱和强度通常低于干燥强度(软化系数 0.6~0.9)。

层理影响:平行层理强度低于垂直层理,各向异性明显。

常见问题与解决

数据离散大:检查试件加工精度、端面清理、对中;增加试样数量。

强度异常低:试件有隐裂、饱水不充分、加载偏心。

强度异常高:加载速率过快、试件尺寸偏大、干燥不彻底。

工程应用参考

花岗岩:干燥抗压 100~250MPa,饱和 80~200MPa。

大理石:干燥 50~120MPa,饱和 40~100MPa。

砂岩:干燥 20~80MPa,饱和 10~60MPa(胶结差者更低)








岩石抗压强度测试,Zui常用的是单轴抗压强度(UCS)试验,核心是用标准圆柱试样在压力机上无侧限加载至破坏,得到Rc=P/A(MPa),用于岩体分级、地基与隧道设计。

适用标准(必遵)

GB/T 50266-2013 工程岩体试验方法标准(中国)

ISRM 建议方法(国际)

ASTM D7012(美国)

SL 264、TB 10115、JTG E41 行业规程

试样制备(关键精度)

形状尺寸:圆柱体 Φ50×100 mm(高径比 2:1);直径≥岩石Zui大粒径 10 倍。

加工精度

两端面平行度:≤0.05 mm

端面垂直度:≤0.25°

直径偏差:≤0.3 mm

状态:干燥(105℃烘 24h)或饱和(真空饱水 48h);每组 **≥3 个 ** 试样。



岩石抗压强度测试试样

试验设备

电液伺服压力试验机:精度≥1 级,量程覆盖破坏荷载 20%–80%。

球形座 + 自动对中夹具:偏心≤5% 直径。

位移 / 应变采集系统:精度 0.01 mm,测弹性模量与泊松比。



岩石抗压强度测试设备

试验步骤(标准流程)

测量:jingque量测直径 D、高度 H,计算截面积 A=πD²/4。

对中:试样放承压板中心,球形座调平。

预加载:加 10% 预估破坏荷载,消除间隙、检查对中。

加载:0.5–1.0 MPa/s 恒速率加载至破坏(软岩 0.5,硬岩 1.0)。

记录:荷载 - 位移曲线、峰值荷载 Pmax、破坏形态。

结果计算与评定

抗压强度

c

 = 

A

max

 

 (MPa)

弹性模量 / 泊松比:取应力 - 应变曲线直线段计算。

数据处理:3 个试样取平均;单值偏差 > 15% 剔除,不足 3 个重做。

软化系数:K_R=R_c (饱和)/R_c (干燥)(水稳性指标)。

岩石坚硬程度分级(GB 50218)

极硬岩:Rc > 60 MPa

硬岩:30–60 MPa

较软岩:15–30 MPa

软岩:5–15 MPa

极软岩:Rc < 5 MPa

常见问题与注意事项

端面不平行:应力集中,强度偏低、离散大。

偏心加载:劈裂破坏,强度失真。

加载过快:强度偏高、弹性模量偏大。

试样含水状态:必须注明干燥 / 天然 / 饱和,软岩饱和强度可降 30%–60%。

替代方法(现场 / 不规则试样)

点荷载试验(IS (50)):现场快速估算 UCS,UCS≈20–25×IS(50)。

三轴试验:测围压下强度与强度参数 c、φ。


石料抗压强度试验,岩石抗压强度测试
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