巖石單軸抗壓強度 風(fēng)化系數(shù)檢測

　　目前，旋挖鉆機破碎巖石的方法主要是機械破碎。機械破碎是對巖石施加性質(zhì)不同的外加集中機械載荷，使巖石的一部分從整體離下來。機械破碎對巖石的破碎，在很大程度上，取決于巖石自身的物理力學(xué)性質(zhì)，尤其是與機械破碎有關(guān)的巖石的主要力學(xué)性質(zhì)。決定巖石破碎難易程度的基本巖石性質(zhì)有：巖石的強度（或硬度）、彈性、脆性等。

　　作為巖石強度的重要指標(biāo)（其他指標(biāo)將另發(fā)文討論），抗壓強度與巖石的可鉆性存在直接關(guān)系，強度越大，可鉆性越低。而長期以來，由于各種原因，在用戶承接工程時，難免遇到地質(zhì)資料不完整的情況，有些資料中未能提供巖石強度數(shù)據(jù)。如何通過巖石的承載力特指標(biāo)來確定其抗壓強度，從而更準(zhǔn)確地判斷旋挖鉆機對工程的適應(yīng)性以及施工效率呢？巖石的單軸抗壓強度是什么？巖體的承載力特征值是什么？

　　概念1：單軸抗壓強度

　　巖石的單軸抗壓強度，是指試樣只在一個方向受壓時所得的極限破壞強度，也就是說將巖石試樣放在壓力機的上下壓板之間進(jìn)行加壓，直至試樣被壓壞時測得的壓力強度值。其測定一般使用單軸抗壓強度儀器來進(jìn)行。

　　R=F/A式中：

　　Rmdash;mdash;試件單軸抗壓強度（單位MPa，兆帕）；

　　Fmdash;mdash;試件壓破時的總壓力（單位：N，牛）；

　　Amdash;mdash;試件面積（單位：mm2，平方毫米）。

　　概念2：承載力

　　顧名思義，地基的承載力就是地基土對上部結(jié)構(gòu)的承載能力。其中極限承載力是在荷載作用下達(dá)到破壞狀態(tài)之前或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形時所對應(yīng)的較大荷載；承載力特征值，是極限承載力除以安全系數(shù)后的承載力值。單位為帕Pa（或千帕kPa）工程地質(zhì)勘察報告等資料中所提供的承載力數(shù)據(jù)一般均為地質(zhì)層的承載力特征值。根據(jù)《GB建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》5.2.6條：

　　對于完整、較完整、較破碎的巖石地基承載力特征值可按巖基載荷試驗方法確定；對破碎、極破碎的巖石地基承載力特征值，可根據(jù)平板載荷試驗確定。對完整、較完整和較破碎的巖石地基承載力特征值，也可根據(jù)室內(nèi)飽和單軸抗壓強度按下式進(jìn)行計算：fa=psi;rtimes;frk

　　式中：famdash;mdash;巖石地基承載力特征值(kPa)；frkmdash;mdash;巖石飽和單軸抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；psi;rmdash;mdash;折減系數(shù)。根據(jù)巖體完整程度以及結(jié)構(gòu)面的間距、寬度、產(chǎn)狀和組合，由地方經(jīng)驗確定。無經(jīng)驗時，對完整巖體可取0.5；對較完整巖體可取0.2～0.5；對較破碎巖體可取0.1～0.2。

　　規(guī)范條文說明中指出，對完整、較完整和較破碎的巖體可以取樣試驗時，可以根據(jù)飽和單軸抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，乘以折減系數(shù)確定地基承載力特征值。顯然，越完整、折減越少；越破碎，折減越多。由于情況復(fù)雜，折減系數(shù)的取值原則上由地方經(jīng)驗確定。

　　從上述條文來看，巖石的承載力通過荷載試驗獲得的數(shù)據(jù)是相對*準(zhǔn)確的。而通過公式計算承載力的話則還需要了解巖石的破碎程度，如：裂隙寬度、裂隙間距等等，按此完整程度取折減系數(shù)，計算出其承載力特征值。

　　只要知道巖體的承載力特征值，根據(jù)巖體的破碎情況，就可以通過下式計算出巖石的承載力。即：frk=fa/psi;r從公式中可以看出，巖石的承載力特征值與其抗壓強度呈正相關(guān)關(guān)系。即在同等破碎程度條件下，巖石的抗壓強度越大，其承載能力越好；而承載力特征值越大，說明巖石的抗壓強度越高。

　　在實際設(shè)計中，設(shè)計部門為了安全起見，會將上述折減系數(shù)降低一個評級采用。對于中等風(fēng)化巖石，對應(yīng)著上述條文的折減系數(shù)是0.2～0.5，操作中則按照0.1～0.2取值。即，巖石的單軸抗壓強度大約5～10倍于其承載力特征值。

　　而根據(jù)《FD003-2007風(fēng)電機組地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)定（試行）》第6.2.6條：地基巖體承載力特征值可根據(jù)巖石飽和單軸抗壓強度、巖體結(jié)構(gòu)和裂隙發(fā)育程度，按表6.2.6做相應(yīng)折減后確定；對極軟巖可通過三軸壓縮試驗或現(xiàn)場載荷試驗確定其承載力特征值。;

　　從上述規(guī)定中，可知巖石的單軸抗壓強度與其承載力特征值則為5～20倍的關(guān)系，該方法與《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中所列公式大同小異，均為通過系數(shù)來對承載力和巖石抗壓強度進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

　　通過上述兩條規(guī)范條文，可發(fā)現(xiàn)巖體承載力特征值與巖石單軸抗壓強度存在一個折減系數(shù)的關(guān)系。而兩個規(guī)范對折減系數(shù)的取值相差較大，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中取值范圍為0.1～0.5，而《風(fēng)電機組地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)定》中的取值范圍則折算為0.05～0.2。

　　我們建議取小值，即0.05，則換算公式為：frkge;20times;fa（kPa）簡言之，巖石的抗壓強度20倍以上于巖石承載力。特別注意：本公式得出的結(jié)果為巖石單軸抗壓強度平均值，而非較大值！