采矿学实验报告.doc

辽宁工程技术大学高教自考采矿工程本科实验一 岩石变形参数测定实验日期 指导教师 成绩 一、实验目的本实验的目的在于测定规则岩石试件在单轴压缩应力状态下的弹性模量和泊松比。弹性模量分为初始弹性模量、割线弹性模量和切线弹性模量。它们均可由实验结果绘制的应力应变曲线确定。泊松比则为横向应变与纵向应变之比。对于岩石，一般按纵向应力应变曲线近于直线段之平均纵向应变与相应应力段平均横向应变计算。二、实验仪器设备1、制样设备：钻岩机、切石机、磨片机等； 2、测量平台；3、压力机；4、静态电阻应变仪；5、惠斯顿电桥、万用表、兆欧表；6、电阻片及贴片设备；7、电线及焊接设备。三、实验步骤1、 试样制备 （1） 采用圆柱体作为标准试样，直径为 5cm，高 10cm。（2） 试样制备的精度，应符合下列标准： 沿试样整个高度上，直径差不超过 0.3mm； 两断面的平行度，最大不超过 0.05mm； 断面应垂直于试样轴，最大偏差不超过 0.25 度； 试样表面应处理光滑。 2、电阻片的粘贴和防潮处理 （1） 选择电阻片：要求电阻丝平直，间距均匀，电阻丝的长度大于试样最大颗粒尺寸的 10 倍，同一试样的工作片和补偿片的电阻值差不超过0.2 欧姆。（2） 电阻片应贴在试样中部，每个试样采用纵向和周向电阻片各 2 片，沿圆周等距离分 布；贴片前，用零号砂纸打磨试样面，并用酒精擦洗。 （3） 贴片用的胶液，对于烘干试样，可采用一般胶合剂；对天然含水及饱水试样，需采 用防潮胶液，并作防潮处理。 （4） 待粘和胶液干固后，用等长金属隔离线与电阻片的引线焊接牢固。此时，电阻片的 组织增加值不得超过 0.5 欧姆。 （5） 将导线固定，并在其端作号码标记以便识别。 3、安点接线 将准备好的时间防止在压力机的压板中间，取另一电阻补偿时间置于试样附近，按半桥 联线方式将仪 A、B 接线柱之间接测量片，B、C 之间接温度补偿片。 4、施加载荷 以 0.50.8Mpa/s 的速度施加载荷，直至岩样破坏或至少超过抗压强的之 50%：在施加荷 载过程中， 记录各级压力下的轴向和横向应变值。四、记录整理1、按下式计算应力值： 式中：P施加在试件上的轴向载荷，（KN）； A试件垂直载荷方向的初始横截面积，（cm2）。2、体积应变（）的计算：体积应变按下式计算：式中：体积应变值；轴向应变值；横向应变值。3、弹性模量的计算在轴向应力应变曲线上，作原点 O 与抗压强度为 50%点的连线，其斜率即为初始弹性模量： 式中：50极限强度c的50的应力值（MPa）；对应于50的轴向应变值。4、泊松比（）的计算： 式中：应力为抗压强度的 50%时的横向应变；应力为抗压强度的 50%时的轴向应变。变形参数测定纪录表格轴向荷载PN轴向应力MPa横向应变轴向应变体积应变60003.06 42875003.82 -21161190004.59 -6833-2105005.35 -10550-5120006.11 -14167-7135006.88 -1588410150007.64 -17210130165008.41 -20811828180009.17 -288135-18195009.94 -312152-8弹性模量：=43.5泊松比：=0.513实验二 岩石三轴实验实验日期 指导教师 成绩 一、实验目的岩石三轴试验，是在三向应力状态下测定岩石的强度和变形的一种方法。本实验是侧向等压的三轴试验。通过实验测定岩石的粘聚力C和岩石的内摩擦角。二、实验仪器（1）试样加工设备，量测工具与有关检查仪器。（2）电阻应变片、粘结剂、万用表等。（3）电阻应变仪、压力传感器、引伸仪等。（4）三轴应力试验机三、实验步骤1、 试样制备(1)试样规格：采用直径为5厘米、高为10厘米的圆柱体。 (2）试样制备的精度，在试样整个高度上，直径误差不得超过0.3cm。 2、试样尺寸量测 用卡尺测量试件上、中、下三个断面的直径及高，取其平均值作为试件的直径，并计算试件的断面积，取平均高作为试件高。 3、试样处理 （1）按试验要求的含水状态进行含水状态处理。 (2)试验前试件的防油处理，在试件侧面套上耐油乳胶套，对于试件较多或坚硬裂隙不发育的岩石，可不用乳胶套，但须用塑料布包住，以防止试件破碎后过多的碎屑落入压力室中。 4、试件安装 (1)先将压力室顶部的螺旋压帽组件卸下并吊在主体的横梁上升起，然后将装有试件的保护简用卡杆吊起放入压力室中，此时要注意使连于保护简下端球柱的凸柱对准压力室底部中心的园销孔，并放置平稳。 (2)试件在压力室安置好后，用油泵向压力室注油，直至油液达到预定的位置为止，然后打开排气阀，放下螺旋压帽组件，封闭压力室。5、变形测量装置的安装试验前在试样上贴上电阻应变片，将试样上焊接好的导线从压力室的导线孔中引出，与应变仪连接。6、试验试验开始以每秒0.05MPa的加荷速度施加侧压力和轴向压力，待加至预定的侧向压力值时，使其保持稳定一段时间，然后，再继续以每秒0.81.0MPa的加荷速度施加轴向荷载，直至试件破坏，记下试件破坏时的最大轴向荷载及相应的侧压力值。四、整理计算 1计算不同侧向应力下的轴向应力值式中：不同侧向应力时的轴向应力值（MPa）；轴向破坏载荷（N）；试样的横截面积（mm2）。2根据轴向应力1和侧向应力3求岩石的内摩擦角j和粘聚力C(1)用侧向应力3作横坐标，轴向应力1作纵坐标，绘制13关系曲线，在曲线上选取一最佳直线段，求出其斜率(m)和在轴上的载距(b)。（2）按下式计算岩石的内摩擦角和内聚力 岩石三轴试验记录表试样 编号试 样 尺 寸侧向应力s3(MPa)破坏载荷 (N)轴向应力 s1(MPa)直径(mm)高度(mm)横截面积 (mm2)151.25 98.34 5039.93 19.84 7508 148.97 249.88 101.21 5048.35 29.71 9883 195.77 350.65 100.55 5092.86 39.27 13034 255.93 448.95 99.65 4877.87 51.25 15112 309.81 550.23 98.97 4971.26 60.35 17502 352.06 粘聚力C=12.81 MPa 摩擦角=41.11实验三 岩石孔隙度实验实验日期 指导教师 成绩 一、 实验目的1. 悉知岩石孔隙度的概念，掌握其测定原理。2. 掌握测定孔隙度的流程与操作步骤。二、 实验原理根据波义耳定律，在恒定温度下，岩心室体积一定，放入岩心室样品的固相(颗粒)体积越小，则岩心室中气体所占体积越大，与标准室连通后，平衡压力越低；反之，当放入岩心室内的岩样固相体积越大，平衡压力越高。 绘制标准块的体积（固相体积）与平衡压力的标准曲线，测定待测岩样平衡压力，据标准曲线反求岩样固相体积。按下式计算岩样孔隙度：三、 实验步骤1. 用游标卡尺测量各个钢圆盘和岩样的直径与长度(为了便于区分，将钢圆盘从小到大编号为 1、2、3、4)，并记录在数据表中。2. 将 2 号钢圆盘装入岩心杯，并把岩心杯放入夹持器中，顺时针转动 T 形转柄，使之密封。打开样品阀及放空阀，确保岩心室气体为大气压。3. 关样品阀及放空阀，开气源阀和供气阀。调节调压阀，将标准室气体压力调至某一值。待压力稳定后，关闭供气阀，并记录标准室气体压力。4. 开样品阀，气体膨胀到岩心室，待压力稳定后，记录平衡压力。5. 打开放空阀，逆时针转动 T 形转柄，将岩心杯向外推出，取出钢圆盘。6. 用同样的方法将 3 号、4 号及全部（1-4）钢圆盘装入岩心杯中，重复步骤 25，记录平衡压力。7. 将待测岩样装入岩心杯，按上述方法测定装岩样后的平衡压力。8. 将上述数据填入原始记录表。四、数据处理与计算1. 计算各个钢圆盘体积和岩样外表体积。2. 绘制标准曲线：以钢圆盘体积为横坐标，相应的平衡压力为纵坐标绘制标准曲线。3. 据待测岩样测得的平衡压力，在标准曲线上反查出岩样固相体积。4. 计算岩样外表体积 ,岩石孔隙度的测定。5. 符号说明： P 平衡压力，KPa； 岩样固相体积，； 岩样外表体积，； d 岩样直径，cm； L 岩样长度，cm； 孔隙度，%；钢圆盘编号2#3#4#1、2、3、4#自由组合钢圆盘岩样编号2、3#2、3、4