【摘 要】在地下工程中，岩石单轴抗压强度是地下空间开挖和支护的依据。论文以红柳煤矿顶板为研究对象，基于岩石或混凝土等脆性材料力学测试设备，对天然含水率下砂岩的强度进行了研究，为矿井采场管理或巷道支护提供依据。

　　【关键词】顶板砂岩；天然含水率；单轴强度；采场管理；巷道支护

　　

　　0 引言

　　利用压力试验机对一定尺度、形状的岩石试样进行单轴压缩，是揭示岩石材料力学特性的简单而重要的方法。但普通试验机刚度较低，对岩样压缩过程中自身变形较大，吸收了许多能量；当岩样达到极限强度、承载能力下降时，试验机的变形恢复，释放的能量造成岩样不稳定破坏，即脆断。通过提高试验机刚度或伺服控制加载过程，可以得到岩样单轴压缩的应力-应变全程曲线， 即岩样在峰值应力之后承载能力随着变形的增大而逐步降低，并非脆断。

　　1 灰岩单轴抗压强度实验

　　岩石单轴抗压强度就是岩石试件在单轴压力下（无围压而轴向加压力）抵抗破坏的极限能力，或极限强度，它在数值上等于破坏时的最大压应力。

　　（1）1号试件

　　（2）2号试件

　　1.1 试验方法

　　试验试样取自红柳煤矿首采工作面，从顶板岩层钻取岩芯，岩芯直径为62mm，由“水利水电工程岩石实验规程”（SL264-2001），将现场取回的岩芯机械打磨，加工成圆柱形试件，加工精度要求沿试件高度，直径的误差不得大于0.3mm，两个端面不平整度误差不得大于0.05mm，端面应垂直于试件轴线，最大偏差不得大于0.25°。

　　1.2 试验结果

　　通过分析砂岩试验数据，得到砂岩应力-应变曲线如图1所示。

　　表1 砂岩天然状态下试样参数表

　　由“水利水电工程岩石实验规程”（SL264-2001），为便于对单轴抗压强度的试验结果作统计分析，应将任意高径比的抗压强度R按下列公式换算成高径比为2：1的标准抗压强度Rc。

　　R=P/A （1）

　　式中：R为岩石单轴抗压强度，MPa；P为单轴压力下破坏时的荷载，MN；A为试件的横断面面积，m2。

　　Rc=8R/（7+2D/H） （2）

　　式中：Rc为标准试件单轴抗压强度，MPa；R为非标准试件抗压强度，MPa；D为试件直径，m；H为试件高度，m。

　　具体试验结果如表1所示。

　　单轴抗压强度为所取试件的抗压强度的平均值。由表1知，砂岩的标准抗压强度RC取平均值为60.01MPa。

　　2 结束语

　　通过物理力学实验求出了灰岩的重度、单轴抗压强度及应力—应变过程曲线，同时从应力应变曲线可以看出，砂岩表现出很大的脆性，峰后强度释放很快。

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