煤和岩石抗剪强度检测

煤和岩石抗剪强度检测的重要性

煤和岩石的抗剪强度是评价其力学性质的核心参数之一，直接关系到矿山开采、隧道工程、边坡稳定性等领域的施工安全与经济效益。抗剪强度反映了材料在剪切应力作用下抵抗破坏的能力，其检测结果直接影响工程设计参数选取、支护方案制定以及灾害防控措施。随着深部资源开发和复杂地质条件工程的增加，煤岩体在高压、高应力环境下的抗剪特性研究愈发重要。通过科学规范的检测方法，可准确获取材料的内摩擦角、黏聚力等关键指标，为工程实践提供可靠的数据支撑。

主要检测项目

煤和岩石抗剪强度检测的核心项目包括：

• 内摩擦角（φ）：反映颗粒间摩擦力对强度的贡献；
• 黏聚力（c）：表征材料内部胶结作用的强度；
• 峰值抗剪强度：材料在破坏前达到的大剪切应力；
• 残余抗剪强度：破坏后仍能维持的剪切抗力；
• 应力-应变曲线分析：揭示材料在剪切过程中的变形特征。

常用检测仪器

抗剪强度检测需依托设备完成，主要包括：

• 直剪仪：通过水平剪切测试获取c和φ值，适用于标准试样；
• 三轴试验机：模拟围压条件下的剪切行为，可进行不同应力路径试验；
• 点载荷仪：快速估算岩石抗剪强度的便携式设备；
• 声发射监测系统：实时捕捉剪切破坏过程中的微破裂信号。

检测方法与流程

主流检测方法包含以下四种：

1. 直剪试验法：将试样置于上下剪切盒中，施加垂直荷载后水平剪切至破坏；
2. 三轴压缩试验法：在围压环境下进行轴向加载，通过莫尔圆分析计算强度参数；
3. 点载荷试验法：利用点载荷指数Is与抗剪强度的经验公式进行换算；
4. 原位剪切试验：在工程现场直接测试岩体结构面的抗剪特性。

检测标准与规范

国内外相关标准为检测提供技术依据，主要包括：

• GB/T 50266-2013《工程岩体试验方法标准》；
• ASTM D5607-16《岩石直剪试验标准方法》；
• ISRM建议方法：岩石力学学会发布的试验规程；
• MT/T 593-2011《煤和岩石物理力学性质测定方法》。

检测过程中需严格控制试样制备、加载速率、环境温湿度等参数，确保数据可比性和准确性。随着数字化技术的发展，基于CT扫描和数值模拟的抗剪强度预测方法也逐渐应用于工程实践。