煤和岩石点荷载强度指数测定方法
煤矿岩石强度指数计算公式
煤矿岩石强度指数计算公式煤矿岩石强度指数是指用来评价煤矿岩石抗压强度的一个重要参数。
在煤矿开采和煤矿工程中，岩石的强度是一个非常重要的参数，它直接影响着煤矿开采的安全性和效率。
因此，煤矿岩石强度指数的准确计算对于煤矿工程的设计和实际生产具有重要意义。
煤矿岩石强度指数的计算公式是基于岩石的抗压强度和密度等参数进行推导得出的。
一般来说，煤矿岩石强度指数的计算公式可以表示为：I = UCS / ρ。
其中，I代表煤矿岩石强度指数，UCS代表岩石的抗压强度，ρ代表岩石的密度。
在这个公式中，岩石的抗压强度是指岩石在受到压力作用时所能承受的最大压力，它是评价岩石强度的一个重要参数。
岩石的密度则是指岩石的质量和体积的比值，它也是评价岩石强度的一个重要参数。
通过这个公式，我们可以通过岩石的抗压强度和密度来计算出煤矿岩石的强度指数，从而评价岩石的强度。
在实际的煤矿工程中，煤矿岩石强度指数的计算是一个非常重要的工作。
首先，我们需要对煤矿岩石的抗压强度和密度进行测试和测量，得到相应的数据。
然后，我们可以利用上面的公式来计算出煤矿岩石的强度指数。
通过这个指数，我们可以对煤矿岩石的强度进行评价，为煤矿开采和煤矿工程的设计提供重要的参考依据。
煤矿岩石强度指数的计算公式是基于岩石的抗压强度和密度等参数进行推导得出的。
一般来说，煤矿岩石强度指数的计算公式可以表示为：I = UCS / ρ。
其中，I代表煤矿岩石强度指数，UCS代表岩石的抗压强度，ρ代表岩石的密度。
在这个公式中，岩石的抗压强度是指岩石在受到压力作用时所能承受的最大压力，它是评价岩石强度的一个重要参数。
岩石的密度则是指岩石的质量和体积的比值，它也是评价岩石强度的一个重要参数。
通过这个公式，我们可以通过岩石的抗压强度和密度来计算出煤矿岩石的强度指数，从而评价岩石的强度。
在实际的煤矿工程中，煤矿岩石强度指数的计算是一个非常重要的工作。
首先，我们需要对煤矿岩石的抗压强度和密度进行测试和测量，得到相应的数据。
《岩体工程力学》实验指导书
《岩体工程力学》实验指导书河南理工大学能源学院采矿工程实验室前言实践教学是学生理解、综合运用所学知识的重要环节，对提高解决工程实际问题的能力具有特殊重要的作用。
因此，在《岩体工程力学》教学中，充分重视实验环节，安排足够的实验、实习内容，开展多种形式的实践教学，以提高实践教学效果。
任课教师参加指导实验，要求学生在实验指导教师指导下系统、独立完成实验过程和实验报告。
目前，实验开出率达100%，综合性和设计性实验比率超过30%。
目前，实验室不仅能开出本科教学的全部实验，也能满足研究生的实验项目和教师科研的需要，还可承接纵向、横向科研课题。
根据课程安排，将岩石单轴压缩实验，岩石单轴抗拉强度测定，岩石点荷载强度的测定，岩石三轴压缩实验以及电液伺服控制岩石力学试验系统的演示等项实验，分小组要求学生独立完成实验的全过程。
为了引导学生对岩石力学工程的特殊兴趣，充分利用教师的科研、科技项目及实践基地，以及实验室全面开放的有利条件，组织岩石力学科技小组活动，在岩石力学实验室，积极开展综合性和设计性实验，学生结合教师的科技服务项目，除大纲要求的实验内容外，还可进行煤和岩石的含水率、吸水率、坚固性系数、软化系数、动态破坏时间、弹性能指标等参数的实验。
在实验的过程中充分发挥学生的积极性，达到增强学生岩石力学的实践能力，锻炼学生的实践技能，培养学生动手和分析问题的能力，扩展知识面及实际工作能力的目的，更好地参与工程实践活动打下了基础。
学生实验守则一、每次实验前必须做好复习和预习。
复习的内容为教科书上有关本次实验的教学内容；预习内容包括仔细阅读实验指导书和去实验室熟悉有关仪器设备。
二、经过预习应掌握该项实验的意义、目的、操作步骤。
对实验指导教师提出的检查性问题，应能回答，否则不得进行实验。
三、实验时态度应严肃认真，严格按教师及实验指导书上所讲的操做步骤进行实验，每台设备应按操作则进行，以免损坏设备或造成事故。
四、实验结束后，应在规定时间内提交实验报告。
岩石点载荷强度试验中强度指数计算方法的选择
据 。 目前 ， 试件 点载 荷 强 度指 数 的计 算 主要 有 工 程
岩体 分级 方法 、 Ｉ Ｓ Ｒ Ｍ 方法 和传统 经验 计算 方法 。
２ ． １ 点载 荷 强度指 数计算 方 法简介 ２ ． １ ． １ 工 程岩 体分 级方法
岩石 单轴 抗 压强度 ：
Ｒ 一 ２ ２ ．８ ２ １ ０ ． ７ ０ ５ ） （ ３ ）
走 一０ ． ７ ５ ４ ０ ＋０ ． ０ ０ ５ ８ Ｄ（ 当 Ｄ＞ ５ ５ ｍｍ 时 ） （ ８ ）
式 中：
∞
直径为 ５ ０ ｍｍ 的标 准 试 件 点 载 荷 强度 指标 值 ， ＭＰ ａ ；
一 Ｐ／ Ｄ 。
（ ２ ）
Ｊ （ Ｄ） —— 直 径 为 Ｄ 的非 标 准 试 件 点 载 荷 强 度指 标值 ， ＭＰ ａ ；
表１ 点 载 荷 强 度 试 验 主 要 矿 岩 试 件 的 选 取 情 况
困难 ， 且单轴 抗压 强 度试 验 需 要 较 大 型 的仪 器设 备 和较 长 的试 验 时间 ， 而 点 载荷 强 度试 验可 在 工 程 现
场 进行 ， 其试 验装 置 易 于携 带 且 试 件 一般 不 需 要 加 工， 因而后 者应 用 广泛 。通 常岩 石 点 载荷 强 度 与 岩 石 单轴抗 压强 度有 着 较 好 的相 关 性 ， 且 工 程 岩体 分 类 标 准 中有 明确 的定 义 及 换 算关 系 ， 计 算 方 法 的选
２ 点 载荷 强度 指 数 计 算 方 法简 介 及 选 择
岩石 点 载荷 试 验 中 ， 对 于 同一 岩性 不 同尺 寸 的
点荷载强度试验.
试验二点荷载强度试验一、试验目的点荷载试验是将岩石试件置于两个球形园锥状压板之间，对试件施加集中荷载，直至破坏，然后根据破坏荷载求得岩石的点荷载强度。
点荷载强度，可作为岩石强度分类及岩体风化分类的指标，也可用于评价岩石强度的各向异性程度，预估与之相关的其它强度如单轴抗压强度和抗拉强度等指标。
点荷载强度试验适用于各类规则或不规则的岩石，既可以是钻孔岩心，也可以是从岩石露头、勘探坑槽、平洞、巷道中采取的岩块。
本次试验分别测定岩石在天然状态下的点荷载强度。
二、试样制备1、试件分组：将肉眼可辨的、工程地质特征大致相同的岩石试件分为一组，如果岩石是各向异性的（如层理、片理明显的沉积岩和变质岩），还应再分为平行和垂直层理加荷的亚组，每组试件约须15块。
2、本试验可用岩芯样，规则或不规则岩块样，对不同形状试件的尺寸要求如下：（１）当采用岩心试件作径向试验时，试件的长度与直径之比不应小于１；作轴向试验时，加荷两点间距与直径之比宜为0.3～1.0；（２）当采用方块体或不规则块体试件作试验时，其长（L）、宽（W）、高（h）应尽可能满足L≥W≥h（图9-3d），试件高度（h）一般控制在0.5~10cm 间，使之能满足试验仪器加载系统对试件尺寸的要求，另外，试件加荷点附近的岩面要修平整。
3、试件含水状态可根据需要选择天然含水状态、烘干状态、饱和状态或其它含水状态。
4、同一含水状态下的岩心试件数量每组应为5-10个，方块体或不规则块体试件数量每组应为15～20个。
三、试件描述1、岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程序、胶结物性质等。
除岩性外，重点应对其结构构造特征（如颗粒粗细，排列以及节理、层理等发育特征）及风化程度等进行描述。
2、试件形状及制备方法。
3、加荷方向与层理、节理、裂隙的关系。
4、含水状态及所使用的方法。
四、主要仪器设备1、点荷载试验仪：如下图所示，它包括：（1）加载系统，由摇式油泵、承压框架，球端园锥状压板组成。
岩石点荷载强度的测量不确定度评定
ｕ，（Ｄ）：兰 ：０ ０７４％ ． 上Ｊ
４．３ 加载 处宽 度测 量不 确定度 （ ）
加 载处 宽度 和加 载点 间距 测 量 的不 确定 度来 源 和评
价方法完全相 同。则加载处宽度合成 标准不确定度 “
（ ）也等于 ０．０２５７ｍｍ。
பைடு நூலகம்
３ 测量 不确 定 度来 源分 析 分 析 岩 石 点 荷 载 强 度 试 验 过 程 及 测 量 模 型 公 式
样 品不均匀性 引起 的不确定度分量 。
关键词 ：测量不确定度 ；点荷载强度 ；岩石 ；粉砂岩
中图分类号 ：ＴＢ９
文献标 识码 ：Ａ 国家标准学科分类代码 ：４６０．４０２５
ＤＯＩ：１０．１５９８８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００４—６９４１．２０１６．０８．００５
Ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｎ Ｍ ｅａｓｕｒｅｍ ｅｎｔ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｏｒ Ｒｏｃｋ Ｐｏｉｎｔ Ｌｏａｄ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ
一 加载处宽度 （ｍｍ）。 将（２）式带入（１）式 ，可得 的测量模型 ：
，．＝０．２５ ·仃 ·Ｐ ·Ｗ 一 Ｄ 一 表 １ 点荷载强度试验结果统计
４．２ 加载点间距测量不确定度 ｕ （Ｄ） 加载 点 间距 的测量 不确 定度来 源包 含游标 卡 尺和 操
作者两个方 面。所用游标卡尺精度为 ０．０２ｍｍ，操作 者 操作 引入 误差 根 据 经 验估 计 在 ±０．２ｍｍ，均 按 矩 形 分 布
定。分析了不确定度的主要来源 ，包括样 品的不 均匀性 、加载 点间距测量 、加载处宽度测量及压力机破坏荷载测量 引入的不确定 度分量组成 。对各 不确定
度分 量进 行 了分析和计算 ，最后合 成标准不 确定度 为 ０．１２１ ＭＰａ，扩展不确定度为 ０．２４２ ＭＰａ。分析认为影 响岩石点荷 载强度测定不确 定度的主要 因素是
煤岩变形参数测试
煤岩变形参数测试煤岩变形参数测试是指通过实验室试验或现场观测，测定煤岩在外力作用下的力学性质和变形行为的过程。
煤岩变形参数的测试对于煤矿开采、煤矸石堆填等煤矿相关工程的设计和施工具有重要意义。
下面将对常见的煤岩变形参数测试方法进行介绍。
1.强度参数测试：强度参数是指材料抵抗破坏和变形的能力。
常见的强度参数有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。
抗压强度是指材料在压力作用下的抵抗破坏和变形的能力，可以通过压剪试验来测定。
抗拉强度是指材料在拉伸作用下的抵抗破坏和变形的能力，可以通过拉伸试验来测定。
抗剪强度是指材料在剪切作用下的抵抗破坏和变形的能力，可以通过剪切试验来测定。
2.弹性模量测试：弹性模量是指材料在弹性阶段内应变与应力之比的大小，是衡量材料刚性和破坏前后恢复能力的一个重要参数。
煤岩弹性模量的测试一般采用恢复挠度法或超声波法。
恢复挠度法是利用弹簧、钢刷等装置施加力使试验样品发生弹性变形，通过测量试验样品的弹性恢复程度来确定弹性模量。
超声波法是利用超声波在材料内传播的速度与材料的弹性模量相关的原理来进行测定。
3.应力应变曲线测试：应力应变曲线是材料在外力作用下应变与应力之间的关系曲线，通过测定煤岩的应力应变曲线可以获得材料的塑性性质和变形特性。
常见的应力应变曲线测试方法有轴向压缩试验、轴向拉伸试验和剪切试验等。
轴向压缩试验是将试样置于压力加载机上，在不同的加载下测定应变与应力的关系。
轴向拉伸试验是将试样置于拉力加载机上，在不同的加载下测定应变与应力的关系。
剪切试验是将试样置于剪切加载机上，在不同的加载下测定应变与应力的关系。
4.变形模量测试：变形模量是指材料在一定应力下的恢复变形能力。
常见的变形模量有刚度模量、切变模量等。
刚度模量是指材料在引伸变形下的恢复能力，一般通过剪切试验得到。
切变模量是指材料在剪切变形下的恢复能力，一般通过拟合应力应变曲线得到。
通过以上方法可以获得煤岩的强度参数、弹性模量、应力应变曲线和变形模量等关键参数。
点荷载试验在岩基强度和承载力评价中的应用
根据 点 荷 载 强 度 指 标 量 纲 的
分析 ,点荷载强度 Is 的表示可能有
以下 6 种形式[4 ,6 ] :
间距强度公式 : ISD = P/ D2 (1)
面积强度公式 : ISA = P/ A (2)
体积强度公式 : ISV = P/ V 2/ 3 (3)
面积间距强度式 :
ISA D = P/ A 1/ 2 ·D
50
80 2655. 6
311 粉砂质泥岩 1. 4
54
75
2727. 8 325 粉砂质泥岩 1. 7
42
53
3245
312 粉砂质泥岩 1. 1
28
50
3338. 5 326 粉砂质泥岩 2. 2
46
50 4064. 3
313 粉砂质泥岩 3. 2
60
80
2832. 7 327 粉砂质泥岩 0. 6
布与其他四种形状不同 ,不能保证以两加载点为直径的球域应力分布 , 因此 , 在试验中不宜作
为试件形状 。
3 工程实例
笔者利用点荷载试验方法对南京地区南京大学管理科学楼 、光华门商场综合楼和胸科医 院门诊楼等多个人工挖孔桩工地的孔底岩基强度和承载力进行了分析研究 , 具体指导了挖孔
6 02 高 校 地 质 学 报 6 卷
强度
Is 的表示宜采用面积强度公式 ,或其变种
Is
=
P
D
2 e
,
De
为等效圆直径
。
若以 P 为破坏荷载 , R 为油压表读数 , S 为千斤顶活塞面积 , Di 为某试样破坏面上加荷点
间距 , bi 为破坏面上垂直于加载方向的平均宽度 , A 为破坏面积 , V 为试样体积 ,故有关系式 :
煤层顶底板常见岩石点荷载与拉压强度关系讨论
１ 点荷载破坏机理 分析
为 了分 析 点 荷 栽 作 用模 式 下 ， 试 样 的破 坏机 理 ， 需要 明确 点 荷 载 试 样 内部 的 应 力 状 态 。 如 果 点荷 载 实验 岩 石 被 破 坏 ， 一 般 会 形 成 相 对 平 整 的破 坏 面 ，对 加 载 轴 的 受力 结构 产 生 一 定 的 影 响 。 以下 将 对 点 荷 载 破 坏 机 理 进 行 分 析 ：
一
２ ． ２ 试件 精 度要 求
由 于试 件 对 点 荷 载 的 测 量 有 一 定 的 辅 助 作 用 ．需 要 根 据 实践要 求 ， 明确 试 件 间的 精 度 要 求 。以 下将 对 试 件 精 度 要 求 进
行 系统 的 分 析 ：
（ １ ） 两 端 的 误 差 不得 超 过 ０ ． ０ ３ ｍｍ。
中 常 用 的参 数 。煤 层 顶底 板 常 见 岩 石 点 荷 载和 拉压 强 度 间 有 一 定 的 联 系 ， 需要通过多个步骤对其进行实时监测 ， 进 而 判 定 两 者 间 的 关 系 。拉 压 强 度 和 其他 应 用 系统 有 一定 的差 异 ， 其 应 用 程 序和 步 骤 较 为 复杂 ， 需 要 根据 实践 要 求 合理 进 行 选 择 。 由于 点 荷 载强 度 能 准确 的 分析 单轴 抗 压 强 度 之间的关系， 因此 需 要 合理 应 用 该 技术 系统 。 本 文将 对 室 内 岩石 试 验 和计 算机 编 程 为研 究点 ， 对 岩石 点 荷 载 及 拉压 强 度 的 关 系进 行 系统 的分 析 。
试 件 的 直 径控 制在 颗 粒 的 １ ０倍 大 小 左 右 。 （ ３ ） 由于 检 测 需要 ， 试 件 高度 和 直径 间 的 配 合 比 需 要 提 前 固定 ． 基 本 试 样 的 高度 为 １ ０ ０ ｍｍ
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式中：
Is（50）—经尺寸修正后的点载荷强度指数，单位为兆帕（MPa）；
P50—根据 为2500mm2时的P值，单位为牛（N）。
2.8当加载两点间距不等于50mm，且其试验数据较少，不宜采用2.6方法修正时，应按式（10）和式（11）计算点载荷强度指数：
（10）
（11）
式中：
F—修正系数；
m—修正指数，由同类岩石的经验值确定，一般可取0.45。
2.6按式（7）计算每组试件点载荷指数的偏离度：
（7）
式中：
V—偏离度；
M—点载荷指数的标准差，单位为兆帕（MPa），按式（8）计算。
（8）2.7当加载两点间距不等于50mm时，应对计算值进行修正。当其试验数据较多，且同一组试件中的等价岩心直径具有多种尺寸，而加载两点间距不等于50mm时，应根据试验结果，绘制 与破坏载荷P的关系曲线，并在曲线上查找 对应的P50值，按式（9）计算岩石点载荷强度指数：
b—通过两加ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ点最小截面的宽度（或平均宽度），单位为毫米（mm）。
2.5按式（6）计算每组试件点荷载强度指数的算术平均值：
（6）
式中：
—试件平均点载荷强度指数，单位为兆帕（MPa）；
Isi—第i个试件的点载荷强度指数，单位为兆帕（MPa）；
n—当一组有效的试验数据不超过15个时，应舍去最高值和最低值，n=有效试验个数-2；当一组有效试验数据超过15个时，可舍去前两个高值和后两个低值，n=有效试验个数-4。
煤和岩石点荷载强度指数测定方法
1低强度不规则试件点荷载强度指数测定
1.1试件规格
1.1.1试件规格
1.1.1.1采取现场不规则煤块或岩块，见图1，加载两点间距（D）宜为30mm~55mm，加载两点间距与加载处平均宽度（b）之比宜为0.3~1.0，试件长度（L）应不小于加载两点间距。
D—加载双点间距；
1.2.2用卡尺测量试件的最小尺寸并在该处做标记，将测得数据填入记录表内。
1.2.3将试件放在点荷载仪的加载锥之间，沿试件的最小尺寸加载，使上下锥端位于试件中心处并与试件紧密接触。接触点距试件自由端的距离不应小于加载点间距的0.5倍。
1.2.4均匀地施加载荷，使试件在10s~60s内破坏，记录破坏荷载，并对加载过程中出现的现象和破坏后的试件进行描述。
L—试件长度；
b—试件宽度。
图1不规则试件形状示意图
1.1.2试件数量
每组试件视其含水状态和均质程度取15个~25个。
1.1.3试件含水状态
取自然含水状态，其他含水状态应加以说明。
1.2测定步骤
1.2.1测定前应仔细核对岩石名称和试件编号，对试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态及加工过程中出现的问题等应进行描述。并填入记录表内。
De—等价岩心直径，单位为毫米（mm）。
2.3按式（2）和式（3）计算等价岩心直径De：
（2）
（3）
式中：
D—加载点间距，单位为毫米（mm）；
—上下锥端发生贯入后，试件破坏瞬间的加载点间距，单位为毫米（mm）。
2.4轴向和不规则块体试验时，应按式（4）和式（5）计算等价岩心直径De：
（4）
（5）
式中：
1.2.5破坏面贯穿整个试件并通过两加载点为有效试验。
2数据计算
2.1下列计算公式按GB/T 50266-1999中2.12和ASTM D5731-2008中第10章的规定。
2.2按式（1）计算试件点荷载强度指数：
（1）
式中:
Is—未经过修正的点荷载强度指数，单位为兆帕（MPa）；
P—破坏载荷，单位为牛（N）；