ICS 73. 010 D 04 GP 中华人民共和国国家标准 GB/T 23561.9—2009 煤和岩石物理力学性质测定方法 第9部分：煤和岩石三轴强度及 变形参数测定方法 Methods for determining the physical and mechanical properties of coal and rock-Part 9:Methods for determining the triaxial strength and deformation parameters of coal and rock 2009-12-01实施 2009-04-08发布 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T 23561.9—2009 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：煤和岩石抗剪试验方法； 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9部分。 本部分的附录A、附录B、附录C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。 GB/T 23561.9—2009 煤和岩石物理力学性质测定方法 第9部分：煤和岩石三轴强度及 变形参数测定方法 1范围 GB/T23561的本部分规定了煤和岩石三轴压缩强度及变形参数测定中涉及的术语和定义、主要 仪器设备、试件规格、试验步骤和数据计算。 本部分适用于在实验室条件下，能够加工成标准试件的煤和岩石在轴对称三向应力（o2一:）条 件下，煤和岩石试件强度和变形参数的测定 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 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/T23561.7—2009 煤和岩石物理力学性质测定方法第7部分：单轴抗压强度测定及软化系 数计算方法 GB/T23561.8一2009煤和岩石物理力学性质测定方法第8部分：煤和岩石变形参数测定方法 3术语和定义 下列术语和定义适用于GB/T23561的本部分。 3. 1 三轴压缩试验triaxial compressivetest 在恒定围压（即62一63）下施加轴向压应力直至试件破坏的过程。 3.2 三轴压缩强度 triaxial compressive strength 煤或岩石试件在恒定围压作用下，达到破坏时所能承受的最大压应力 4主要仪器设备 4.1试件加工机械 钻石机、锯石机、磨石机或磨床。 4.2检验工具 试验样品的检验工具如下： a）游标卡尺，最小分度值0.02mm； b）万能角度尺、百分表架及百分表； c）水平检测台。 4.3设备 4.3.1材料试验机 材料试验机精度应不低于一级。加载范围应满足式（1）： 1 GB/T23561.9—2009 1.25pmax<po<5pmax 式中： po——材料试验机度盘最大值，单位为千牛(kN)； pmax—预计试件的最大破坏载荷，单位为千牛（kN）。 试验机附加的三轴压力室及能保持侧向应力稳定的侧向加压装置。压力室内上、下承压板硬度应 不低于HRC58，不平行度应小于0.02mm，两承压板之一应带有球形座。 4.3.2电液伺服三轴试验机 电液伺服三轴试验机的精度应不低于一级，并能够以0.5MPa/s～1.0MPa/s的速率加载。上述 2种试验机可任选一种。 4.4仪器 普通材料试验机升级改造中可选择配备的试验仪器如下： a）油压传感器； b) 静态或动态电阻应变仪，工作频率应不小于2000Hz； c） 其他具有精度为0.001mm的测量变形的装置（如变形传感器及其固定支座）； d）计算机数据采集处理系统。 4.5材料 试验中所需材料如下： 为(120±0.2)2； b) 粘结剂：502胶水、环氧树脂胶或其他类似性能的粘结剂； c) 防潮、防油剂：环氧配胶、聚氯乙烯粘胶或聚乙烯缩醛胶； d) 清洁剂：内酮、纱布、分析纯乙醇和脱脂棉等； e） 防油套：各种能将试件与机油隔开的乳胶套、橡胶套和塑料套等。 5试件规格 5.1试件规格：标准试件采用圆柱体，其直径为承压板直径的（0.98~1.00）倍，取（50±2）mm，高径比 为（2±0.2）。 5.2试件层理一般应同纵向加载方向垂直，其他方向应加以特别说明。 5.3试件数量：每组煤样、岩样至少要选五个试件做不同侧压下的三轴压缩试验。 5.4试件的加工精度及含水状态等应按GB/T23561.7一2009中第5章的规定。 6试验步骤 6.1测定前核对煤、岩样的名称和编号，对试件的颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态、加 载方向以及加工过程中出现的问题等进行描述，并填入记录表内，见附录A。 6.2检查试件加工精度，测量试件的直径和高度并填人记录表内，见附录A。 a）直径量测：直径应在试件的上下端面附近以及中央附近的断面，测定相互垂直的两个方向的直 径，取其算术平均值为试件的直径 b）高度量测：高度应在试件的过中心轴的两个相交的平面内各取两点，测定两个高度值，取其算 术平均值作为试件的高度， 可根据实际情况选定，侧压力等级可按等差级数或等比级数进行选择。 6.4选择材料试验机时应符合4.3.1。 6.5试件安装：拭净上、下垫块端面，将试件置于上、下垫块间，使三者中心成一直线。垫块应按 2 GB/T23561.9—2009 GB/T23561.8一2009中7.4的规定。再将试件与垫块套上防油套，用橡皮筋或密封带等封闭试件，试 件安装见图1。必要时防油套与上，下垫块的接口处可涂上聚氯乙烯粘胶以增强封闭效果。然后将下 部垫块置于压力室底座中心，上好压力室顶盖活塞。再将放好试件的压力室，置于材料试验机上、下加 压板之间，并使压力室轴线与上、下加压板轴线相重合。开动材料试验机，施加0.1kN～0.5kN的压 力，以固定试件。然后打开压力室的排气孔，启动侧压油泵，向压力室注油，边注油边排空气，当压力室 空气排净后紧排气孔。 上垫块； 橡皮筋； 3- 防油胶套； 4- 电阻应变片； 试件； 橡皮筋； 7 下垫块； 8——电阻片引线。 图1试件安装图 6.6加载：轴向加载，使压力稳定在2kN～10kN之间时，再以0.05MPa/s的加载速度施加侧压力至 某一预定侧向压力值，在试验过程中使此侧压力值始终保持恒定，变动范围不应超过选定值的士2%。 此时可调整电阻应变仪读数使之为零，作为应变测量的起始点。然后再以0.5MPa/s～1.0MPa/s的 稳定加载速率施加纵向载荷直至试件破坏，记下破坏载荷值。卸载后取出试件，记录其破坏状况。当有 完整破坏面时，应量测破坏面与最大主应力作用面之间的夹角9见图2，用于检验求得的内摩擦角Φ 02 0 1 图2试件破坏状态 做变形参数试验时，可按一定载荷级测记一次变形值。如用电液伺服岩石三轴试验机或计算机数 据采集处理系统进行试验时，可按上述加载速度一次连续加载直至试件破坏，由其测试系统自动记录测 试数据。三轴压缩试验记录表见附录A。 3