T0221-2024单轴抗压强度试验规程详解
T0221-2024单轴抗压强度试验规程详解
T0221-2024单轴抗压强度试验
JTG 3431-2024《公路工程岩石试验规程》----4岩石试验 / T0221-2024单轴抗压强度试验
1. 目的和适用范围
单轴抗压强度试验是测定规则形状岩石在无侧限条件下，受轴向压力作用破坏时，单位面积上所承受的载荷，主要用于岩石的强度分级和岩性描述。
本试验适用于能制成规则试件的各类岩石。
2. 仪器设备
(1) 钻石机、切石机、磨石机等岩石试件加工设备。
(2) 测量平台
(3) 直角尺、放大镜等试件检查设备
(4) 游标卡尺：量程200mm;分度值0.02mm。
(5) 材料试验机：示值误差不超过±1%,
(6) 烘箱、干燥器和饱和设备等
3. 试件制备与描述
3.1 试件可用岩心或岩块加工制成。在采取、运输岩样或制备试件时应避免产生人为裂隙。对于各向异性的岩石，应按要求的方向制备试件；对于干缩湿胀和遇水崩解的岩石，应采用于法制备试件。
3.2 试件尺寸：
(1) 岩石试验采用圆柱体作为标准试件，直径为50mm±2mm,高度与直径之比值为2.0.
(2) 砌体工程用的石料试验，采用立方体试件，边长取70mm±2mm。
(3) 混凝土骨料试验，采用圆柱体或立方体试件，边长或直径取50mm±2mm。
3.3 规则形状试件精度应符合本规程第3章的有关规定。
3.4 试件的含水状态可根据需要选择烘干状态、天然状态、饱和状态、冻融循环后状态、干湿循环后状态。
3.5 当单独测定单轴抗压强度时，不同状态每组试件为6个；当测定软化系数时，烘干状态和饱和状态下的试件个数分别为3个。
3.6 试件的描述应符合本规程第3章的有关规定。
4. 试验步骤
4.1 用游标卡尺量取试件尺寸，对立方体试件在顶面和底面各量取其边长，以各个面上相互平行的两个边长的算术平均值计算其承压面积；对圆柱体试件在顶面和底面分别测量两个相互正交的直径，并以其各自的算术平均值分别计算底面和顶面的面积，取其顶面和底面面积的算术平均值作为计算抗压强度所用的截面积A。测量准确至0.1mm。
4.2 按岩石强度性质，选定合适的材料试验机。将试件置于材料试验机的承压板中心，对正上、下承压板，不得偏心，承压板边长不大于2倍试件边长，垫板面积等于或略小于承压板，厚度为2～3cm。
4.3 开动材料试验机，使试件端面与上、下承压板接触均匀密合，然后在试件周围挂上铁丝网或有机玻璃防护罩。
4.4 以0.5～1.0MPa/s的速率进行加载，直至破坏，记录破坏载荷P及加载过程中出现的现象。对于软质岩应适当降低加载速率
4.5 试验结束后，应描述试件的破坏形态
5. 结果整理
5.1 标准试件的岩石单轴抗压强度R按式(T0221-1)计算，岩石软化系数按式(T0221-2)计算：
式中：R——岩石的单轴抗压强度(MPa);
P——试件破坏时的极限载荷(N);
A——试件的截面积(mm²)。(T0221-2)
式中：K,——软化系数；
Re——岩石饱和状态下的单轴抗压强度平均值(MPa);
R₄——岩石烘干状态下的单轴抗压强度平均值(MPa)。
5.2 单轴抗压强度试验结果取算术平均值，并取三位有效数字。有显著层理的岩石，应分别报告垂直与平行层理方向的试验结果及各向异性指标。
5.3 软化系数计算值精确至0.01,每个状态的3个试件应平行测定，取算术平均值；3个值中最大值与最小值之差不应超过平均值的30%,否则，应另取第4个试件，并在4个试件中取最接近的3个值的平均值作为试验结果，同时在报告中将4个值全部给出。
5.4 试验记录
内容包括：项目名称、工程名称、取样地点、取样深度、岩石名称、试验编号、试件编号、试件描述、试件尺寸、含水状态、破坏载荷、破坏形态、试验人员、试验日期。
6. 报 告
内容包括：项目名称、工程名称、取样地点、取样深度、岩石名称、试件尺寸、试验成果、试验人员、试验日期。
条文说明
岩石的抗压强度是反映岩石力学性质的主要指标之一，它在岩体工程分类、建筑材料选择及工程岩体稳定性评价计算中都是必不可少的指标。
3.3 试件端面的平面度公差要求小于0.05mm,把试样放在水平检测台上，移动百分表的同时测定试件高度，极差要求小于0.05mm。把试件上下颠倒，重复以上操作，直至达到精度要求。
4.3 材料试验机在试件周围挂上铁丝网或有机玻璃防护罩，是为了防止试件压裂时石渣伤人。
5.1—任意高径比的单轴抗压强度R 按式(T0221-3) 换算成高径比为2:1的标准抗压强度值R。(T0221-3)
式中：R。——换算成标准试件的单轴抗压强度(MPa);
R—— 非标准试件的单轴抗压强度(MPa);
D—— 非标准试件的直径或边长(mm);
H—— 非标准试件的高度(mm)。
5.2 目前，国标和其他行业的试验规程，关于岩石单轴抗压强度试验的数据处理均采用取平均值的方法。本次对室内岩石单轴抗压强度试验的数据处理不作修订，依然采用取平均值的方法。
但是，根据岩石抗压强度选取参数特征值时，将若干组岩石抗压强度的平均值进行数理统计，即按相应的设计规范选择合适的处理方法。如《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG3363—2019)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2011)规定(评价地基承载力):根据参加统计的一组试验的试验值计算其平均值、标准差、变异系数，取岩石饱和单 轴抗压强度的标准值为：
fk=ψ·fm
式 中：fm——岩石饱和单轴抗压强度平均值(MPa);
fx—— 岩石饱和单轴抗压强度标准值(MPa);
ψ——统计修正系数；
n—— 试件个数；
δ——变异系数。