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矿山岩体分级中点载荷试验的力学分析点载荷试验是一种快速、简单且经济有效的岩石力学特性测试方法，广泛应用于矿山岩体分级中。其核心是通过施加集中力于岩石试样表面的特定点上，测量岩石在受压情况下的破坏强度。点载荷试验结果可以用来估算岩石的单轴抗压强度（UCS），从而为矿山工程设计提供基础数据。
从力学分析角度来看，点载荷试验主要涉及以下几个方面：首先，试验过程中岩石内部会产生复杂的应力分布，包括局部压应力和拉应力。随着载荷增加，岩石中的微裂纹逐渐扩展并连通，最终导致试样破坏。其次，点载荷强度指数（Is）与岩石的均质性和完整性密切相关，反映了岩石抵抗局部应力集中能力的强弱。此外，由于点载荷试验对试样形状要求较低，可直接使用不规则岩块进行测试，因此能更真实地反映现场岩体的力学特性。
在矿山岩体分级中，点载荷试验不仅能够评估岩石的强度参数，还可以结合其他地质因素（如节理发育程度、风化程度等）综合评价岩体质量。例如，根据点载荷强度值，可将岩石分为不同等级，并用于指导爆破设计、支护方案选择及采矿工艺优化等。总之，点载荷试验以其高效性和实用性，在矿山岩体力学研究中占据重要地位。
点载荷试验是岩体工程中岩体分级（RMR、 CSMR等）研究和强度参数的一个十分重要的指 标，对各类大型岩体工程管道冲洗技术交底_secret，特别是矿山和大型地下 岩体工程的支护以及围岩稳定分析具有十分重要 的作用。同时，点载荷试验不仅具有简易快捷，能 进行原始状态的现场测试，具有工时少、费用低和 便于大量试验的优点，还拥有能对不易进行常规 试验的软岩与严重风化岩石的强度指标进行测试 的特点。
荷与位移试验的基础上，从理论上分析了载荷与 位移的基本关系，概化了其应力应变的3种过程 模型，揭示了点载荷试验的变形能和变形位移的 内在力学机制，并分析了这3种模型的刚度。
点载荷试验力学概化模型，如图1所示。
合肥工业大学学报（自然科学版）
肥工业大学学报（自然科
方向上测取的，相对应此时的0为零。同时设定 在半无限平面中r方向的水平位移为零，那么常 数A就可忽略。因此，上述方程可简化为
2P μθ=0= πE logr+B
2P logr πE
其中，r是距荷载点的距离。
其中，f(0)仅是0的函数；E为扬氏模量；μ为沿x 轴的位移。 通过进一步的推导，上述垂向位移与荷载的 关系可最终表示为
2P μ= cosologr πE πE
其中，v是泊松比；A和B分别是不同边界条件下 的积分常数；其他符号同（1)式。 由于点载荷试验中，位移是从2个力的施加
保持一个稳定的状态。最后阶段则是加速阶段， 这一阶段同样相当短，直到岩样破坏。其概化模 型为图2d所示，共有120个试验（占总试验为 30.3%）属于这一类。 （3）模型IⅡI1，在整个试验中，仅有9个试验 (2.3%）呈现了多级变形阶段。此模型有至少5
个阶段，瞬时阶段（初期阶段），多数稳定阶段（3 个或更多）和加速阶段。 和模型I和Ⅱ一样，第一阶段岩石试样的变 形相当少。多级稳定阶段是这一模型的特征。 司 样，在经过一个相当短的加速阶段后，试样就会出 现破坏。
在研究各向压力状态下的岩石变形时，应力 常常被分为2类，正态应力和偏态应力[7。点载 荷试验和单轴压缩试验，皆属偏态应力。图3所 示描绘了偏态应力所产生的显著差异的效果
图2应力与位移的试验曲线与概化模型
图4点载荷试验的概化曲线
基于对3种模型的力学机制分析，点载荷试 样的刚度应该从第2阶段，也就是稳定阶段获得， 正像重要的岩石力学参数杨氏模量，是从应力与 应变曲线获得的，正切模量和平均模量都是从这 一段采集的，同时割线模量也与这一阶段密切相 关。类似于杨氏模量，点载荷试验的刚度也是载 荷与位移稳定阶段的斜率。事实上，试验观测在 这一阶段并不是一条严格的直线，因此应用回归 分析以得到最佳吻合效果。 图5所示描绘了应用回归分析的第1种模型 的刚度线，3种模型有关参数见表1所列。
db42／t 1987-2023 雷电易发区等级划分图5载荷与位移曲线的变形刚度
合肥工业大学学报（自然科学版）
表13种模型的刚度回归分析
对于模型IⅡI,不同的稳定阶段金融中心南塔钢结构工程施工方案（50页），对应其不同 的刚度。因此，此时获得真实的刚度较为困难。
本文进行了点载荷试验的力学分析，从理论 和试验2个方面论证了刚度揭示点载荷试验变形 的内在力学机制的参数。但对如何有效地求得刚 度值则需要进一步的探索和努力
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