CN112881168B - 一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法 - Google Patents

一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法，包括以下步骤：搭载点荷载仪装置；建立岩石破坏力值库；确定岩石单轴破坏时间的设定破坏时间值；进行岩石单轴破坏试验，在岩石单轴破坏试验中，不断微调直流电机占空比，使被测岩石受力均匀，并且，实际的岩石单轴破坏时间接近设定破坏时间值，使实际的岩石单轴破坏时间符合要求。本发明可自动对岩石破坏时间进行控制，使岩石破坏时间在规范范围内，具有试验成功率高的优点。另外，本发明提点荷载试验的试验过程自动化程度高，试验结果的准确性高，从而可以快速准确可靠的进行点荷载岩石饱和单轴抗压强度值试验，进而根据试验结果对隧道围岩进行准确分级。

Description

一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法
技术领域
本发明属于隧道工程试验技术领域，具体涉及一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法。
背景技术
隧道围岩级别作为隧道设计施工的重要依据，严重影响到隧道工程的安全施工及建设投资总额。隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础，一个符合隧道工程实际情况的隧道围岩分级，对提高隧道掘进速度，保证施工质量有着十分重要的意义。据有关资料统计，在山岭隧道建设过程中，我国勘察阶段围岩分级的准确率一般为50％，有30％～40％的分级结果与实际相差1～2个级别，据此进行的设计方案与实际工况相差较大。主要差别为两个方面：第一个方面，设计的围岩质量比实际开挖的围岩质量差，因此，设计的支护比实际需要的支护强，如果仍按照设计支护施工，会造成巨大浪费；第二个方面，实际围岩质量比设计阶段预计的围岩质量差，因此，设计的支护比实际需要的弱，如果仍按照设计支护施工，则不安全，可能出现坍方，由此可能造成不同程度的人员伤亡和财产损失，并影响工期。又由于地质条件较为复杂，造成隧道围岩级别变化很大，为了保证施工质量和施工进度，在施工过程中需要进一步的进行隧道围岩级别变更。但是，目前进行隧道围岩分级主要采用的方法是室内试验、现场地质调查和传统点荷载仪测试：(1)室内试验方面，无法提供现场的试验条件，降低试验结果的准确性；(2)现场地质调查过分依赖人员现场经验，试验结果具有一定的主观性；(3)隧道建设过程中，施工现场环境复杂，传统点荷载仪测试操作繁琐，极易引起数据误差，影响施工，同时也存在一定的误操作、编纂数据情况存在，而这些情况对隧道施工安全及建设投资具有较大的影响。
因此，如何准确可靠的进行点荷载岩石饱和单轴抗压强度值试验，进而根据试验结果对隧道围岩进行准确分级，是目前急需解决的事情。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法，包括以下步骤：
步骤1，搭载点荷载仪装置；
所述点荷载仪装置包括主体支架(1)、供电单元(2)、压力传感器(3)、自动加压千斤顶(4)、下加载锥头(5)、上加载锥头(6)和上固定板(7)；
所述主体支架(1)的下部安装所述自动加压千斤顶(4)；所述自动加压千斤顶(4)的顶升部上面固定安装所述下加载锥头(5)；当所述自动加压千斤顶(4)顶升时，推动所述下加载锥头(5)向上运动；
所述主体支架(1)的上面固定安装所述上固定板(7)；所述上固定板(7)的下面固定安装所述压力传感器(3)；所述压力传感器(3)的下面固定安装所述上加载锥头(6)；当所述上加载锥头(6)受到向上的力作用时，力的大小通过所述压力传感器(3)检测；
其中，所述上加载锥头(6)和所述下加载锥头(5)上下相对设置；
所述供电单元(2)与所述自动加压千斤顶(4)连接，用于向所述自动加压千斤顶(4)供电；
所述自动加压千斤顶(4)包括直流电机、千斤顶装置、信号采集转换单元、控制单元和无线传输单元；所述控制单元通过所述直流电机与所述千斤顶装置连接，进而控制所述千斤顶装置的顶升部的上升或下降速度；所述信号采集转换单元的一端与所述压力传感器(3)连接，所述信号采集转换单元的另一端与所述控制单元连接；所述控制单元通过所述无线传输单元与远程控制终端连接；
步骤2，采用点荷载仪装置进行压力传感器测量数据的标定，得到压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头(5)施加的加载力值的关系曲线，进而得到压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头(5)施加的加载力值的函数关系表达式；
步骤2.1，用测力计代替岩石进行多次测试；每次测试时，首先设定目标力值；然后，将测力计置于下加载锥头(5)和上加载锥头(6)之间，自动加压千斤顶(4)控制下加载锥头(5)向上运动，从而向下加载锥头(5)施加压力，通过读取测力计的力值，判断本次测试的力值是否达到本次测试的目标力值；当达到时，停止继续对自动加压千斤顶(4)进行控制，读取此时压力传感器(3)测量到的压力数字信号值，从而得到本次测试的目标力值和压力传感器(3)测量到的压力数字信号值的关系；
步骤2.2，不断改变目标力值，进行多次测试，从而得到多组目标力值和压力传感器(3)测量到的压力数字信号值的对应关系；
步骤2.3，以力值为横坐标，以压力数字信号值为纵坐标，建立坐标系，并将各组目标力值和压力传感器(3)测量到的压力数字信号值绘制到坐标系中，进行数据拟合，得到力值和压力数字信号值的关系曲线；
步骤2.4，根据力值和压力数字信号值的关系曲线，得到力值和压力数字信号值的函数关系表达式，即为：压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头(5)施加的加载力值的函数关系表达式；
步骤3，建立岩石破坏力值库；
具体的，通过点荷载试验，获取各种隧道岩石的点荷载破坏力值，建立岩石破坏力值库；所述岩石破坏力值库用于存储隧道岩石属性和隧道岩石点荷载破坏力值的对应关系；其中，所述隧道岩石属性包括岩石岩性、岩石形状和岩石体积；
步骤4，确定岩石单轴破坏时间的设定破坏时间值T0；
步骤5，对于被测岩石，采用以下方法进行岩石单轴破坏试验：
步骤5.1，确定被测岩石的岩石属性；以被测岩石的岩石属性为查找条件，查找步骤3建立的岩石破坏力值库，得到与被测岩石的岩石属性对应的被测岩石点荷载破坏力值，将查找到的被测岩石点荷载破坏力值作为被测岩石点荷载破坏力参考值F0；
步骤5.2，根据设定破坏时间值T0和被测岩石点荷载破坏力参考值F0，按下式计算得到直流电机一个占空比周期需要增加的力值f1；
f1＝F0/(100T0)...........................(1)
步骤5.3，将被测岩石置于点荷载仪装置的下加载锥头(5)和上加载锥头(6)之间；
控制单元启动直流电机，点荷加载第1个占空比周期的起始时刻，控制单元使直流电机的占空比为50％，直流电机按占空比50％的工作模式推动下加载锥头(5)向上运动，进而向被测岩石施加压力，然后，读取此模式下压力传感器(3)测量到的压力数字信号值，再根据步骤2建立的压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头(5)施加的加载力值的函数关系表达式，将压力传感器(3)测量到的压力数字信号值转换为点荷载仪装置的下加载锥头(5)施加的加载力值；
控制单元判断第1个占空比周期，在直流电机占空比持续恒定为50％时，下加载锥头(5)施加的加载力值的变化值是否等于f1；如果等于，则保持直流电机占空比值不变，继续点荷加载第2个占空比周期，如此循环进行；如果大于，则执行步骤5.4；如果小于，则执行步骤5.5；
步骤5.4，向减小占空比的方向不断调节直流电机占空比，然后获得一个最佳占空比值，使一个占空比周期内下加载锥头(5)施加的加载力值的变化值等于f1；然后，按获得的最佳占空比值对直流电机进行驱动，进而进行后续的点荷载试验；
步骤5.5，向增大占空比的方向不断调节直流电机占空比，然后获得一个最佳占空比值，使一个占空比周期内下加载锥头(5)施加的加载力值的变化值等于f1；然后，按获得的最佳占空比值对直流电机进行驱动，进而进行后续的点荷载试验；
由此实现在持续加载进行点荷载试验过程中，根据一个占空比周期内下加载锥头(5)施加的加载力值的变化值是否等于f1而微调直流电机占空比，改变直流电机驱动的下加载锥头(5)向被测岩石施加的力值，实现下加载锥头(5)向被测岩石施加的力值可控的效果，使被测岩石受力均匀，并且，实际的岩石单轴破坏时间接近设定破坏时间值T0，使实际的岩石单轴破坏时间符合要求；
步骤6，在结束点荷载试验后，读取被测岩石破坏时压力传感器(3)采集到的压力值，并换算为被测岩石饱和单轴抗压强度值；
根据被测岩石饱和单轴抗压强度值，得到隧道围岩级别。
优选的，所述供电单元(2)为蓄电池或市电。
优选的，所述自动加压千斤顶(4)配置指示灯(8)。
优选的，步骤4中，设定破坏时间值T0为30秒。
本发明提供的一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法具有以下优点：
本发明提供一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法，可自动对岩石破坏时间进行控制，使岩石破坏时间在规范范围内，具有试验成功率高的优点。另外，本发明提点荷载试验的试验过程自动化程度高，试验结果的准确性高，从而可以快速准确可靠的进行点荷载岩石饱和单轴抗压强度值试验，进而根据试验结果对隧道围岩进行准确分级。
附图说明
图1为本发明提供的点荷载试验的结构示意图。
图2为直流电机PWM控制输出占空比65％时的示意图；
图3为直流电机PWM控制输出占空比50％时的示意图；
图4为数字信号值与力值关系图；
图5为岩石单轴点荷加载时间-力值过程图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
根据规范《工程岩体分级标准GBT50218-2014》规定，点荷载岩石饱和单轴抗压强度值试验过程中应连续均匀加载，使试件破坏时间控制在10s-60s内，试验结果方应有效。也就是说，在进行点荷载试验时，破坏时间必须控制在10s-60s内才可以。现有技术中，在进行点荷载试验时，试件破坏时间不可控，常常发生试件破坏时间不在10s-60s范围内的情况，从而导致点荷载试验无效，造成人力和物力的损失。
本发明提供一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法，可自动对岩石破坏时间进行控制，使岩石破坏时间在10s-60s范围内，具有试验成功率高的优点。另外，本发明提供的点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法，点荷载试验的试验过程自动化程度高，试验结果的准确性高，从而可以快速准确可靠的进行点荷载岩石饱和单轴抗压强度值试验，进而根据试验结果对隧道围岩进行准确分级。
本发明主要思路为：(1)通过数据拟合的方法得出点荷载仪压头所受力值与压力传感器数字信号的对应关系；(2)通过试验获取隧道各种岩石的点荷载破坏力值，建立岩石破坏力值库；(3)根据点荷载仪压头力值变化、测试岩石所属种类、破坏设定时间，通过控制直流电机输入电压占空比调节点荷载仪顶升速度，从而达到控制岩石单轴破坏时间的效果。
本发明提供一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法，包括以下步骤：
步骤1，搭载点荷载仪装置；
参考图1，所述点荷载仪装置包括主体支架1、供电单元2、压力传感器3、自动加压千斤顶4、下加载锥头5、上加载锥头6和上固定板7；
所述主体支架1的下部安装所述自动加压千斤顶4；所述自动加压千斤顶4的顶升部上面固定安装所述下加载锥头5；当所述自动加压千斤顶4顶升时，推动所述下加载锥头5向上运动；
所述主体支架1的上面固定安装所述上固定板7；所述上固定板7的下面固定安装所述压力传感器3；所述压力传感器3的下面固定安装所述上加载锥头6；当所述上加载锥头6受到向上的力作用时，力的大小通过所述压力传感器3检测；
其中，所述上加载锥头6和所述下加载锥头5上下相对设置；
所述供电单元2与所述自动加压千斤顶4连接，用于向所述自动加压千斤顶4供电；所述供电单元2为蓄电池或市电。
自动加压千斤顶4配置指示灯8和开关等部件。在图1中，9代表被测岩石。
所述自动加压千斤顶4包括直流电机、千斤顶装置、信号采集转换单元、控制单元和无线传输单元；所述控制单元通过所述直流电机与所述千斤顶装置连接，进而控制所述千斤顶装置的顶升部的上升或下降速度；所述信号采集转换单元的一端与所述压力传感器3连接，所述信号采集转换单元的另一端与所述控制单元连接；所述控制单元通过所述无线传输单元与远程控制终端连接；
本发明提供的点荷载仪装置，是一种防护型智能自动无线点荷载仪，具有时效性强、现场操作便捷、数据无线传输、准确性高等特点，可实现隧道动态精细围岩分级，使得施工变得有据可依，有法可循，保障隧道施工安全，保证隧道建设投资更加合理。防护型智能自动无线点荷载仪主要工作就是试验隧道岩石饱和单轴抗压强度值。通过将岩石饱和单轴抗压强度值作为其中参数之一参与计算，从而得出隧道围岩级别。
步骤2，采用点荷载仪装置进行压力传感器测量数据的标定，得到压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头5施加的加载力值的关系曲线，进而得到压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头5施加的加载力值的函数关系表达式；
具体的，压力传感器通过受压情况输出模拟信号形式的电压值，再通过控制芯片A/D转换成数字信号值，再通过数据拟合建立数字信号值与力值关系。本步骤不需要每次试验都进行校验，只需每半年标定一次即可。
步骤2.1，用测力计代替岩石进行多次测试；每次测试时，首先设定目标力值；然后，将测力计置于下加载锥头5和上加载锥头6之间，自动加压千斤顶4控制下加载锥头5向上运动，从而向下加载锥头5施加压力，通过读取测力计的力值，判断本次测试的力值是否达到本次测试的目标力值；当达到时，停止继续对自动加压千斤顶4进行控制，读取此时压力传感器3测量到的压力数字信号值，从而得到本次测试的目标力值和压力传感器3测量到的压力数字信号值的关系；
步骤2.2，不断改变目标力值，进行多次测试，从而得到多组目标力值和压力传感器3测量到的压力数字信号值的对应关系；
步骤2.3，以力值为横坐标，以压力数字信号值为纵坐标，建立坐标系，并将各组目标力值和压力传感器3测量到的压力数字信号值绘制到坐标系中，进行数据拟合，得到力值和压力数字信号值的关系曲线；
步骤2.4，根据力值和压力数字信号值的关系曲线，得到力值和压力数字信号值的函数关系表达式，即为：压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头5施加的加载力值的函数关系表达式；
因此，本发明中，用测力计代替岩石进行测试，连续记录多组数据，得出压力数字信号值和读取对应测力计数值，制成表格如下表1所示。
Figure BDA0002889817130000091
根据表1数据，通过execl绘制拟合曲线，得出压力数字信号值和力值对应关系如图4所示。
通过重复多次本步骤，得出多组表1数据，求出多组数字信号值与力值关系对应函数表达式，最终数字信号值与力值关系对应函数表达式系数取多组数据系数平均值。
步骤3，建立岩石破坏力值库；
具体的，通过点荷载试验，获取各种隧道岩石的点荷载破坏力值，建立岩石破坏力值库；所述岩石破坏力值库用于存储隧道岩石属性和隧道岩石点荷载破坏力值的对应关系；其中，所述隧道岩石属性包括岩石岩性、岩石形状和岩石体积；
在具体实现上，收集隧道实际情况下各种岩性、大小不一的岩石，进行点荷加载且加载速度在占空比为20％-30％的低速下进行，这样使各种岩石破坏力值比真实破坏值略大一点。
岩石破坏力值库的建立主要用途为：为下一步其它岩石进行点荷加载试验时，将需要测试的岩石岩性、大小与岩石破坏力值库中的岩石岩性、大小相近的破坏力值作为参考值，然后再根据压力传感器变换的力值变化调节直流电机占空比，使被测岩石均匀加载且在规定的时间内破坏。
步骤4，确定岩石单轴破坏时间的设定破坏时间值T0；其中，设定破坏时间值T0在规范规定的时间范围内，通常取规范规定的时间范围的中间值。
岩石单轴破坏时间的设定一般设定为30s，因为毕竟与岩石破坏力值库进行对比，从而选取的值与真实破坏值存在一定误差(5％-15％)，最终时间有可能在25.5s-34.5s范围内。虽然由于误差导致真实破坏时间与设定时间不同，但是由于误差造成的影响较小，真实破坏时间依然在规范规定的时间范围以内。
步骤5，对于被测岩石，采用以下方法进行岩石单轴破坏试验：
由步骤4所设定的设定破坏时间值T0，根据点荷载仪压头力值变化、测试岩石所属种类，通过控制直流电机输入电压占空比调节点荷载仪顶升速度，从而达到岩石单轴点荷加载均匀、破坏时间在规范规定的时间范围内。
直流电机占空比：脉冲宽度调制(PWM)是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
直流电机PWM控制输出：如图2所示，电机上升高电平6.5ms，低电平3.5ms，占空比65％。
直流电机PWM控制输出：如图3所示，高电平5ms，低电平5ms，占空比50％。
直流电机占空比一个周期为10ms，例如占空比为55％，则直流电机PWM控制输出：高电平5.5ms，低电平4.5ms。一秒钟刚好是100个周期，占空比从1％-100％都能扫描到位。
步骤5.1，确定被测岩石的岩石属性；以被测岩石的岩石属性为查找条件，查找步骤3建立的岩石破坏力值库，得到与被测岩石的岩石属性对应的被测岩石点荷载破坏力值，将查找到的被测岩石点荷载破坏力值作为被测岩石点荷载破坏力参考值F0；
步骤5.2，根据设定破坏时间值T0和被测岩石点荷载破坏力参考值F0，按下式计算得到直流电机一个占空比周期需要增加的力值f1；
f1＝F0/(100T0)...........................(1)
如图5，为岩石单轴点荷加载时间-力值过程图。
步骤5.3，将被测岩石置于点荷载仪装置的下加载锥头5和上加载锥头6之间；
控制单元启动直流电机，点荷加载第1个占空比周期的起始时刻，控制单元使直流电机的占空比为50％，直流电机按占空比50％的工作模式推动下加载锥头5向上运动，进而向被测岩石施加压力，然后，读取此模式下压力传感器3测量到的压力数字信号值，再根据步骤2建立的压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头5施加的加载力值的函数关系表达式，将压力传感器3测量到的压力数字信号值转换为点荷载仪装置的下加载锥头5施加的加载力值；
控制单元判断第1个占空比周期，在直流电机占空比持续恒定为50％时，下加载锥头5施加的加载力值的变化值是否等于f1；如果等于，则保持直流电机占空比值不变，继续点荷加载第2个占空比周期，如此循环进行；如果大于，则执行步骤5.4；如果小于，则执行步骤5.5；
步骤5.4，向减小占空比的方向不断调节直流电机占空比，如49％、48％......然后获得一个最佳占空比值，使一个占空比周期内下加载锥头5施加的加载力值的变化值等于f1；然后，按获得的最佳占空比值对直流电机进行驱动，进而进行后续的点荷载试验；
步骤5.5，向增大占空比的方向不断调节直流电机占空比，如51％、52％......然后获得一个最佳占空比值，使一个占空比周期内下加载锥头5施加的加载力值的变化值等于f1；然后，按获得的最佳占空比值对直流电机进行驱动，进而进行后续的点荷载试验；
由此实现在持续加载进行点荷载试验过程中，根据一个占空比周期内下加载锥头5施加的加载力值的变化值是否等于f1而微调直流电机占空比，改变直流电机驱动的下加载锥头5向被测岩石施加的力值，实现下加载锥头5向被测岩石施加的力值可控的效果，使被测岩石受力均匀，并且，实际的岩石单轴破坏时间接近设定破坏时间值T0，使实际的岩石单轴破坏时间符合要求；
步骤6，在结束点荷载试验后，读取被测岩石破坏时压力传感器3采集到的压力值，并换算为被测岩石饱和单轴抗压强度值；
根据被测岩石饱和单轴抗压强度值，得到隧道围岩级别。
本发明提供的一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法具有以下优点：
(1)在进行点荷载试验中，实时微调直流电机PWM的占空比，既保证千斤顶加载速度均匀，力值可控，也保证了岩石单轴破坏时间可控，符合规范规定，从而保证试验结果有效；
(2)能够远程控制千斤顶自动顶升，无需人工参与，试验效率高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，搭载点荷载仪装置；
所述点荷载仪装置包括主体支架(1)、供电单元(2)、压力传感器(3)、自动加压千斤顶(4)、下加载锥头(5)、上加载锥头(6)和上固定板(7)；
所述主体支架(1)的下部安装所述自动加压千斤顶(4)；所述自动加压千斤顶(4)的顶升部上面固定安装所述下加载锥头(5)；当所述自动加压千斤顶(4)顶升时，推动所述下加载锥头(5)向上运动；
所述主体支架(1)的上面固定安装所述上固定板(7)；所述上固定板(7)的下面固定安装所述压力传感器(3)；所述压力传感器(3)的下面固定安装所述上加载锥头(6)；当所述上加载锥头(6)受到向上的力作用时，力的大小通过所述压力传感器(3)检测；
其中，所述上加载锥头(6)和所述下加载锥头(5)上下相对设置；
所述供电单元(2)与所述自动加压千斤顶(4)连接，用于向所述自动加压千斤顶(4)供电；
所述自动加压千斤顶(4)包括直流电机、千斤顶装置、信号采集转换单元、控制单元和无线传输单元；所述控制单元通过所述直流电机与所述千斤顶装置连接，进而控制所述千斤顶装置的顶升部的上升或下降速度；所述信号采集转换单元的一端与所述压力传感器(3)连接，所述信号采集转换单元的另一端与所述控制单元连接；所述控制单元通过所述无线传输单元与远程控制终端连接；
步骤2，采用点荷载仪装置进行压力传感器测量数据的标定，得到压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头(5)施加的加载力值的关系曲线，进而得到压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头(5)施加的加载力值的函数关系表达式；
步骤2.1，用测力计代替岩石进行多次测试；每次测试时，首先设定目标力值；然后，将测力计置于下加载锥头(5)和上加载锥头(6)之间，自动加压千斤顶(4)控制下加载锥头(5)向上运动，从而向下加载锥头(5)施加压力，通过读取测力计的力值，判断本次测试的力值是否达到本次测试的目标力值；当达到时，停止继续对自动加压千斤顶(4)进行控制，读取此时压力传感器(3)测量到的压力数字信号值，从而得到本次测试的目标力值和压力传感器(3)测量到的压力数字信号值的关系；
步骤2.2，不断改变目标力值，进行多次测试，从而得到多组目标力值和压力传感器(3)测量到的压力数字信号值的对应关系；
步骤2.3，以力值为横坐标，以压力数字信号值为纵坐标，建立坐标系，并将各组目标力值和压力传感器(3)测量到的压力数字信号值绘制到坐标系中，进行数据拟合，得到力值和压力数字信号值的关系曲线；
步骤2.4，根据力值和压力数字信号值的关系曲线，得到力值和压力数字信号值的函数关系表达式，即为：压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头(5)施加的加载力值的函数关系表达式；
步骤3，建立岩石破坏力值库；
具体的，通过点荷载试验，获取各种隧道岩石的点荷载破坏力值，建立岩石破坏力值库；所述岩石破坏力值库用于存储隧道岩石属性和隧道岩石点荷载破坏力值的对应关系；其中，所述隧道岩石属性包括岩石岩性、岩石形状和岩石体积；
步骤4，确定岩石单轴破坏时间的设定破坏时间值T0；
步骤5，对于被测岩石，采用以下方法进行岩石单轴破坏试验：
步骤5.1，确定被测岩石的岩石属性；以被测岩石的岩石属性为查找条件，查找步骤3建立的岩石破坏力值库，得到与被测岩石的岩石属性对应的被测岩石点荷载破坏力值，将查找到的被测岩石点荷载破坏力值作为被测岩石点荷载破坏力参考值F0；
步骤5.2，根据设定破坏时间值T0和被测岩石点荷载破坏力参考值F0，按下式计算得到直流电机一个占空比周期需要增加的力值f1；
f1＝F0/(100T0)...........................(1)
步骤5.3，将被测岩石置于点荷载仪装置的下加载锥头(5)和上加载锥头(6)之间；
控制单元启动直流电机，点荷加载第1个占空比周期的起始时刻，控制单元使直流电机的占空比为50％，直流电机按占空比50％的工作模式推动下加载锥头(5)向上运动，进而向被测岩石施加压力，然后，读取此模式下压力传感器(3)测量到的压力数字信号值，再根据步骤2建立的压力传感器测量到的压力数字信号值与点荷载仪装置的下加载锥头(5)施加的加载力值的函数关系表达式，将压力传感器(3)测量到的压力数字信号值转换为点荷载仪装置的下加载锥头(5)施加的加载力值；
控制单元判断第1个占空比周期，在直流电机占空比持续恒定为50％时，下加载锥头(5)施加的加载力值的变化值是否等于f1；如果等于，则保持直流电机占空比值不变，继续点荷加载第2个占空比周期，如此循环进行；如果大于，则执行步骤5.4；如果小于，则执行步骤5.5；
步骤5.4，向减小占空比的方向不断调节直流电机占空比，然后获得一个最佳占空比值，使一个占空比周期内下加载锥头(5)施加的加载力值的变化值等于f1；然后，按获得的最佳占空比值对直流电机进行驱动，进而进行后续的点荷载试验；
步骤5.5，向增大占空比的方向不断调节直流电机占空比，然后获得一个最佳占空比值，使一个占空比周期内下加载锥头(5)施加的加载力值的变化值等于f1；然后，按获得的最佳占空比值对直流电机进行驱动，进而进行后续的点荷载试验；
由此实现在持续加载进行点荷载试验过程中，根据一个占空比周期内下加载锥头(5)施加的加载力值的变化值是否等于f1而微调直流电机占空比，改变直流电机驱动的下加载锥头(5)向被测岩石施加的力值，实现下加载锥头(5)向被测岩石施加的力值可控的效果，使被测岩石受力均匀，并且，实际的岩石单轴破坏时间接近设定破坏时间值T0，使实际的岩石单轴破坏时间符合要求；
步骤6，在结束点荷载试验后，读取被测岩石破坏时压力传感器(3)采集到的压力值，并换算为被测岩石饱和单轴抗压强度值；
根据被测岩石饱和单轴抗压强度值，得到隧道围岩级别。
2.根据权利要求1所述的一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法，其特征在于，所述供电单元(2)为蓄电池或市电。
3.根据权利要求1所述的一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法，其特征在于，所述自动加压千斤顶(4)配置指示灯(8)。
4.根据权利要求1所述的一种点荷载试验中自动控制岩石破坏时间的方法，其特征在于，步骤4中，设定破坏时间值T0为30秒。
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