《岩石力学》课程实验指导书(102239)

1、岩石力学实验指导书江西理工大学岩石力学课程实验指导书（适用于采矿、地质、土木等专业）业工程实验室采矿工程教研室、乙刖 百试验是岩石力学课程教学的重要环节，目的在于辅助课堂教学，直观培养 学生的知识结构和动手能力。本指导书是根据我校岩石力学课程实验教学 大纲、并结合我校的实验条件而编写的，主要内容有：1、岩石容重的测定；2、岩石含水率的测定；3、岩石单轴抗压强度的测定；4、岩石变形参数的测定; 5、岩石单轴抗拉强度的测定；6、点荷载强度指标的测定；7、岩石凝聚力及内 摩擦角的测定。说明：本试验指导书主要依据为：中华人民共和国国家标准：工程岩体试验方法标准 gb/t50226-1999(2)中华人

2、民共和国水利部：水利水电工程岩石试验规程国际岩石力学学会(isrm：岩石力学试验建议方法由于我们水平有限，文中如有不当之处，欢迎使用者批评指正。-12 -第一部分 绪论4第二部分 基本实验指导6学生试验守则 6试验一岩石容重的测定7试验二岩石含水率的测定 8试验三岩石单轴抗压强度的测定 9试验四 岩石变形参数的测定 10试验五岩石单轴抗拉强度的测定12试验六点荷载强度指标的测定 13试验七 岩石凝聚力及内摩擦角的测定（抗剪强度试验） 15第一部分绪论本实验指导书是根据 岩石力学课程实验教学大纲编写，适用于采矿工程等专业。一、本课程室内岩石试验的任务和工作基本要求1、室内岩石试验的任务了解岩块的

3、基本物理力学性质及其破坏机制；研究在原岩应力的作用下岩石工程或围岩的工程性状，为岩石工程的评价和工程设计提供资料。2、室内岩石试验工作基本要求为使试验工作符合实际情况，保证成果质量，岩石试验工作，应在详细了解工程地质条件、设计 意图、岩石工程的特点和可能采用的施工方法等基础上进行。试验工作的安排和布置，应和勘测设计阶段相适应，既要满足本设计阶段的要求，又利于与以后各设计阶段的试验工作相衔接。一般的要求是：(1)规划选点阶段 在充分分析和利用与岩石工程地质条件相类似的工程的试验成果基础上，可根据实际情况布置少量的室内岩块试验，通常不做现场试验。(2)初步设计阶段初期应根据划分的工程地质单元分别进

4、行动力法测试和取代表性试样进行室内岩块试验。对矿山主要井巷和采场采矿方法方案选择起重要作用的岩石力学问题，如主要结构面的变形 和稳定条件等，必要时，应进行野外试验。中后期，对关键岩石工程的岩石力学问题应采取室内和野外 试验相结合的原则进行试验研究，为工程地质评价和工程设计提供可靠的岩石物理力学特性资料。(3)施工图设计阶段一般根据初步设计审查后新发现的工程地质问题，地压处理的需要等，进行专门性的试验。为了解岩体性状的变化和为工程地质预报提供资料，在施工过程和转运期间，应对关键部位的岩体进行现场监测。室内岩块试验的样品，一般在钻孔、平洞和竖井中采取，同组岩样的性质应基本相同。取样位置 和数量，应

5、根据地质条件、工程特点和试验要求而定。布置室内岩块试验的一般要求(1)作为岩石类别划分指标的常规试验项目，应针对岩类的现场分类进行选择，为科学地划分工程地质岩组及掌握不同岩类的自然特性提供资料。(2)作为工程计算指标的直剪试验和三轴试验，测试条件应符合地质条件和设计要求。(3)当软弱岩层、断层破碎带的厚度较大，充填物性质均一时，宜采用土工试验的方法进行抗剪强度、 压缩试验和其他试验。本课程实验的基础知识仔细阅读试验指导书和去实验室熟悉有关仪器设备的操作掌握教科书上有关本次试验的教学内容,方法及操作规程。三、本课程实验教学项目及要求序 号实验项目名称学 时实验 类别实验 要求实验 回每组 人数主

6、要设备名称目的 和要求1岩石容重的测定1专业 基础必修验证6烘箱、干燥器、 熔蜡锅、天平、 线、石蜡、水中称量装置交实验报告2岩石含水率的测定1专业 基础必修验证6烘箱、干燥器、 天平交实验报告3岩石单轴抗压强度 的测定1专业 基础必修验证6rmt-150c 实 验系统交实验报告4岩石变形参数即弹 性模量e和泊松比 科的测定2专业 基础必修验证6rmt-150c 实验系统、数字静 态应变仪交实验报告5岩石单轴抗拉强度 的测定（巴西劈裂 抗拉实验）1专业 基础必修验证6rmt-150c 实 验系统交实验报告6点荷载强度指标的 测定2专业 基础必修验证6数字点荷载仪交实验报告7抗剪实验（c、。测定

7、）2专业 基础必修验证6tys-500 岩石三轴试验机交实验报告第二部分基本实验指导学生试验守则一、每次试验前必须做好复习和预习。复习的内容为教科书上有关本次试验的教学内容； 预习内容包括仔细阅读试验指导书和去实验室熟悉有关仪器设备。二、经过预习应掌握该项试验的意义、目的、操作步骤。对辅导教师提出的检查性问题， 应能回答，否则不得进行试验。三、试验时态度应严肃认真，严格按辅导教师及试验指导书上所讲的操作步骤进行试验， 每台设备的操作应按各设备的操作准则进行，以免损坏设备或造成事故。非本次试验使用的仪 器设备不得乱动。四、每次试验前由小组长填写仪器设备领用单。试验完毕后，应将所用仪器设备擦洗干净

8、, 放回原处，经小组长检查，辅导教师验收无误后方可离室。如有损坏，应填写仪器设备损坏报 告单，待后处理。五、试验结束后，应在规定时间内提交试验报告。试验报告必须独立完成。书写、计算、 制图要求公式、计算过程、单位齐全、清晰整齐。试验成绩是期终考核成绩的一部分。以上守则同学们应自觉遵守。实验一、岩石容重的测定岩石容重是指单位体积岩石的重量。有两种做法：称重法和蜡封法。 我们采用的是蜡封法。一、主要仪器设备：烘箱、干燥器、熔蜡锅、天平、线、石蜡、水中称量装置。二、试件制备：选取有代表性的边长约 4050mm近似立方体的岩石、选 3块、修平棱角、刷取表面粘着物。三、测定步骤：1、将试样放入10511

9、0c的烘箱中烘至恒重（烘干 24小时）后取出、放在干燥器内冷却至室温、 称重得g2、用线绑住试件、置于刚过熔点的石蜡中12秒钟提出、检查试件上，蜡有无气泡、可用小电烙铁或热针刺破并涂平孔眼、在天平上称重得gi3、将蜡封后的试件挂在天平钩上、在水中称重得g2四、结果计算:dgggi -g2 gi - g ds gn式中：dg 岩石的干密度，克/厘米3；g 试件干重，克；gi 蜡封试件在空气中重，克；g2 蜡封试件在水重中，克；ds 水的密度，克/厘米 3；gn 石蜡密度，克/厘米 3, 0.90克/厘米3岩石密度测定记录表测士 7e次 数试件在空 气中重g（克）蜡封试件在空气重gi（克）蜡封试件

10、在水中重g2（克）试件容重dg（克/厘米3）岩石平均容重do（克/厘米3）备 注123实验二、岩石含水率的测定岩石在天然状态下所含水分的重量与岩石烘干后的重量之比为岩石的含水率。一、仪器设备：天平、烘箱、干燥箱。二、试验步骤：1、从岩样中心取保持天然含水状态的边长约46厘米的立方体试件，即称重得gi,在现场采取的岩石，测含水率就要用塑料袋把欲测岩石密封住，保持水分。2、将试件放在105110c烘箱中烘至恒重（烘干 24小时）后取出，放置干燥器中冷却至室温，称重彳导g2。三、测定结果计算：w = g1 -g2100%g2式中：w 岩石天然含水率；g1 保持天然水分的试件重量，克；g2 烘至恒重的

11、试件重量，克。岩石含水率测定记录表试件编号试件天然重量g1（克）试件烘干重量g2（克）试件含水率w（%）岩仃平均含水率w （%）备 注123试验三、岩石单向抗压强度的测定一、仪器设备：材料试验机、游标卡尺。二、标准试件规格：采用直接为50mm的圆柱体，高径比为 2 : 1;也可采用50 x 50 x 100mm的长方体。三、测定步骤：1、测试件尺寸（试件直径应在其高度中部两个互相垂直的方向量测，取算术平均值）填入记录表 内。2、选择压力机度盘（量程）：一般应满足0.2p pmax 55mm寸式中d为非标准试件的直径也即v。进行现场岩石分级时需用is (50)换算而来 的值。可转换为单轴抗压强度

12、：%=24is(50)qc相当于l:d = 2:1 的试件单轴抗压强度值。试验七、岩石的抗剪试验一、仪器设备：材料试验机、变角剪切夹具、游标卡尺。二、试件规格：标准试彳采用 50 x 50 x 50mm 或 70 x 70 x 70mm。做三个角度：30、45、60 ,每个角度做三个试件取平均值。三、试验步骤：1、实验机度盘的选择原则与抗压强度测定之盘选择原则相同。2、测量试件尺寸、选择剪切角度填入表内。3、把变角剪夹具选好角度，试件放上后即可以每秒0.51.0mpa的速度加载直至破坏。四、测定结果的计算单个试件剪切破坏面上的正应力、剪应力按下式计算：_ p=cosfp .二 一 sin ;f

13、式中：p试件剪断破坏载荷，n2f男切面面积， mma试件(剪切面)与水平面夹角，或也是加载力方向与剪切面法线的夹角。岩石剪切试验记录表岩石试件编号uu 石石 名 称试件含水状态试件尺寸(mm)剪 切 面 积(mm2)男 切 角 度 (度)破 坏 载 荷 (n)平均 正应力 (mpa)平均 男应力 (mpa)备 注长宽130234455676089五、画强度曲线、求c、小值。从图上量出：c=(i)= 用解方程法求岩石的 c、(i)值：【例】根据上表各值作b一t关系图，如上图所示:由公式：t = c + （ttg 又彳田设 r 30 = 90.00 kg / cm2 , （t 30 = 155.88 kg / cm290 = c + 155.88 tg（|）所以 c = 90 - 155.88 tg（|）（1）又彳田设 r 60 =