岩石强度的回弹测试现状分析

摘要：随着工程建设的快速发展，很多估测岩石强度的测试方法开始被运用，其中岩石回弹试验具有易操作、时间短、可携带、费用低、可靠性高等优点，被广泛的投入到科学研究之中。岩石回弹试验用于估测岩石强度，对于特殊环境复杂地形岩土工程质量的综合评价具有重要的意义，是岩石力学试验重点探究的方向。分析了当前岩石强度的回弹测试研究面临的一些问题。

关键词：岩土工程；岩石回弹法试验；现状分析

回弹仪发明于瑞士的施密特，具有便携、简单、成本低等优点，起初用来快速检测混凝土强度，关于岩石回弹试验的开展，自20世纪60年代初开始渐渐普及。岩石回弹的快速发展，对于岩土工程的建设开发以及岩石力学的科学研究都具有重大的意义。通过对岩石回弹试验估测岩石强度的现状分析，岩石回弹试验也存在一些问题，这些问题的解决对岩土工程建设的质量问题的检测有着重要的影响。

1岩石强度的回弹测试研究现状

岩石的种类繁多，不同岩石的致密性和硬度等方面都存在着差异性。利用回弹仪测量岩石回强度，需要从不同型号的回弹仪中选出合适的测量仪器，不同回弹仪标称动能不同，有的适合体积较大的试验试样，有的适合体积小的试验试样，另外能量大的回弹仪对硬度小的岩石试样可能存在损害现象，影响检测强度的准确性。导致岩石强度的检测的影响因素主要包括环境因素和人为因素，比如岩石试样的含水率、风化程度及致密性等，含水率或风化程度越高，回弹测得岩石强度就越低，致密性越高，检测的强度越大。其次是岩石回弹试验时人为操作不规范导致，比如岩石回弹试验时，弹击杆要与试样表面垂直，岩石测量时应放在刚性底座上，不然会影响测量结果。岩石回弹测试方法的差异性也是一个重要的问题，例如，混凝土测量要求是16个点，而岩石的回弹次数，根据国内外文献可知，有测量10个、15个点的居多，并且不同机构岩石回弹值的计算方法也存在差异，不同的测试方案以及计算方法对于试验的结果存在着一些影响。岩石回弹与岩石力学参数的函数关系换算也存在着不足之处，岩石试样的种类差别较大，不同的换算关系可能存在着一些差异，没有统一的标准方案，对于岩石强度的测量结果可能不是很准确。

2岩石强度的回弹测试研究应用分析

2.1不同型号回弹仪的差异性。回弹仪根据标称能量分为轻型回弹仪、中型回弹仪、中重型回弹仪和重型回弹仪，目前实验室常用的是轻型回弹仪和中型回弹仪，两种回弹仪能量有一定的差别，选择合适的回弹仪对于岩石的质量评价具有一定的保障，岩石的种类很好，有的岩石硬度较大，有的硬度极小，能量大的回弹仪适合体积大、硬度高的岩石，能量小的回弹仪适合体积小、硬度低的岩石试样，根据研究岩石试样的不同，合理的选择适宜的回弹仪，对于岩石强度的估测的准确度具有一定的可靠性。另外，回弹仪也要满足试验标准，在洛氏硬度为一定值的钢砧上的率定值应满足要求，否则回弹仪不具备实验室测量的标准，需要进行检修。2.2控制好试验过程中的不利因素。岩石回弹试验存在的影响因素主要包括环境因素和人为因素，环境因素包括含水率、风化程度等因素，根据试验开展的要求进行分析，有些试验需要在岩石干燥的状态下进行，有些是在岩石含水饱和的状态下进行，实验过程中应该控制好岩石的含水率，否则影响试验结果，对于岩石风化程度的影响，根据自身试验的要求，尽可能的排除实验过程中不利因素的影响，对于试验结果的可靠性具有重要的意义。人为因素主要包括试样的人为损坏，进行岩石回弹试验时，操作不规范导致，对岩石试样的取放应当合理，尽量轻拿轻放，放置岩石破损或者出现内部裂纹等情况，肉眼可能难检测这种问题，将会影响试验的测量结果，在进行岩石回弹试验时，根据待测岩石的表面特性，主要有平面和曲面两种类别，回弹仪的弹击杆应当与待测试样表面垂直，否则会导致回弹的结果不准确，存在一定的偏差。这部分因素主要包括准备工作和试验开展阶段，对各个环节做好相应的准备工作，确保试验的开展的顺利性和准确性。2.3岩石回弹试验的测试方法。岩石回弹试验的测试方法根据岩石的形状、尺寸、以及硬度等级不同而存在着差异，对于标准实验室试样体积较小，若待测岩石的硬度等级较低，则不适合采用同一测点连续撞击的方法，对岩石的损害较大，可能会使得岩石产生微细裂纹或者崩坏，影响试验的顺利进行。岩石试样上测点的划分也存在着差异，根据岩石试样的形状尺寸，圆柱体试样有的在上下地面进行回弹试验、有的在侧面进行回弹试验，测区分布的情况不同，测点根据测区的不同而存在差异，对于长方体的待测岩石试样，试验过程相对简单，测点测区均分布在各个面上，例如混凝土的测区分布情况。对于测点的数量，国际上主要有回弹10次、回弹15次和回弹20次，混凝土规范则是回弹16次，根据待测试样的种类存在差异性，回弹次数应当进一步考虑。对于岩石回弹值的计算方法，混凝土采用的计算方法是回弹16次，去掉3个最大值和3个最小值，剩余的回弹值求平均数为岩石回弹值，而国际岩石力学研究学对于岩石的研究采用的方法是某个测区内记录20个回弹值，每两个回弹点间距不小于弹击杆直径，然后取10个较大值平均值为回弹值，美国材料与实验协会采用的方法是某个测区内记录10个回弹值，每两个回弹点间距不小于弹击杆直径，然后取10个值的平均值，对于10个数据中若有数据比平均值大7个点便舍去，然后对剩下的值求平均值为回弹值，美国垦务局采用的计算方法是在每个表面不同位置记录10个回弹值，去掉五个最低值然后取平均值为回弹值，还有其他学者或者权威机构采用的计算方法，这些计算方法存在着差异性，试验的开展需要验证这些方法的可行性。对于岩石回弹试验的测试方法，主要包括弹击杆撞击次数、测区划分、以及计算方法等，试验的开展应当将这些方面进行综合考虑，确保试验的可靠性。2.4岩石回弹试验相关拟合曲线。岩石回弹主要测量岩石的强度，对于一些常见的岩石力学基本参数，包括单轴抗压强度值、点荷载等之间的经验关系确立，对于岩石力学的研究具有重要的意义。自回弹仪用于检测岩石强度以来，众多学者均具有一定的研究成果，国外学者首先提出了岩石回弹和岩石的抗压强度相关具有相关性，之后部分学者对岩石回弹值与杨氏模量的相关性进行研究，证明了两者具有很高的相关系数，部分学者利用施密特数计算无侧限抗压强度的经验公式，并验证了它的可行性，对于岩石回弹值与其他岩石指标性质之间的相关性的分析研究的到了很好的开展，后来也有学者对回弹数与冲击强度指数、耐久性指数和p波速的关系研究进行了分析，并验证了其可靠性，对岩石回弹值和点荷载之间的关系研究，并拟合经验公式曲线，验证试验的可靠性。国内部分学者采用数理统计方法和灰色系统理论关联度分析法对岩石回弹试验得到的数据分布特征进行了分析，并结合工程实践对岩石钻速进行可分析，证实了回弹值与岩石钻速有着良好的关系。后来部分学者研究了并得出了用回弹值与岩石完整性系数来评价岩石质量的关系公式，并验证了其可靠性。部分学者采用采用声波-回弹综合法对岩石缺陷进行检测，证实了该方法具有可行性，且测试方便、快速，对试样无损伤，得到较为可靠的测强曲线。对于岩石回弹值与单轴抗压强度值的经验公式主要有线性关系、指数关系两种类别，试验过程中岩石种类的差异性是导致结果不同的主要因素之一。

3结论

利用岩石回弹试验测试方法来估算岩石的强度值对于岩土工程的科学研究具有重要意义。岩石回弹试验的开展包含众多环节，包括岩石试样种类的选取与加工、岩石回弹测试方法的制定、试验数据分析方法等，每一环节得到的试验结论都应当多角度的进行分析和验证。岩石试验过程中不利因素的影响较多，试验的开展尽量避免这些因素的影响，对于试验结果的准确性具有一定的实际意义。试验根据自身研究试样的特性，选择合适的回弹仪是试验进行顺利的基础，另外要根据试样的尺寸特点，制定合适的测试方法，确保测得结果离散型低，回弹值可靠的优点。岩石回弹试验的开展，我们仍需要制定更加深入、更加完善的方案去开展研究。随着科学技术的快速发展，用于岩石强度估测的新工具、新技术和新方法将会被采用，岩石强度的估测也将更加准确可靠，科学的创新与进步将会推动岩土工程建设的飞速发展。

参考文献

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作者:王凯笛 单位:合肥工业大学