2014-1岩石单轴抗压强度实验.doc

岩石单轴抗压强度实验指 导 书黄冬梅适用专业： 采矿工程、安全工程等 山东科技大学资矿业与安全工程学院2014年 11 月5前 言岩石在狭义上说来包括岩块和岩体，岩块一般是指从岩体中取出的、尺寸不大的岩石。它由一种（如石英岩、大理岩等）或几种（如花岗岩、玄武岩等）矿物组成，具有相对的均匀性。由于尺寸较小而在其中不可能有大的地质构造的影响。实验室试验的试件是岩块的一种。岩体是指工程实际中较大范围的岩石。它可由一种或几种岩石组成，并可能为岩脉或裂隙充填物所侵入，包括地质构造作用的明显影响，并为结构面 (层面、节理、裂隙等)所切割。实验室内岩块和工程现场岩体均属于岩石，它们是两个既有相互联系又有不同的概念，二者的力学性质有相互关系但不能直接代用。室内煤岩力学试验采用的是尺寸很小的岩块，采矿工程实际中考虑的对象是煤岩体。一般的，由于现场岩体试验复杂、费用高，人们很少进行，只是在室内进行小块的煤岩进行力学参数测试，将其结果运用到工程中去。因而对煤岩试块和现场煤岩体的力学性质（主要是强度）间关系的研究很有实际意义。单轴抗压强度实验是采矿相关专业岩石力学实验课程中必不可少的组成部分，学生通过实验验证和推导理论知识，又用理论知识解释和分析实验结果，以达到巩固理论知识和掌握实验方法的目的。指导书从实验目的、原理、仪器设备、方法步骤、注意事项、结果整理等方面对实验进行了介绍，并提出了要求，旨在让学生掌握力学实验的基本知识、技能和方法，培养学生的动手能力和分析、解决问题的能力，增强学生开拓创新的意识。岩石单轴抗压强度试验一、实验目的熟悉与掌握测定岩石单轴抗压强度的实验设备、仪器、实验方法与计算方法。二、实验内容测定规则形状岩石试件的单轴压强度。三、实验条件（1）实验地点与场地：MTS岩石伺服实验室（资源与环境工程学院121）。（2）实验设备与耗材：实验加工机械（钻石机或车床、锯石机、磨石机或磨床）；检验工具（游标卡尺、直角尺、水平检测台、千分表架及千分表）；加载设备（普通材料试验机）。（3）专用计算机软件：数据采集与处理软件。（4）实验耗材：标准岩石试件、胶带。四、实验原理与实验方法（1）试样制备1）试件规格：试件应是整齐的园柱体，直径约为50mm，高径比为2.03.0;2）试件数量：每组试件应不少于3块，取其平均值作为单轴抗压强度；3）试件加工精度：试件端面磨平度小于0.02mm；轴线垂度不超过0.001弧度；侧面不平度小于0.3mm；4）试件含水状态：试件保存期不超过30天，应尽可能保持天然含水量。（2）试样描述测定前核对岩石名称及其编号。对试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描述并填入记录表内。（3）检查试件加工精度，量测试件尺寸试件加工精度用专门的水平检测台检查。试件直径应在其高度的中部两个互相垂直的方向分别测量，取其平均值，填入记录表内。（4）试验仪器采用美国MTS公司生产的815.03型号的电液伺服岩石力学试验系统（Electro-Hydraulic Servocontrolled Rock Mechanics Testing System）。该试验系统配备有轴压、围压和孔隙水压等三种独立的闭环伺服控制系统，具有单轴（压缩）试验、假三轴（压缩）试验、真三轴试验等基本试验功能。单轴压缩试验采用位移控制加载。（5）试件加载开动压力机，使其处于可用状态。将试件置于压力机承压板中心，使试件上下面受力均匀，以每秒0.51MPa的速度加载直至破坏。记录破坏荷载，并对破坏后的试件进行描述。五、实验要求与实验结果1、实验要求（1）实验预习在实验前每位同学都需要充分预习相关知识和实验指导书的内容，并写好预习报告，在预习报告中要写出实验目的、要求，需要用到的仪器设备、物品资料以及简要的实验步骤，形成一个操作提纲。对实验中的安全注意事项及可能出现的现象等做到心中有数，但这些不要求写在预习报告中。（2）实验记录实验过程中积极动手、认真按照实验指导步骤进行操作并对实验因素和结果进行详细记录。学生开始实验时，应该将记录本放在近旁，将实验中所做的每一步操作、观察到的现象和所测得的数据及相关条件如实地记录下来，为实验报告编写提供详实依据。实验记录中应有指导教师的签名。2、实验结果（1）计算单个试件的单轴抗压强度式中： 试件单轴抗压强度，MPa； 试件破坏载荷，kN； 试件横截面积，mm2（2）求每组试件单轴抗压强度的算术平均值（取二位小数）。式中：试件平均单轴抗压强度, MPa；第i个试件的单轴抗压强度, MPa；n每组试件个数。将实验数据进行汇总整理填入表1。表1 岩石单轴抗压强度测定报告表岩石