煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法+第7部分單軸抗壓強度測定及軟化系數(shù)計算方法.pdf

i c s7 3 0 1 0 d0 4 盾宦 中華人民共和國國家標準 g b t2 3 5 61 7 2 0 0 9 煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法 第7 部分：單軸抗壓強度測定及 軟化系數(shù)計算方法 m e t h o d sf o rd e t e r m i n i n gt h ep h y s i c a la n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so f c o a la n dr o c k p a r t7 ：m e t h o d sf o rd e t e r m i n i n g t h eu n i a x i a lc o m p r e s s i v es t r e n g t ha n dc o u n t i n gs o f t e n i n gc o e f f i c i e n t 2 0 0 9 - 0 4 - 0 8 發(fā)布2 0 0 9 - 1 2 - 0 1 實施 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局借右 中國國家標準化管理委員會厘1 1 刖舌 g b t2 3 5 61 7 2 0 0 9 g b t2 3 5 6 1 ( 煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法按部分發(fā)布，分為1 6 個部分； 第l 部分：采樣一般規(guī)定； 第2 部分：煤和巖石真密度測定方法； 第3 部分：煤和巖石塊體密度測定方法； 第4 部分：煤和巖石孔隙率計算方法； 第5 部分：煤和巖石吸水性測定方法； 第6 部分：煤和巖石含水率測定方法； 第7 部分：單軸抗壓強度測定及軟化系數(shù)計算方法； 第8 部分：煤和巖石變形參數(shù)測定方法； 第9 部分：煤和巖石三軸強度及變形參數(shù)測定方法； 第1 0 部分：煤和巖石抗拉強度測定方法； 第1 1 部分：煤和巖石抗剪試驗方法； 第1 2 部分：煤的堅固性系數(shù)測定方法； 第1 3 部分：煤和巖石點載荷強度測定方法； 第1 4 部分：巖石膨脹率測定方法； 第1 5 部分：巖石膨脹應力測定方法； 第1 6 部分：巖石耐崩解性指數(shù)測定方法。 本部分是g b t2 3 5 6 1 的第7 部分。 本部分的附錄a 、附錄b 為規(guī)范性附錄。 本部分由中國煤炭工業(yè)協(xié)會提出并歸口。 本部分起草單位：煤炭科學研究總院開采設計研究分院和煤炭科學研究總院檢測研究分院。 本部分主要起草人：齊慶新、李紀青、毛德兵、李宏艷。 煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法 第7 部分：單軸抗壓強度測定及 軟化系數(shù)計算方法 g b t2 3 5 6 1 7 2 0 0 9 1 范圍 g b t2 3 5 6 1 的本部分規(guī)定了煤和巖石單軸抗壓強度測定及軟化系數(shù)計算中涉及的術語和定義、 儀器設備、試件規(guī)格、試驗步驟和數(shù)據(jù)計算。 本部分適用于在實驗室條件下，能夠加工成標準試件的煤及與煤層相關巖層中巖石的單軸抗壓強 度測定和軟化系數(shù)的計算。 2 規(guī)范性引用文件 下列文件中的條款通過g b t2 3 5 6 1 的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文 件，其隨后所有的修改單( 不包括勘誤的內(nèi)容) 或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據(jù)本部分達成 協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本 部分。 g b t2 3 5 6 1 3 2 0 0 9 煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法第3 部分：煤和巖石塊體密度測定方法 3 術語和定義 下列術語和定義適用于g b t2 3 5 6 1 的本部分。 3 1 單軸抗壓強度u n i a x i a lc o m p r e s s i v es t r e n g t h 在實驗室條件下，煤( 或巖石) 的標準試件在單軸壓縮狀態(tài)下承受的破壞載荷與其承壓面面積的 比值。 3 2 軟化系數(shù)s o f t e n i n gc o e f f i c i e n t 煤( 或巖石) 飽和水試件的單軸抗壓強度與干燥試件或自然含水狀態(tài)試件單軸抗壓強度的比值。 4 儀器設備 4 1 加工機械 鉆石機、鋸石機、磨石機或磨床。 4 2 檢驗工具 試件檢驗工具如下： a ) 游標卡尺，最小分度值0 0 2m m ； b ) 萬能角度尺、百分表架及百分表； c ) 水平檢測臺。 4 3 設備 4 3 1 材料試驗機 材料試驗機精度應不低于一級。加載范圍應滿足式( 1 ) ： 】 g b t2 3 5 6 1 7 2 0 0 9 1 2 5 聲一 p 。 5 聲一 ( 1 ) 式中： p 。材料試驗機加載范圍的最大值，單位為千牛( k n ) ； 聲預計試件的最大破壞載荷，單位為千牛( k n ) 。 4 3 2 電液伺服試驗機 電液伺服試驗機的精度應不低于一級，并能夠以0 5m p a s 1 0m p a s 的速率加載。 4 4 儀器 普通材料試驗機升級改造中可選配如下儀器； a ) 載荷傳感器； b ) 計算機數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)； c )可采用其他設備和儀器，但精度等級不應低于本部分的相應規(guī)定。 5 試件規(guī)格 5 1 標準試件規(guī)格 標準試件宜采用直徑為( 5 0 1 2 ) m m 的圓柱體，高徑比為( 2 士0 2 ) ，高徑比小于2 時，應考慮對試驗 結(jié)果的影響。如沒有條件加工圓柱體試件時，可采用5 0m i n x5 0m m 1 0 0m m 的方柱體。對于礫巖 等特大顆粒巖石，試件尺寸應放大，其直徑應大于巖石最大顆粒尺寸的1 0 倍，高徑比保持為( 2 士0 2 ) 。 由于特殊原因( 例如，巖石松軟) 不能制取標準試件時，應在試驗結(jié)果中加以說明。 5 2 加工精度及檢查方法 5 2 1 試件兩端面不平行度不應大于0 0 5m m 。把試件放在水平檢測臺上，邊移動邊用百分表測定 試件的高度，其最大值和最小值的偏差應控制在0 0 5m m 以內(nèi)。把試件上下顛倒，重復以上操作。其 檢查方法見圖1 。 1 百分表； 2 試件； 3 水平檢測臺； 4 百分表架。 圖1試件端面不平行度檢查方法圖 5 2 2 試件上、下端直徑偏差不應大于0 3m m 。 5 2 3 試件表面應光滑，并應避免因不規(guī)則表面而產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象。 5 2 4 軸向偏差不應大于0 2 5 。將試件立放在水平檢測臺上，用萬能角度尺緊貼試件垂直側(cè)邊，測 定其軸向偏斜角度，最大值應小于0 2 5 。，見圖2 。 2 g b t2 3 5 61 7 2 0 0 9 1 水平檢測臺； 2 試件 3 萬能角度尺。 圖2 試件軸向偏差檢查方法圖 5 3 試件數(shù)量 每種狀態(tài)下同一層煤或巖石試件的數(shù)量不應少于三個。 5 4 試件含水狀態(tài) 測定時可根據(jù)需要，選擇下列各種含水狀態(tài)的試件： 5 4 1 自然含水狀態(tài)：試件制備后，室溫條件下，放在底部有水的干燥器內(nèi)1d 2d ，以保持一定的濕 度，但試件不應接觸水面。 5 4 2 干燥狀態(tài)：將試件在1 0 5 1 1 0 下干燥2 4h 。 5 4 3 飽和水狀態(tài)：按照g b t2 3 5 6 1 3 2 0 0 9 中3 3 2 3 3 6 進行水飽和處理。 5 4 4 其他含水狀態(tài)按委托單位的要求確定，但在試驗報告中應加以說明。 6 試驗步驟 6 1 測定前核對煤樣、巖樣的名稱及其編號，對試件顏色、顆粒、層理、節(jié)理、裂隙、風化程度、含水狀態(tài) 以及加工過程中出現(xiàn)的問題等進行描述，并填人記錄表內(nèi)，見附錄a 。 6 2 檢查試件加工精度并填人記錄表內(nèi)： a ) 直徑量測：在試件的上下端面附近以及中央附近的斷面，測定相互垂直的兩個方向的直徑，取 其算術平均值為試件的直徑； b ) 高度量測：高度應在試件的過中心軸的兩個相交的平面內(nèi)各取兩點，測定兩個高度值，取其算 術平均值作為試件的高度。 6 3 選擇材料試驗機時應符合4 3 1 。 6 4 開動材料試驗機，使其處于工作狀態(tài)。將試件置于材料試驗機承壓板中心，調(diào)整球形座，使試驗 機、上下承壓板、試件三者中心線成一直線，并使試件上下面受力均勻。試件為脆性巖石時，應加設保護 裝置。 6 5 以0 5m p a s 1 0m p a s 的速度加載直至破壞。如遇到軟巖石時，應選用小量程的試驗機，并 應適當放慢加載速度；如用電液伺服試驗機，應選用較小的加載速度。 6 6 如采用電液伺服試驗機進行試驗，或者采用計算機數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)( 自動檢測系統(tǒng)) ，此時應將 該系統(tǒng)調(diào)整至工作狀態(tài)，并按上述加載速度連續(xù)加載直至試件破壞。當峰值出現(xiàn)后，繼續(xù)測3s 5s 后 關機；如無峰值時，則至軸向應變達1 5 2 0 時關機。 6 7 記錄破壞載荷以及加壓過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象，并對破壞后的試件進行描述或攝影。非干燥狀態(tài)試件 破壞后，應立即取出部分碎塊用塑料袋封存，盡快測定其含水率，必要時應測定干塊體密度，并填人記錄 表內(nèi)。 3 g b t2 3 5 6 1 7 2 0 0 9 7 數(shù)據(jù)計算 7 1 計算單軸抗壓強度 試件單軸抗壓強度按式( 2 ) 計算： r 。一去1 0 式中： r 。試件單軸抗壓強度，單位為兆帕( m p a ) ； p 試件破壞載荷，單位為千牛( k n ) ； f 試件初始承壓面積，單位為平方厘米( e r a 2 ) 。 計算結(jié)果取三位有效數(shù)字，試驗報告中列出每個試件的測值。 7 2 計算軟化系數(shù) 軟化系數(shù)計算按式( 3 ) 和式( 4 ) ： k l - = 巧r b k 2 一； ( 4 ) “2 式中： k ，干燥試件的軟化系數(shù)； k z 自然含水狀態(tài)試件的軟化系數(shù)； r - 水飽和試件的單軸抗壓強度，單位為兆帕( m p a ) ； r 。干燥試件的單軸抗壓強度，單位為兆帕( m p a ) ； r ：自然含水狀態(tài)試件的單軸抗壓強度，單位為兆帕( m p a ) ； k 。、k z 值取到小數(shù)點后兩位。 7 3 采用數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)計算測試結(jié)果 計算機數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)可自動根據(jù)測試時采集的測試數(shù)據(jù)，給出試件破壞時的最大載荷數(shù)值，按 已輸入系統(tǒng)中的式( 2 ) 、式( 3 ) 、式( 4 ) 及該試件的基本參數(shù)進行計算，并以表格形式打印出該試件的單軸 抗壓強度、軟化系數(shù)及相關的參數(shù)( 試件初始直徑、高度、承壓面積、含水狀態(tài)，試驗機加載速率等) 。單 軸抗壓強度測定記錄表見附錄a ，軟化系數(shù)記錄表見附錄b 。 附錄a ( 規(guī)范性附錄) 單軸抗壓強度測定記錄表 g b t2 3 5 6 1 7 2 0 0 9 送樣單位：采樣地點： 測定日期 試件描述試件尺寸m m 試件破壞抗壓含 煤巖樣送樣 采樣深度 試 試件 面積 載荷強度 水 ( 距地表一m 件 測測 含水 直 備注 編號 名稱 編