秦應(yīng)潔

(湖北省地質(zhì)局 武漢地質(zhì)工程勘察院,湖北 武漢 430051)

某高速公路巖石單軸抗壓強(qiáng)度結(jié)果的不確定度評(píng)定

秦應(yīng)潔

(湖北省地質(zhì)局 武漢地質(zhì)工程勘察院,湖北 武漢 430051)

依據(jù)JTG E41—2005《公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》,結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)例,對(duì)巖石單軸抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn),對(duì)試驗(yàn)結(jié)果采用JJF 1059—2012《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》進(jìn)行分析與評(píng)定,了解測(cè)試中造成誤差的因素，結(jié)果顯示影響該項(xiàng)目單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的主要因素來源于樣品的不均勻性和壓力試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量。

巖石;單軸抗壓強(qiáng)度;不確定度

由于多數(shù)構(gòu)筑物均以巖石基礎(chǔ)為持力層,巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)是反映巖塊基本力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù),對(duì)巖石地基進(jìn)行準(zhǔn)確的力學(xué)性質(zhì)分析顯得尤為重要。本文通過某高速公路項(xiàng)目,對(duì)其單軸抗壓強(qiáng)度值及其他相關(guān)參數(shù)進(jìn)行不確定度分析評(píng)定,檢驗(yàn)本次巖石單軸抗壓強(qiáng)度的檢測(cè)結(jié)果。

1 試件制備及測(cè)試

按JTG E41—2005《公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)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(yīng)平行和磨平,試件端面的平面度公差應(yīng)<0.05 mm,端面對(duì)于試件軸線垂直度偏差不應(yīng)超過0.25°[1]。利用游標(biāo)卡尺對(duì)試件直徑、高度進(jìn)行測(cè)量。

將制備合格的試樣放置試驗(yàn)機(jī)承壓板中央,對(duì)正上下承壓板,并不得偏離中心。以0.5～1.0 MPa/s的速率進(jìn)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(xiàn)象?？箟涸嚰囼?yàn)的最大荷載記錄以N為單位,精度1%。依照J(rèn)TG E41—2005《公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》,巖石單軸抗壓強(qiáng)度:

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

2 實(shí)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(xì)脈充填。為淺灰色、青灰色厚層塊狀白云質(zhì)灰?guī)r,層厚大,細(xì)晶結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,致密堅(jiān)硬。

本次試驗(yàn)共進(jìn)行了10組樣品的測(cè)試,試塊單軸抗壓強(qiáng)度的平均值為:

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為:

表1 飽和灰?guī)r單軸抗壓強(qiáng)度值統(tǒng)計(jì)表

飽和抗壓強(qiáng)度值介于53.6～66.9 MPa之間,硬質(zhì)巖。離散系數(shù)為0.50,Rmax-Rmin=13.3 MPa,測(cè)量值稍分散。試件以劈裂、椎體破壞為主。

3 測(cè)量不確定度分量

本次單軸抗壓強(qiáng)度測(cè)量選用1級(jí)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),其最大允許示值誤差為±1.0%。試驗(yàn)機(jī)借助0.3級(jí)校準(zhǔn)儀進(jìn)行校驗(yàn),最大允許誤差為±0.3%,試驗(yàn)壓力機(jī)滿足JJG 157—2008 《非金屬拉力、壓力和萬能試驗(yàn)機(jī)檢定規(guī)程》要求。游標(biāo)卡尺最大量程150 mm,允許誤差為±0.03 mm。本次游標(biāo)卡尺、量塊的測(cè)量均以JJG 30—2012 《通用卡尺檢定規(guī)程》、JJG 146—2003《量塊檢定規(guī)程》為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。同時(shí)壓力機(jī)試驗(yàn)速率的偏差、試驗(yàn)機(jī)的分辨率、試驗(yàn)環(huán)境變化引起的不確定度及試驗(yàn)環(huán)境溫度的不確定度此處評(píng)定中均忽略不計(jì)[2]。

(2) 量塊測(cè)量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。本測(cè)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(guī)程》,測(cè)量用的量塊的不確定度不大于(0.10μm+1×1×10-6L)(L為測(cè)量長度),包含因子為2.58。故直徑測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度urel(r)為:

同理,高度測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel(h):

其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

(3) 壓力試驗(yàn)機(jī)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度有儀器的校準(zhǔn)不確定度u1rel(f)和儀器的測(cè)量不確定度u2rel(f)[3]。

儀器校準(zhǔn)的不確定度U95=0.3%,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

儀器測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:

(4) 數(shù)字修約的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1rel(δ)?？箟簭?qiáng)度的修約間隔設(shè)為0.1 MPa,則其修約誤差的絕對(duì)值為0.05 MPa。

標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

(5) 樣品不均勻性的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

合成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度:

=2.98%

4 結(jié)論

通過不確定度分析,可以發(fā)現(xiàn)影響該項(xiàng)目單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的主要因素來源于樣品的不均勻性和壓力試驗(yàn)機(jī)的測(cè)量。為避免該誤差對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響,應(yīng)按規(guī)范要求取足樣品數(shù),并及時(shí)密封送檢,試驗(yàn)室做好試件的選樣、制備、加工;對(duì)試驗(yàn)壓力機(jī)按規(guī)定周期進(jìn)行校準(zhǔn),在樣品測(cè)試中規(guī)范操作,這些措施將最大限度降低誤差的引入,保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

致謝：本文獲湖北省地質(zhì)局武漢地質(zhì)工程勘查院工程師羅順林先生大力幫助，謹(jǐn)此致謝！

[1] JTG E41—2005,公路工程巖石試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] 林善偉 .巖石單軸抗壓強(qiáng)度測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定[J].福建交通科技,2013(5):77-78.

[3] 溫廣翔.混凝土抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果的不確定度評(píng)定[J].內(nèi)江科技,2009(7):102.

(責(zé)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(yīng)潔(1963-),男,工程師,工業(yè)分析、巖土工程專業(yè),從事巖土工程測(cè)試、淺層地溫能資源利用技術(shù)研究。E-mail:14295375@qq.com

P642

A

1671-1211(2015)03-0327-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503019

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150422.1107.021.html 數(shù)字出版日期:2015-04-22 11:07