实验五岩石单轴压缩实验(DOC)

1、实验五岩石单轴压缩实验(DOC)实验五岩石单轴压缩实验(DOC)20/20实验五岩石单轴压缩实验(DOC)实验五岩石单轴压缩实验一.实验目的岩石单轴压缩是指岩石在单轴压缩条件下的强度、变形和损坏特色。经过该实验掌握岩石单轴压缩实验方法，学会岩石单轴抗压强度、弹性模量、泊松比的计算方法；认识岩石单轴压缩过程的变形特色和损坏种类。二.实验设施、仪器和资料1.钻石机、锯石机、磨石机；2.游标卡尺，精度0.02mm；3.直角尺、水平检测台、百分表及百分表架；4.YE-600型液压资料试验机；5.JN-16型静态电阻应变仪；6.电阻应变片（BX-120型）；7.胶结剂，洁净剂，脱脂棉，测试导线等。.试样

2、的规格、加工精度、数目及含水状态试样规格：采纳直径为50mm，高为100mm的标准圆柱体，关于一些裂隙比较发育的试样，可采纳50mm50mm100mm的立方体，因为岩石娇嫩不可以制取标准试样时，可采纳非标准试样，需在实验结果加以说明。加工精度：a平行度：试样两头面的平行度误差不得大于0.1mm。检测方法如图5-1所示，将试样放在水平检测台上，调整百分表的地点，使百分表触头紧贴试样表面，此后水平挪动试样百分表指针的摇动幅度小于10格。b直径误差：试样两头的直径误差不得大于0.2mm，用游标卡尺检查。c轴向误差：试样的两头面应垂直于试样轴线。检测方法如图5-2所示，将试样放在水平检测台上，用直角尺

3、紧贴试样垂直边，转动试样二者之间无显然空隙。3.试样数目：每种状态下试样的数目一般好多于3个。4.含水状态：采纳自然状态，即试样制成后放在底部有水的干燥器内12d，以保持必定的湿度，但试样不得接触水面。11223431百分表2-百分表架3-试样4水平检测台1直角尺2-试样3-水平检测台图5-1试样平行度检测表示图图5-2试样轴向误差度检测表示图四.电阻应变片的粘贴1.阻值检查：要求电阻丝平直，间距均匀，无黄斑，电阻值一般采纳120欧姆，丈量片和赔偿片的电阻差值不超出0.5。2.地点确立：纵向、横向电阻应变片粘贴在试样中部，纵向、横向应变片摆列采纳“”形，尽可能避开裂隙，节理等弱面。3.粘贴工艺

4、：试样表面冲洗办理涂胶贴电阻应变片固化办理焊接导线防潮办理。试样电阻片图5-3电阻应变片粘贴.实验步骤测定前查对岩石名称和试样编号，并对岩石试样的颜色、颗粒、层理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描绘。检查试样加工精度。并丈量试样尺寸，一般在试样中部两个相互垂直方向丈量直径计算均匀值。电阻应变仪接通电源并预热数分钟后,连结测试导线，接线方式采纳公共赔偿半桥连结方式。将试样搁置在试验机的承压板中心，此后对纵向、横向应变片分别进行频频预调均衡。5.施加初载荷，检查试验机和应变片工作状况，正常后以1.02.0kN/s的加载速度均匀加载，按估计损坏载荷的十分之一间隔读数，纪录相应载荷下的纵向、横向应变，

5、均匀加载直至试样完满损坏。每个测试过程读数不得少于7个点，同一试样的纵向、横应变尽可能同时读出。记录损坏载荷值及加载过程中出现的现象，并对试样损坏形态进行描绘。.实验结果整理岩石单轴抗压强度：RCPS式中：RC试样单轴抗压强度，MPa；P试样损坏载荷，N；S试样初始截面积，mm2。岩石单轴抗压强度测定结果填入表5-1。表5-1岩石单轴抗压强度测定结果试件岩性描绘试样尺寸损坏载荷抗压强度/MPa岩石名称DL/mm/kN单值均值编号1232.绘制岩石单轴压缩应力-应变曲线实验结束后检查每一组的实验结果，荒弃可疑数据，分别计算试样所受应力和与之对应的纵向应变、横向应变以及体积应变值，体积应变值按下1

6、2v式计算：v122将单轴压缩实验记录与计算结果填入表5-2。此后以纵向应力为纵坐标，以应变成横坐标描出并圆滑连结测点。岩石试样单轴压缩实验的应力-应变曲线，如图5-4。表5-2岩石单轴压缩变形测定纪录试样编号123载荷/kN项目轴向应力/MPa纵向应变1横向应变2体积应变v轴向应力/MPa纵向应变1横向应变2体积应变v轴向应力/MPa纵向应变1横向应变2体积应变v1-220406080100aPM/11-vA1201401601802002001-1CBD-33/10-3/101图5-4岩石单轴压缩实验的应力-应变曲线3.弹性模量:依据岩石单轴压缩实验的应力-应变曲线计算变形参数。因为岩石压

7、缩过程中各个阶段的变形状况有所不同样，弹性模量又分为切线模量E（又称弹性模量或杨氏模量）和割线模量E50（又称变形模量），分别按下式计算：E50E5050式中：纵向应力-应变曲线中直线段的纵向应力增量，MPa；纵向应力-应变曲线中直线段的纵向应变增量；单向抗压强度的50%的应力值，MPa；试样与对应的纵向应变值。4.泊松比:岩石在单轴压缩过程中纵向变形的同时横向也发生相应变形，在轴向应力-纵向应变与轴向应力-横向应变曲线上，对应直线段纵向应变和横向应变的均匀值计算泊松比：pp式中：岩石的泊松比；p纵向应力-纵向应变曲线中对应直线段部分的应变的均匀值；p纵向应力-横向应变曲线中对应直线段部分的应

8、变的均匀值。弹性模量E、变形模量E50及泊松比测定结果填入表5-3：表5-3弹性模量E、变形模量E50及泊松比测定结果岩石试样岩性弹性模量E/GPa变形模量E50/GPa泊松比名称编号描述单值均值单值均值单值均值七.实验报告要求实验结束后仔细独立填写实验报告，实验报告应包含以下内容：实验目的；主要实验仪器；实验步骤；原始数据及实验数据整理；对本实验的建议。.思虑题试验机上为何要装备球形调理座？影响单轴压缩实验结果的实验要素有那些？单轴压缩损坏的种类有那几种？实验六岩石常例三轴压缩实验一.实验目的岩石常例三轴压缩实验是指岩石试样在轴对称应力组合方式（12=3）的三轴压缩实验。经过该实验使学生掌握

9、岩石常例三轴实验方法，并能依据岩石在不同样围压下实验结果计算出内摩擦角与粘结力c，绘制出岩石的强度曲线，进一步理解岩石的强度准则。.实验设施、仪器和资料钻石机、锯石机、磨石机；游标卡尺，精度0.02mm；干燥器；直角尺、水平检测台、百分表及百分表架；YE-2000型液压资料试验机；三轴室，三轴液压源；热缩管、胶带、密封圈等。.试样的规格、加工精度、数目及含水状态试样规格：采纳直径为50mm，高为100mm的标准圆柱体。加工精度：a平行度：试样两头面的平行度误差不得大于0.1mm。检测方法如图5-1所示，将试样放在水平检测台上，调整百分表的地点，使百分表触头紧贴试样表面，此后水平挪动试样百分表指

10、针的摇动幅度小于10格。b直径误差：试样两头的直径误差不得大于0.2mm，用游标卡尺检查。c轴向误差：试样的两头面应垂直于试样轴线。检测方法如图5-2所示，将试样放在水平检测台上，用直角尺紧贴试样垂直边，转动试样二者之间无显然空隙。3.试样数目：每种岩石同一状态下，试样数目一般好多于5个，每个试样在必定围压下的进行实验。4.含水状态：采纳自然状态，试样制成后放在底部有水的干燥器内12d，以保持必定的湿度，但试样不得接触水面。.实验步骤测定前查对岩石名称和试样编号，并对试样的颜色、颗粒、层理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描绘。检查试样加工精度。并丈量试样尺寸，一般在试样中部两个相互垂直方向丈量

11、直径计算均匀值。围压一般取5MPa、10MPa、15MPa、20MPa和25MPa。试验机量程，一般应知足0.2P0Pmax0.8P0，式中：P0为试验机最大批程，kN；Pmax为估计试样最大损坏载荷，kN。试样的安装，第一把钢垫块端部擦净，将试样置于上、下垫块之间，使三者中心为一条直线，再将试样与垫块套上热缩管，热缩管长度稍大于试样高度，用吹风机迟缓加热热缩管，并再用密封胶带固定试样两头，见图6-1。翻开三轴室上压盖，再将制备好的试样下垫块置下放入三轴室底座中心，上好压力室顶盖活塞，将装有试样的三轴室放入试验机的下承压板上，并使三轴压力室的中心与试验机的中心一致。注油排气，翻开压力室的放气阀

12、，启动围压油泵向压力室注油排气，当压力室有油除去时封闭排气阀。接通电源，开动开压力机，翻开送油阀，使压力机的下承压板的拖轮走开轨道10cm左右，封闭送油阀，此后调整试验机上承压板地点与压力室的上压头接触，慢慢翻开送油阀施加50kN的纵向载荷固定试样。9.施加围压，慢慢施加围压到指定值，坚固数2分钟后，使围压保持恒准时，要求改动范围不该超12341上垫块；2密封圈；3岩石试样；4下垫块图6-1试样防油安装表示图过选定的2%。再以1.0kN/s2.0kN/s的加载速度均匀加载，直至试样损坏，立刻封闭液压泵卸载阀，再翻开试验机的回油阀卸轴压。纪录损坏载荷及围压值。翻开三轴室的放气阀，卸掉上压盖拿出试

13、样，损坏种类描绘。.实验结果整理1.计算必定侧压力作用下岩石的抗压强度1：P1S式中：1max岩石三轴抗压强度，MPa；P纵向损坏载荷，N；F试样初始截面积，m2。2.计算内摩擦角和粘结力。在直角坐标系绘制3-1的关系曲线图6-2，对实验值采纳最小二乘法进行线性回归，计算出其斜率m和纵轴上的截距b，即1m3b线性方程，此中m和b可用下式计算：图6-2围压与纵向抗压强度关系曲线231313b3)2n2(331nm3)2n(1323式中：1岩石三轴抗压强度，MPa；3围压，MPa；n试样数目。依据库伦-摩尔准则，岩石的内摩擦角和粘结力c可利用参数m和b按下式计算：1arcsin1图6-3岩石三轴试

14、验摩尔园及包络线cb1sin2cos3.绘制摩尔圆及其包络线：在纵横同样比率的直角坐标系内，采纳35个3值，用回归后的直线方程1m3b计算出相应的值。再分别以（）/2，0为圆心，以（）13+11-3/2为半径绘制出一组摩尔圆，摩尔圆的外包络线，即为该组岩石的强度曲线，包络线在Y轴上的截距为粘结力c，与X轴的夹角为内摩擦角。岩石三轴压缩实验结果填入表6-1。表6-1三轴压缩实验结果岩石编试样尺寸3损坏载荷1b内摩擦角凝集力c岩性描绘名称号/MPa/kNm/MPa/度/MPaDL/mm/MPa12345六.实验报告要求实验结束后仔细独立填写实验报告，实验报告应包含以下内容：实验目的；主要实验仪器；

15、实验步骤；原始数据及实验数据整理；对本实验的建议。.思虑题三轴实验过程中主要想法事项有哪几项？经过三轴实验说明岩石承载能力与哪些要素相关？你对本次实验的建讲和建议。实验七岩石抗拉强度测定.实验目的岩石抗拉强度是指岩石承拉伸条件下可以承受的最大应力值。经过该实验使学生掌握采纳巴西劈裂法测定岩石抗拉强度的方法，并与岩石抗压强度进行比较，进而认识脆性岩石资料的强度特色。二.实验设施、仪器和资料1.钻石机、锯石机、磨石机；2.游标卡尺，精度0.02mm；3.劈裂夹具；5.钢丝垫条，用直径为2.0mm3.0mm钢丝；YE-300型液压资料试验机。.试样的规格、加工精度、数目及含水状态1.试样规格：采纳直

16、径为50mm，高为25mm50mm的标准圆柱体。2.试样数目：每种岩石同一状态下，试样数目一般好多于5块。3.含水状态：采纳自然状态，试样制成后放在底部有水的干燥器内12d，以保持必定的湿度，但试样不得接触水面。四.实验原理巴西劈裂法测定岩石抗拉强度是国际岩石力学学会标准介绍的方法，对称圆盘试样受集中载荷P的作用下，依据弹性理论得悉，圆盘加载直径上任一点(0，y)的应力状态为：2P（1）xDL2P4D2-1）（D24y2yDL（2）式中：P为载荷，D、L分别为试样直径和厚度，试样中心处（y=0）的应力状态为：2PxoDL（3）yo6P（4）DL由式（3）、式（4）得出，圆盘试样中心处压应力是拉

17、应力的3倍，但因为岩石抗拉强度远低于抗压强度，一旦拉应力达到试样的抗拉强度时中心发生破坏，平常以为拉应力对破碎起主导作用。.实验步骤测定前查对岩石名称和试样编号，并对试样的颜色、颗粒、层理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描绘。用游标卡尺丈量试样尺寸，保存两位小数。将试样搁置劈裂夹具内，再用V型卡具及双侧夹持螺钉固定好试样，见图7-1。把劈裂夹具放入试验机的上、下承压板之31间，使试样中心线和试验机的中心线在一条直线上。425.开动试验机，松开劈裂夹具双侧夹持螺钉，此后以0.07kN/s0.12kN/s的加载速度均匀加载，直至损坏。6.记录损坏载荷，损坏种类描绘。1-垫条；2-加具座；3-试样；4-加持螺钉图7-