某高速公路巖石單軸抗壓強度結果的不確定度評定

秦應潔

(湖北省地質局 武漢地質工程勘察院,湖北 武漢 430051)

某高速公路巖石單軸抗壓強度結果的不確定度評定

秦應潔

(湖北省地質局 武漢地質工程勘察院,湖北 武漢 430051)

依據JTG E41—2005《公路工程巖石試驗規程》,結合工程項目實例,對巖石單軸抗壓強度進行了試驗,對試驗結果采用JJF 1059—2012《測量不確定度評定與表示》進行分析與評定,了解測試中造成誤差的因素，結果顯示影響該項目單軸抗壓強度試驗的主要因素來源于樣品的不均勻性和壓力試驗機的測量。

巖石;單軸抗壓強度;不確定度

由于多數構筑物均以巖石基礎為持力層,巖石單軸抗壓強度試驗是反映巖塊基本力學性質的一個重要參數,對巖石地基進行準確的力學性質分析顯得尤為重要。本文通過某高速公路項目,對其單軸抗壓強度值及其他相關參數進行不確定度分析評定,檢驗本次巖石單軸抗壓強度的檢測結果。

1 試件制備及測試

按JTG E41—2005《公路工程巖石試驗規程》巖石取樣要求,采用圓柱體試件,直徑為(50±2)mm、 徑高比1∶2。試件上、下端面應平行和磨平,試件端面的平面度公差應<0.05 mm,端面對于試件軸線垂直度偏差不應超過0.25°[1]。利用游標卡尺對試件直徑、高度進行測量。

將制備合格的試樣放置試驗機承壓板中央,對正上下承壓板,并不得偏離中心。以0.5～1.0 MPa/s的速率進行加荷直至破壞,記錄破壞荷載及描述加載過程、試件破壞后的現象?？箟涸嚰囼灥淖畲蠛奢d記錄以N為單位,精度1%。依照JTG E41—2005《公路工程巖石試驗規程》,巖石單軸抗壓強度:

式中:R——巖石的抗壓強度(MPa );P——試件破壞時的荷載(N);A——試件的截面積(mm2)。

2 實例

試件取樣來自某高速公路,屬巫山山系荊門分支余脈和武陵山系石門分支余脈向江漢平原延伸的過渡地帶。巖面常見有白云石粉及縱橫交叉的刀砍狀溶隙,裂隙面可見方解石細脈充填。為淺灰色、青灰色厚層塊狀白云質灰巖,層厚大,細晶結構,塊狀構造,致密堅硬。

本次試驗共進行了10組樣品的測試,試塊單軸抗壓強度的平均值為:

試驗標準差為:

表1 飽和灰巖單軸抗壓強度值統計表

飽和抗壓強度值介于53.6～66.9 MPa之間,硬質巖。離散系數為0.50,Rmax-Rmin=13.3 MPa,測量值稍分散。試件以劈裂、椎體破壞為主。

3 測量不確定度分量

本次單軸抗壓強度測量選用1級試驗機進行試驗,其最大允許示值誤差為±1.0%。試驗機借助0.3級校準儀進行校驗,最大允許誤差為±0.3%,試驗壓力機滿足JJG 157—2008 《非金屬拉力、壓力和萬能試驗機檢定規程》要求。游標卡尺最大量程150 mm,允許誤差為±0.03 mm。本次游標卡尺、量塊的測量均以JJG 30—2012 《通用卡尺檢定規程》、JJG 146—2003《量塊檢定規程》為標準進行。同時壓力機試驗速率的偏差、試驗機的分辨率、試驗環境變化引起的不確定度及試驗環境溫度的不確定度此處評定中均忽略不計[2]。

(2) 量塊測量的相對標準不確定度。本測量不確定度主要來源于量塊長度尺寸的不確定度,包括直徑長度不確定度urel(r)和高度長度的不確定度urel(h)。依照《量塊檢定規程》,測量用的量塊的不確定度不大于(0.10μm+1×1×10-6L)(L為測量長度),包含因子為2.58。故直徑測量的標準不確定度urel(r)為:

同理,高度測量的標準不確定度為urel(h):

其合成標準不確定度為:

(3) 壓力試驗機的相對標準不確定度有儀器的校準不確定度u1rel(f)和儀器的測量不確定度u2rel(f)[3]。

儀器校準的不確定度U95=0.3%,其標準不確定度:

儀器測量的標準不確定度:

合成標準不確定度為:

(4) 數字修約的相對標準不確定度u1rel(δ)?？箟簭姸鹊男藜s間隔設為0.1 MPa,則其修約誤差的絕對值為0.05 MPa。

標準不確定度:

(5) 樣品不均勻性的相對標準不確定度:

合成相對標準不確定度:

=2.98%

4 結論

通過不確定度分析,可以發現影響該項目單軸抗壓強度試驗的主要因素來源于樣品的不均勻性和壓力試驗機的測量。為避免該誤差對試驗結果的影響,應按規范要求取足樣品數,并及時密封送檢,試驗室做好試件的選樣、制備、加工;對試驗壓力機按規定周期進行校準,在樣品測試中規范操作,這些措施將最大限度降低誤差的引入,保證試驗的準確性。

致謝：本文獲湖北省地質局武漢地質工程勘查院工程師羅順林先生大力幫助，謹此致謝！

[1] JTG E41—2005,公路工程巖石試驗規程[S].

[2] 林善偉 .巖石單軸抗壓強度測量結果的不確定度評定[J].福建交通科技,2013(5):77-78.

[3] 溫廣翔.混凝土抗壓強度檢測結果的不確定度評定[J].內江科技,2009(7):102.

(責任編輯：陳姣霞)

Analysis of Evaluation of Uncertainty of Rock UniaxialCompression Strength of Highway

QIN Yingjie

(WuhanInstituteofGeologicalEngineeringExploration,Wuhan,Hubei430051)

Combining the examples in real projects,the paper has measured the uniaxial compressive strength of rocks based on theTestMethodsofRockforHighwayEngineeringJTG E41—2005.Evaluation and Expression of Uncertainty in Measurement JJF1059—2012 are applied to analyze and evaluate the testing results in order to learn the factors causing the deviations in the test.

rock; uniaxial compression strength; uncertainty

2014-10-22;改回日期:2015-01-18

秦應潔(1963-),男,工程師,工業分析、巖土工程專業,從事巖土工程測試、淺層地溫能資源利用技術研究。E-mail:14295375@qq.com

P642

A

1671-1211(2015)03-0327-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503019

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150422.1107.021.html 數字出版日期:2015-04-22 11:07