ICS73-010 D04 中华人民共和国国家标准 GB/T23561.15—2010 煤 和岩石物理力学性质测定方法 第15部分:岩石膨胀应力测定方法 Methodsfordeterminingthephysicalandmechanicalpropertiesofcoalandrock— Part15:Methodfordeterminingtheswellingstressofrock 2010-09-26发布 2011-02-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布前 言 GB/T23561《煤和岩石物理力学性质测定方法》按部分发布,分为16个部分: ———第1部分:采样一般规定; ———第2部分:煤和岩石真密度测定方法; ———第3部分:煤和岩石块体密度测定方法; ———第4部分:煤和岩石孔隙率计算方法; ———第5部分:煤和岩石吸水性测定方法; ———第6部分:煤和岩石含水率测定方法; ———第7部分:单轴抗压强度测定及软化系数计算方法; ———第8部分:煤和岩石变形参数测定方法; ———第9部分:煤和岩石三轴强度及变形参数测定方法; ———第10部分:煤和岩石抗拉强度测定方法; ———第11部分:煤和岩石抗剪强度测定方法; ———第12部分:煤的坚固性系数测定方法; ———第13部分:煤和岩石点载荷强度指数测定方法; ———第14部分:岩石膨胀率测定方法; ———第15部分:岩石膨胀应力测定方法; ———第16部分:岩石耐崩解性指数测定方法。 本部分是GB/T23561的第15部分。 本部分的附录A为规范性附录。 本部分由中国煤炭工业协会提出并归口。 本部分起草单位:煤炭科学研究总院开采设计研究分院和煤炭科学研究总院检测研究分院。 本部分主要起草人:齐庆新、李纪青、毛德兵、傅京昱、张学亮。 ⅠGB/T23561.15—2010 煤和岩石物理力学性质测定方法 第15部分:岩石膨胀应力测定方法 1 范围 GB/T23561的本部分规定了岩石膨胀应力测定所涉及的术语和定义、仪器设备、试件规格、测定 步骤和数据计算。 本部分适用于岩石的侧向约束膨胀应力测定,其中平衡加压法适用于有衬砌状态下围岩膨胀应力 的测定,压力恢复法适用于矿山巷道底臌膨胀应力的测定。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过GB/T23561的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文 件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成协 议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本部分。 GB/T23561.6—2009 煤和岩石物理力学性质测定方法 第6部分:煤和岩石含水率测定方法 3 术语和定义 下列术语和定义适用于GB/T23561的本部分。 3.1 岩石膨胀应力 swellingstressofrock 岩石试件遇水后为保持体积不变所需的单位面积上的压力。 4 仪器设备 仪器设备主要有: a) 膨胀应力测定仪,见图1; 1———横梁; 2———立柱; 3———接头;4———压力传感器; 5———上压板; 6———金属透水板;7———风干透水板; 8———滤纸; 9———试件;10———金属套环; 11———调整件; 12———容器。 图1 膨胀应力测定仪示意图 1GB/T23561.15—2010 b) 压力传感器; c) 应变仪; d) 千分表及磁性表座; e) 测量平台; f) 干湿温度计。 5 试件规格 5.1 试件规格 试件可根据膨胀仪水盒规格加工。标准试件采用圆柱体,高度宜为20mm±0.2mm,径高比等于 或大于2.5,高度大于岩石最大颗粒直径的10倍,端面不平行度应小于0.05mm。 5.2 试件数量 每种状态下同一层岩石的试件数量一般应不少于3个。 5.3 试件含水状态 试件应在现场采取,并保持天然含水状态;不应采用爆破法或湿钻法取样,试件应采用干法加工,加 工过程中天然含水率的变化不宜超过1%。 6 测定步骤 6.1 平衡加压法 6.1.1 在膨胀仪水盒的试件环内壁涂上凡士林油,再将试件放入试件环中,在试件两端均放置滤纸和 风干透水板,顶部放上金属透水板,并将水盒置于膨胀应力测定仪底座上。 6.1.2 在加载杆上安装压力传感器并连接应变仪。 6.1.3 转动膨胀应力测定仪加载手轮,给试件施加0.01MPa的压力,使仪器各部分接触,不应出现偏 心载荷,然后将压力减到0.001MPa。 6.1.4 安装千分表,记录千分表初始读数和应变仪初始读数με0,填入记录表内,见附录A。 6.1.5 分3次或4次向水盒注入蒸馏水使空气逐步排出,水面高过试件5mm。 6.1.6 观察千分表读数,每当变化值超过0.001mm时,转动膨胀应力测定仪手轮,给试件施加压力至 千分表恢复初始读数,使试件体积在整个试验过程中始终保持不变。 6.1.7 在试验开始的1h内,每隔10min记录1次应变仪读数;1h后,每隔1h记录1次应变仪读数; 12h后,每隔2h记录1次应变仪读数,直到连续3次应变仪读数相同为止,可认为稳定并记录应变仪 的最大读数με。每次都应在千分表恢复初始读数状态下测取应变仪读数。 6.1.8 测定膨胀应力最大时试件的含水率。测定方法按GB/T23561.6—2009进行。 6.1.9 测定过程中,应保持水位不变,水温变化不应大于2℃。试验结束后,应描述试件表面的泥化和 软化现象。 6.2 压力恢复法 6.2.1 按6.1.1~6.1.5进行。 6.2.2 在试验开始的1h内,每隔10min记录1次千分表读数;1h后,每隔1h记录1次千分表读数; 12h后,每隔2h记录1次千分表读数,直到连续3次读数差小于0.001mm时,可认为稳定并读取千 分表的最大读数。 6.2.3 转动膨胀应力测定仪加载手轮,给试件施加载荷,同时观察千分表,使其恢复初始读数,试件恢 复浸水前的高度,并读取应变仪读数με。 6.2.4 其余步骤按6.1.8和6.1.9进行。 7 数据计算 7.1 测定结果按式(1)计算: 2GB/T23561.15—2010 P=(με-με0)×C F…………………………(1) 式中: P———试件浸水后的最大膨胀应力,单位为兆帕(MPa); με———试件膨胀稳定后的应变仪读数; με0———应变仪初始读数; C———压力传感器标定值,单位为牛(N); F———试件面积,单位为平方毫米(mm2)。 7.2 计算值取3位有效数字。 7.3 绘制膨胀应力与时间的关系曲线。GB/T23561.15—2010 GB/T23561.15—2010 附 录 A (规范性附录) 岩石膨胀应力测定记录表 送样单位: 采样地点: 测定日期: 采样时间: 标定系数 C= 岩样 编号岩石 名称试件 编号试件含 水状态试件规格 膨胀试验 直径 ϕ mm高 H mm面积 F mm2时间 h应变仪 读数膨胀 应力 MPa千分表 读数 mm平均膨 胀应力 MPa备注 试验: 计算: 校核: 0102 — 51 . 16532T / BG