岩石点荷载强度及其破坏影响因素试验研究

摘要

本文以煤层顶板底板常见的粉砂岩、细砂岩、中砂岩、粗砂岩、砂质泥岩和碳质泥岩六种岩性为研究对象，通过理论分析和试验研究相结合的方法，研究了不规则岩石试件的点荷载强度试验及其破坏影响因素。
　　首先，介绍了设计一套完整的便携式点荷载仪所进行的一系列步骤和方法，对仪器的结构、系统以及原理图都进行了描述，并且用编程语言给出了软件的主要界面图。
　　其次，分析了点荷载强度的破坏影响因素，对六种岩性不规则岩石试件的形状效应和尺寸效应进行了修正，同时还得出不规则岩石试件的形状效应和尺寸效应的修正公式。
　　最后，统计分析了六种岩性不规则岩石试件的点荷载强度值，由此可以得出:粗砂岩、中砂岩和砂纸泥岩的直方图呈现正常的形态，而粉砂岩、细砂岩和碳质泥岩的直方图分别呈现偏态型、双峰型和折齿型异常形态。六种岩性的强度值均基本上满足正态分布规律，一定程度上验证了使用不规则岩石试件进行点荷载试验的合理性。
　　综上分析可知:不规则岩石点荷载强度与破坏载荷面积、加载点间距以及高径比之间存在一定的关系。不规则岩石点荷载强度与破坏载荷面积之间存在一定的线性关系，不同的破坏载荷面积对点荷载试验中的尺寸、形状的效应没有太大的影响。给出了处理不规则试件的方法:高径比一般取0.8～1.3之间、加载点间距为30～50mm之间。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题来源及背景

1．2 研究目的

1．3 国内外研究现状及不足

1．3．1 岩石点荷载计算公式

1．3．2 破坏机理研究

1．3．3 不规则岩石点荷载强度研究现状

1．3．4 点荷载强度准则分析

1．3．5 存在的问题

1．4 课题的主要内容

1．5 研究方法与技术路线

1．5．1 研究方法

1．5．2 技术路线

2．便携式点载荷仪的设计

2．1 便携式点载荷仪研制的目的与要求

2．2 便携式点载荷仪结构设计

2．3 便携式点载荷仪加载系统选型

2．4 便携式点载荷仪数字化电路控制系统的设计

2．4．1 压力传感器的设计

2．4．2 压力传感器的电路图设计

2．5 便携式点载荷仪测试软件的开发应用

2．5．1 Visual Basic6．0软件介绍

2．5．2 系统软件框架

2．5．3 系统软件开发

2．6 本章小结

3不规则岩石点荷载试验

3．1 点荷载试验简介

3．2 取样及试验仪器

3．2．1 取样地点

3．2．2 试验设备及各部分组成

3．2．3 试件处理

3．2．4 试验方法

3．2．5 试验步骤

3．2．6 试验过程中注意事项

3．3 不规则岩石点荷载强度应力-应变曲线

3．4 本章小结

4．点荷载作用下的岩石破坏影响因数研究

4．1 岩石点荷载破坏影响因数

4．2 不规则岩石点荷载强度尺寸及形状效应

4．2．1 尺寸效应

4．2．2 形状效应

4．3 不规则岩石点载荷强度试验与载荷破坏面积之间的关系

4．4 不规则岩石点载荷强度试验与高径比之间的关系

4．5 不规则岩石点载荷强度试验与加载点间距之间的关系

4．6 本章小结

5．试验结果分析

5．1 不规则岩石点载荷强度试验直方图和正态分布曲线

5．1．1 直方图

5．1．2 正态分布曲线

5．1．3 概率密度函数

5．1．4 点载荷强度试验直方图和正态分布曲线

5．2 不规则岩石点荷载强度试验结果统计及分析

5．2．1 区间估计方法

5．2．2 统计分析

5．3 本章小结

6 主要结论及展望

6．1 主要结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果