岩石硬度及塑性系数的测定

1、中国石油大学（钻井工程）实验报告实验日期： 2015.10.13 成绩： 班级：石工12-01学号： 姓名： 教师： 同组者： 实验1 岩石硬度及塑性系数测定一、 实验目的1. 通过实验了解岩石的物理机械性质。2. 通过实验学习掌握岩石硬度、塑性系数的测定方法二、 实验原理利用手摇油泵加压，将液压传递给压模（硬质合金压头），推动活塞上升，使岩样与压模、位移传感器接触。用手摇泵慢速均匀加载，随着载荷的增加，压模将逐渐压入岩样直至破碎，位移传感器测出压入深度，压力传感器测出作用在岩石上的载荷。测出的载荷、位移信号传给函数记录仪，函数记录仪便自动记录下岩石的载荷与压入深度数据，利用专用软件将该数据导

2、入计算机中进行数据处理，画出载荷与位移的关系曲线计算岩石硬度和塑性系数。三、 实验仪器与实验步骤1手摇油泵 2压模（d=1.22.5）3位移传感器、载荷传感器4液压罐 5函数记录仪 图1 仪器设备示意图 图2 压膜结构1.将岩石切磨成正方（圆柱）体，其高度不小于50mm，被测量端面应加以研磨，使岩样平滑且相互平行（直径50mm 的岩样两端面不平行度不应超过0.5mm），岩样制备后应在低于100的烘箱中烘干2-2.5个时，然后放在干燥器内备用。  2.用读数显微镜测出压摸压头的直径并记录下来，  3.打开纪录仪开关，调整零点：按菜单，选捧输入，按

3、设置，输入密码,选择零点修正。   4.将岩样至于硬度仪的岩心托盘上，摇动手摇泵，活塞慢慢上升，移动位移传感器，使岩样先与位移传感器接触，当纪录仪显示压力有变化时，说明岩样与压头已接触上，停止摇动手摇泵，此时记录下位移值和压力值，作为零点。  5.用手摇泵慢 直到岩样破碎（有响声），则该点测试完毕，   6.按设置键两次，出现报警界面，再按V键，根据提示插入U盘，导出数据（两个数据文件存入U盘，第一路数据是位移 ，第二路数据是载荷 ）按菜单键返回，拔除U盘；四、 数据处理1 根据每点作

4、出的曲线求出岩石硬度表1 原始数据表吃入深度/载荷/吃入深度/载荷/吃入深度/载荷/吃入深度/载荷/1.24912.2024312.2898352.35610411.64912.2034432.2918422.35810451.97212.2064532.2948512.35910482.087482.2084642.2958572.36110522.089472.2114772.2978662.36510592.09482.2144982.38732.36710652.091532.2175132.3028792.37110812.093592.225212.3038862.37710942

5、.096642.2225302.3058932.38111022.099712.2245492.3089022.38511102.102782.2275632.319072.38711132.102792.2315752.3119142.39211182.105832.2345882.3139182.39611292.106872.2376102.3159222.411372.109952.246222.3169242.40211382.1111002.2436332.3179292.40611392.1151072.2456422.3199382.40711342.1171112.24866

6、12.3219432.40811292.121252.2536792.3229492.40911262.1231302.2556882.3249562.40911232.1281422.2566972.3299702.4111202.1311542.2587102.3319782.41111282.1371812.2617172.3329772.41711412.1492072.2637252.3349792.42111482.1542252.2657372.3359822.42411542.1592582.2677442.3369842.42811572.1662822.2677442.33

7、79882.43511602.1743002.277562.3399932.4411602.1773212.2727702.3419952.44611522.1793342.2757792.34210042.45311422.1813392.2787892.34410062.45711342.1843502.288032.34510092.1893852.2828102.34710142.1954122.2848152.3510262.2014262.2878232.3521036表2 处理数据表吃入深度/载荷/吃入深度/载荷/吃入深度/载荷/吃入深度/载荷/-0.72310.234310.3

8、178350.3841041-0.32310.2314430.3198420.3861045010.2344530.3228510.38710480.115480.2364640.3238570.38910520.117470.2394770.3258660.39310590.118480.2424980.3288730.39510650.119530.2455130.338790.39910810.121590.2485210.3318860.40510940.124640.255300.3338930.40911020.127710.2525490.3369020.41311100.137

9、80.2555630.3389070.41511130.13790.2595750.3399140.4211180.133830.2625880.3419180.42411290.134870.2656100.3439220.42811370.137950.2686220.3449240.4311380.1391000.2716330.3459290.43411390.1431070.2736420.3479380.43511340.1451110.2766610.3499430.43611290.1481250.2816790.359490.43711260.1511300.2836880.

10、3529560.43711230.1561420.2846970.3579700.43811200.1591540.2867100.3599780.43911280.1651810.2897170.369770.44511410.1772070.2917250.3629790.44911480.1822250.2937370.3639820.45211540.1872580.2957440.3649840.45611570.1942820.2957440.3659880.46311600.2023000.2987560.3679930.46811600.2053210.37700.369995

11、0.47411520.2073340.3037790.3710040.48111420.2093390.3067890.37210060.48511340.2123500.3088030.37310090.2173850.318100.37510140.2234120.3128150.37810260.2294260.3158230.381036根据表2作出吃入深度与载荷的关系曲线图如下图3：CDOABE岩石的硬度为： 其中： 破碎时最大载荷，单位；压模面积，单位。由图3知： 在B点破碎时最大载荷为=1160，压模的=2。所以，=1160/（×2²/4）=369.24(kg

12、/mm²)=3618.55(MPa)按我国岩石硬度六类12级分类，该岩石为硬8级。2 求塑性系数其中：AF岩石破碎前耗费的总功，相当于；AE弹性变形功，相当于面积； 屈服极限，；OC压入岩样深度，。由图3可得：所占的格数约为308格， 所占的格数约为204格。所以Kp=/=308/204=1.51由塑性三类6级分类可知，该岩石为低塑性2级。五、 实验结果表3 实验结果数据表岩石名称硬度屈服极限塑性系硬度级别塑性级别灰岩3618.5511601.51硬8级低塑性2级六、 思考题1在塑性岩石中，它没有破碎点，如何求它的硬度？答：对于塑性岩石，取产生屈服（从弹性变形开始向塑性变形转化）时的载荷代替，即： 。2为什么要求被测岩样两端必须平行？答： 要求岩样两端面平整是保证在进行压入实验时，压头端面均匀压入岩石，即让压头端面压入的面积始终是S，避免由于不平整造成的压入面积小于S，否则会造成计算的岩石硬度的不准确