南水北调西线工程某坝址岩石点荷载试验的对比研究（王宏巍,杜卫长,方旭东）

［摘 要］通过对岩石点荷载试验方法的阐述，分析了点荷载强度指数和标准抗压强度之间的关系，利用南水北调西线工程某坝址岩石点荷载试验和标准抗压强度试验成果进行相关关系分析，说明岩石点荷载强度和标准抗压强度之间的比值，进一步说明岩石点荷载试验在工程中的应用以及适用性。

［关键词］点荷载强度指数 标准抗压强度 适用性

1 前言

岩石的抗压强度指标是水利水电工程地质勘察过程中的一个最基本的参数，也是划分岩石坚硬程度的直接指标，更是岩石力学研究的重要内容。因此，对岩石强度的研究，在理论和实用上都有十分重要的意义。

岩石力学强度指标的测定是岩石力学与工程研究的基础，该强度的测试主要有两种方法：一种是进行单轴抗压强度试验，该方法岩石试件的受力状态较好，测试精度高，但试样一般需要从工地运送到室内实验室，进行严格的加工后方可进行试验。另一种是用点荷载仪测试。该试验的优点是：试验设备小型轻便，现场和室内均可进行，可用岩芯、方块体和不规则岩块进行试验，大大降低了试验成本，缩短了试验周期，在施工现场可随时提供数据等。

2 试验概况

2.1 试件情况

试件取自南水北调西线二期工程项目建议书阶段某坝址的左右岸勘测钻孔岩芯，其岩性为花岗闪长岩，试件为自然状态。每组试样共制备标准抗压强度试样3块，点荷载强度试验岩芯试样10块，共计16组。本次只进行轴向点荷载试验。

2.2 点荷载试验

2.2.1 点荷载试验仪器

点荷载试验仪器采用STD型携带式点荷载仪，加荷球端圆锥压头顶角为60°，球端曲率半径为5mm（见图1），最大压力50kN，分辨率为0.5kN。

2.2.2 试验要点及过程

试验过程：①检查、校正仪器，特别是校正上下加荷圆锥在同一垂直线上，率定压力表和千斤顶等；②将岩芯试件置于两球端圆锥之间，调节上下球圆锥使之与试件紧密接触，保证两加载点对准断面圆心，长度与直径比为0.3～1.0；③稳定地施加荷载，使试件在10～60s内破坏，记录破坏荷载；④试验结束后检查试件的破坏情况，当破坏面贯穿整个试件并通过上下加荷点时，试验有效，否则无效，并描述试件破坏形态。

2.2.3 成果整理

式中：F—修正系数，可根据不同的De值，用统计方法确定其平均值和标准差。

3 测试结果对比

3.1 点荷载强度和抗压强度的关系

将各组试样的点荷载强度指数IS（50）的算术平均值、单轴抗压强度R以及由点荷载强度换算的单轴抗压强度Rc列于表1。将两值IS（50）和R分别绘在直角坐标系上，得到点荷载强度指数IS（50）和单轴抗压强度R的关系曲线见图2。用最小二乘法进行回归分析，求得IS（50）和R的相关公式如下：

相关系数：r=0.9655

3.2 换算单轴抗压强度和单轴抗压强度的对比

根据工程岩体分级标准（GB50218-94）Rc=22.82I0.75S（50）进行换算，由点荷载强度换算相应的单轴抗压强度Rc， 相应数据见下表。可以看出换算单轴抗压强度和单轴抗压强度两值之间存在一定的差距，相差的百分比最大为19.85%，最小的为2.73%。而且换算单轴抗压强度均大于单轴抗压强度。

4 结论和建议

（1）根据测试结果可以看出，该坝址岩石点荷载强度指标和单轴抗压强度之间存在着一定的对应关系。

（2）值得注意的是，从表中我们可以看出，换算的单轴抗压强度和标准试验单轴抗压强度之间还存在着明显的差异，这就提醒我们在利用点荷载试验测得的岩石抗压强度作为设计依据时要慎重。虽然点荷载强度指标和单轴抗压强度之间存在着一定的有趋向性关系，但从数值上讲还不够精确。

（3）考虑到点荷载强度指标在作为岩石强度分类、岩体风化程度、预估岩石抗压强度、抗拉强度时有着快捷经济的优越性，在实际工程中要考虑其适用性，可以采用点荷载试验和室内单轴抗压强度试验相结合的办法来确定同一工区、同一岩性的岩石两者之间的较为确定的相关关系，来弥补经验公式换算过程中试验数据的不精确性，从而使点荷载试验在今后的工程中发挥更大的作用。

参考文献

［１］林宗元.岩土工程试验监测手册.北京:中国建筑工业出版社,2005

［２］工程岩体分级标准（GB50218-94）.北京：中国计划出版社，2000