某高速公路岩石单轴抗压强度结果的不确定度评定

秦应洁

(湖北省地质局 武汉地质工程勘察院,湖北 武汉 430051)

某高速公路岩石单轴抗压强度结果的不确定度评定

秦应洁

(湖北省地质局 武汉地质工程勘察院,湖北 武汉 430051)

依据JTG E41—2005《公路工程岩石试验规程》,结合工程项目实例,对岩石单轴抗压强度进行了试验,对试验结果采用JJF 1059—2012《测量不确定度评定与表示》进行分析与评定,了解测试中造成误差的因素，结果显示影响该项目单轴抗压强度试验的主要因素来源于样品的不均匀性和压力试验机的测量。

岩石;单轴抗压强度;不确定度

由于多数构筑物均以岩石基础为持力层,岩石单轴抗压强度试验是反映岩块基本力学性质的一个重要参数,对岩石地基进行准确的力学性质分析显得尤为重要。本文通过某高速公路项目,对其单轴抗压强度值及其他相关参数进行不确定度分析评定,检验本次岩石单轴抗压强度的检测结果。

1 试件制备及测试

按JTG E41—2005《公路工程岩石试验规程》岩石取样要求,采用圆柱体试件,直径为(50±2)mm、 径高比1∶2。试件上、下端面应平行和磨平,试件端面的平面度公差应<0.05 mm,端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过0.25°[1]。利用游标卡尺对试件直径、高度进行测量。

将制备合格的试样放置试验机承压板中央,对正上下承压板,并不得偏离中心。以0.5～1.0 MPa/s的速率进行加荷直至破坏,记录破坏荷载及描述加载过程、试件破坏后的现象。抗压试件试验的最大荷载记录以N为单位,精度1%。依照JTG E41—2005《公路工程岩石试验规程》,岩石单轴抗压强度:

式中:R——岩石的抗压强度(MPa );P——试件破坏时的荷载(N);A——试件的截面积(mm2)。

2 实例

试件取样来自某高速公路,属巫山山系荆门分支余脉和武陵山系石门分支余脉向江汉平原延伸的过渡地带。岩面常见有白云石粉及纵横交叉的刀砍状溶隙,裂隙面可见方解石细脉充填。为浅灰色、青灰色厚层块状白云质灰岩,层厚大,细晶结构,块状构造,致密坚硬。

本次试验共进行了10组样品的测试,试块单轴抗压强度的平均值为:

试验标准差为:

表1 饱和灰岩单轴抗压强度值统计表

饱和抗压强度值介于53.6～66.9 MPa之间,硬质岩。离散系数为0.50,Rmax-Rmin=13.3 MPa,测量值稍分散。试件以劈裂、椎体破坏为主。

3 测量不确定度分量

本次单轴抗压强度测量选用1级试验机进行试验,其最大允许示值误差为±1.0%。试验机借助0.3级校准仪进行校验,最大允许误差为±0.3%,试验压力机满足JJG 157—2008 《非金属拉力、压力和万能试验机检定规程》要求。游标卡尺最大量程150 mm,允许误差为±0.03 mm。本次游标卡尺、量块的测量均以JJG 30—2012 《通用卡尺检定规程》、JJG 146—2003《量块检定规程》为标准进行。同时压力机试验速率的偏差、试验机的分辨率、试验环境变化引起的不确定度及试验环境温度的不确定度此处评定中均忽略不计[2]。

(2) 量块测量的相对标准不确定度。本测量不确定度主要来源于量块长度尺寸的不确定度,包括直径长度不确定度urel(r)和高度长度的不确定度urel(h)。依照《量块检定规程》,测量用的量块的不确定度不大于(0.10μm+1×1×10-6L)(L为测量长度),包含因子为2.58。故直径测量的标准不确定度urel(r)为:

同理,高度测量的标准不确定度为urel(h):

其合成标准不确定度为:

(3) 压力试验机的相对标准不确定度有仪器的校准不确定度u1rel(f)和仪器的测量不确定度u2rel(f)[3]。

仪器校准的不确定度U95=0.3%,其标准不确定度:

仪器测量的标准不确定度:

合成标准不确定度为:

(4) 数字修约的相对标准不确定度u1rel(δ)。抗压强度的修约间隔设为0.1 MPa,则其修约误差的绝对值为0.05 MPa。

标准不确定度:

(5) 样品不均匀性的相对标准不确定度:

合成相对标准不确定度:

=2.98%

4 结论

通过不确定度分析,可以发现影响该项目单轴抗压强度试验的主要因素来源于样品的不均匀性和压力试验机的测量。为避免该误差对试验结果的影响,应按规范要求取足样品数,并及时密封送检,试验室做好试件的选样、制备、加工;对试验压力机按规定周期进行校准,在样品测试中规范操作,这些措施将最大限度降低误差的引入,保证试验的准确性。

致谢：本文获湖北省地质局武汉地质工程勘查院工程师罗顺林先生大力帮助，谨此致谢！

[1] JTG E41—2005,公路工程岩石试验规程[S].

[2] 林善伟 .岩石单轴抗压强度测量结果的不确定度评定[J].福建交通科技,2013(5):77-78.

[3] 温广翔.混凝土抗压强度检测结果的不确定度评定[J].内江科技,2009(7):102.

(责任编辑：陈姣霞)

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

秦应洁(1963-),男,工程师,工业分析、岩土工程专业,从事岩土工程测试、浅层地温能资源利用技术研究。E-mail:14295375@qq.com

P642

A

1671-1211(2015)03-0327-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503019

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150422.1107.021.html 数字出版日期:2015-04-22 11:07