岩石力学检测是岩土工程、地质工程、矿山工程、水利水电、交通隧道及石油天然气开采等领域中不可或缺的基础性工作,主要用于评估岩石在各种应力状态下的物理力学性能,为工程设计、稳定性分析和灾害防治提供科学依据。
下面是岩石力学检测的主要项目、常用方法、相关标准及应用:
一、主要检测项目与试验方法
1. 单轴抗压强度试验(Uniaxial Compressive Strength, UCS)
目的:测定岩石在无侧限条件下承受轴向压力时的z大强度。
标准:GB/T 50266-2013《工程岩体试验方法标准》、ISRM(国际岩石力学学会)建议方法、ASTM D7012。
试样要求:圆柱体(直径≥50mm,高径比2:1),两端平整平行。
设备:微机控制电液伺服压力试验机。
2. 抗拉强度试验(抗拉强度)
常用方法:
巴西劈裂试验(Brazilian Test):通过径向压缩间接测定抗拉强度,应用z广。
直接拉伸试验:较少使用,因夹持困难。
标准:GB/T 50266、ISRM。
意义:评估岩石抗裂性能,对裂隙扩展分析重要。
3. 抗剪强度试验
类型:
直剪试验(不同法向应力下测定剪切强度)
三轴压缩试验(模拟围压下的剪切破坏)
参数:内摩擦角(φ)、粘聚力(c),用于莫尔-库仑强度准则。
标准:GB/T 50266、ASTM D5607。
4. 三轴压缩试验(Triaxial Compression Test)
目的:在围压(σ₃)作用下测定岩石的峰值强度,模拟深部地应力环境。
输出:三轴抗压强度、应力-应变曲线、体积变形、弹性模量、泊松比。
应用:地下工程、深部开采、储层岩石力学分析。
设备:三轴压力室 + 轴向加载系统。
5. 变形参数测定
弹性模量(E)和泊松比(ν)
从应力-应变曲线的线性段计算。
可通过轴向与径向应变片或引伸计精确测量。
标准:GB/T 50266 第5.5节。
6. 点荷载试验(Point Load Test)
目的:快速估算岩石单轴抗压强度,适用于现场或不规则岩块。
优点:便携、低成本、试样无需加工。
标准:ISRM 建议方法、GB/T 50266 中附录。
换算关系:点荷载强度指数(Is(50))→ UCS。
7. 硬度与可钻性试验
方法:摆球硬度、静压入硬度、冲击回弹(如肖氏硬度)。
应用:评估岩石耐磨性、掘进机(TBM)刀具选型、钻井效率预测。
8. 岩石蠕变试验
目的:研究岩石在长期恒定载荷下的变形行为(尤其对软岩、盐岩、深部工程重要)。
设备:长期加载蠕变仪(机械杠杆式或电液伺服式)。
输出:蠕变曲线(瞬态、稳态、加速蠕变阶段)、蠕变模型参数。
9. 冻融循环与干湿循环试验
目的:评估环境作用对岩石力学性能的劣化影响。
方法:反复冷冻-解冻或浸水-烘干后进行强度测试。
应用:寒区工程、边坡耐久性评估。
10. 岩石声波速度测试
参数:纵波速度(Vp)、横波速度(Vs)
用途:
推算动弹性模量、泊松比
评估岩体完整性(完整性系数 Kv)
判断风化程度和裂隙发育
设备:超声波检测仪
标准:GB/T 50266 第15节
来源:网络
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