(整理)岩石力学实验指导书

1、岩石力学实验指导书（适用于土木工程专业 - 岩土方向 ）岩石力学课程组 编写长江大学城市建设学院二OO七年九月目录学生试验守则室内岩石试验的任务和工作基本要求试验一 岩石单轴抗压试验试验二 岩石抗拉强度试验试验三 岩石快速直剪试验说明：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

2、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做步骤进 行试验，每台设备的操做应按各设备的操做准则进行，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，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。六、如试验结果未能达到要求或因故未做试验者，应申请补做试验，实验室同意 后，在指定日期内

3、进行补做。以上守则请同学们自觉遵守。室内岩石试验的任务和工作基本要求一、室内岩石试验的任务： 是了解岩块的基本物理力学性质及其破坏机制；研究在工程建筑物荷载作用下基 岩或围岩的工程性状，为工程地质评价和工程建筑物设计提供资料。二、室内岩石试验工作基本要求：1、为使试验工作符合实际情况，保证成果质量，各工程勘测设计阶段的岩石试验 工作，应在详细了解工程地质条件、设计意图、建筑物特点和可能采用的施工方法基 础上进行。2、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。3、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

4、质应基 本相同。取样位置和数量，应根据地质条件、工程特点和试验要求而定。4、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，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。试验一 岩石单轴抗压试验一、试验的目的：测定岩石的单轴抗压强度Rc。当无侧限试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时，单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度，即试样破坏时的最大载

5、荷与垂直 于加载方向的截面积之比。本次试验主要测定天然状态下试样的单轴抗压强度。二、试样制备：1、试料可用钻孔岩心或坑槽探中采取的岩块。在取料和试样制备过程中，不允许 人为裂隙出现。2、 本次试验采用圆柱体作为标准试样，直径为5cm,允许变化范围为 4.85.4cm , 高度为10cm,允许变化范围为 9.510.5cm。3、对于非均质的粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸者，允许采用非标准试样,但高径之比宜为 2.0 2.5。4、制备试样时采用的冷却液,必须是洁净水,不许使用油液。5、对于遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石,应采用干法制样。6、 试样数量：每组须制备3 个。7、试样制备的精度。(

6、1) 在试样整个高度上,直径误差不得超过0.3mm。(2) 两端面的不平行度,最大不超过0.05mm。(3) 端面应垂直于试样轴线,最大偏差不超过0.25。三、试样描述：试验前的描述,应包括如下内容：1 、岩石名称、颜色、结构、矿物成分、颗粒大小,风化程度,胶结物性质等特征。2、节理裂隙的发育程度及其分布，并记述受载方向与层理、片理及节理裂隙之间 的关系。3、量测试样尺寸，检查试样加工精度，并记录试样加工过程中的缺陷。 试件压坏后，应描述其破坏方式。若发现异常现象，应对其进行描述和解释。四、主要仪器设备：1、钻石机、切石机、磨石机或其他制样设备。2、测量平台、角尺、放大镜、游标卡尺。3、压力机

7、，应满足下列要求：(1) 压力机应能连续加载且没有冲击，并具有足够的吨位，使能在总吨位的10%90%之间进行试验。(2) 压力机的承压板，必须具有足够的刚度，其中之一须具有球形座，板面须平整 光滑。(3) 承压板的直径应不小于试样直径，且也不宜大于试样直径的两倍。如压力机承 压板尺寸大于试样尺寸两部以上时，需在试样上下两端加辅助承压板。辅助承压板的 刚度和平整度应满足压力机承压板的要求。(4) 压力机的校正与检验，应符合国家计量标准的规定。五、试验程序：1、根据所要求的试样状态准备试样。2、将试样置于压力机承压板中心，调整有球形座的承压板，使试样均匀受载。3、以每秒0.51.0MPa/s的加载

8、速度加荷，直到试样破坏为止，并记录最大破坏 载荷及加荷过程中出现的现象。4 、描述试样的破坏形态，并记下有关情况。六、成果整理和计算：1 、试验记录填于下表：岩石单轴抗压强度试验原始记录表项目编号仪器编号试验日期岩石 名称含水 状态受力 方向试样 编号试样直径(cm)破坏 荷载(kN)抗压强度备注测定值平均值(K n/cm2)(MPa)试件描述试验者计算者校核者2、按下式计算岩石的单轴抗压强度:式中：Rc -ARc岩石单轴抗压强度，MPa ；P最大破坏载荷，kN ；A垂直于加载方向的试样横截面积，m2。2、计算值取3位有效数据。试验二 劈裂法试验 （ 抗拉强度试验 ）一、试验的目的：测定岩石的

9、单轴抗拉强度 Rt 。试样在纵向力作用下出现拉伸破坏时，单位面积上 所承受的载荷称为岩石的单轴抗拉强度，即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向 的截面积之比。劈裂法试验是测定岩石的单轴抗拉强度Rt 的方法之一。该法是在圆柱体试样的直径方向上，施加相对的线形荷载，使之沿试样直径方向破坏的试验。本试验法可测得各种含水状态下试样的抗拉强度。 本次试验主要测天然状态下试样的抗拉强度。二、试样制备：1、 本次试验采用圆柱体作为标准试样，直径为5cm,允许变化范围为 4.85.4cm ,试样的厚度宜为直径的 0.51.0倍，并应大于岩石最大颗粒的10倍。2 、其他应与试验一的试样制备一致。三、试样描述：同

10、试验一。四、主要仪器设备：同试验一。五、试验程序：1 、根据所要求的试样状态准备试样。2、通过试件直径的两端，沿轴线方向划两条相互平行的加载基线。将两根垫条沿 加载基线固定在试件两端。3、将试样置于压力机承压板中心，调整有球形座的承压板，使试样均匀受载，并 使垫条与试件在同一加荷轴线上。4、以0. 30. 5MPa/s的加载速度加荷，直到试样破坏为止，并记录最大破坏载荷 及加荷过程中出现的现象。5、描述试样的破坏形状，并记下有关情况。六、成果整理和计算：1、试验记录填表：2、按下式计算岩石的单轴抗拉强度：2PRt Dh式中： Rt 岩石单轴抗拉强度， MPa ；P试件破坏载荷，ND试件直径，m

11、mh 试件厚度， mm3、计算值取3位有效数据。岩石单轴抗拉强度试验(劈裂法)原始记录表项目编号仪器编号试验日期岩石 名称含水 状态受力 方向试样 编号试样直径(cm)试样高度(cm)破坏 荷载(kN)抗拉强度备 注测定值平均值测定值平均值(KN/cm2)(MPa)试件描述试验者计算者校核者试验三快速直接剪断试验一、试验的目的：岩石的抗剪强度是岩石对剪切破坏的极限抵抗能力。本试验采用快速直剪试验测定岩石的抗剪强度。此试验一般可测定：a混凝土与岩石胶结面的抗剪强度；b、岩石软弱结构面（包括夹泥和不夹泥的层面，节理裂缝面和断层带等）的抗剪强度；c、岩石本身的抗剪强度。试验时岩石的含水状态可根据需要

12、采用天然含水状态、饱和状态 或其它含水状态，本次试验测定天然含水状态下岩石的抗剪强度。二、试样制备：1、 岩石直接试验试件的直径或边长应大于或等于5cm，试件高度应与直径或边长 相等。5cm，试件高度与直径或边长2、岩石结构面直剪试验试件的直径或边长不得小于 相等。结构面应位于试件中部。15cm。胶结3、混凝土与岩石胶结面直剪试验试件应为方块体，其边长不宜小于面应位于试件中部，岩石起伏差应为边长的1%2%。混凝土骨粒的最大粒径不得大于边长的 1/6。4、每组试验试件的数量不应少于5个。三、试样描述： 试件描述应包括下列内容：1 、岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等。2、层理

13、、片理、节理裂隙的发育程度及其与剪切方向的关系。3、结构面的充填物性质、充填程度以及试件在采取和制备过程中受扰动的情况。4、混凝土与岩石胶结面的试件，应测定岩石表面的起伏差，并绘制其沿剪切方向 的高度变化曲线。混凝土的配合比，胶结质量及实测标号。四、主要仪器设备：1 、试件制备设备。2、试件测量设备如：游标卡尺及位移测表。3、直剪试验仪。五、试验程序：1 、试件安装：(1) 将度件置于金属剪切盒内，试件与剪切盒内壁之间的间隙以填料填实，使试件 与剪切盒成为一个整体。预定剪切面应位于剪切缝中部。(2) 安装试件中，法向荷载和剪切荷载(或两者的合力 )应通过预定剪切面的几何中心。 若测剪切位移，

14、法向位移测表和水平位移测表应对称布置， 各测表数量不宜少于 2 只。2、法向荷载的施加：(1) 在每个试件，首先应分别施加不同的法向应力，所施加的最大法向应力，不宜 小于预定的法向应力。 (预定的应力或预定的压力，一般是指工程设计应力或工程设计 压力。在确定试验应力或试验压力时，还应考虑岩石或岩体的强度，岩体的应力状态 以及设备精度和出力。 )(2) 对于岩石结构面中具有充填物的试件，最大法向应力应以不挤出充填物为宜。(3) 不需要固结的试件，法向荷载一次施加完毕，即测读法向位移， 5min 后再测读 一次，即可施加剪切荷载。(4) 需固结的试件，在法向荷载施加完毕后的第一小时内，每隔 15m

15、in 读数 1 次， 然后每半小时读数 1 次，当每小时法向位移不超过 0.05mm 时，即认为固结稳定，可 施加剪切荷载。(5) 在剪切过程中，应使法向荷载始终保持为常数。3、剪切荷载的施加方法应符合下列规定： 每个试验首先应分别施加不同的法向应力，待其稳定后再施加剪切荷载。施加剪 切荷载应根据直剪仪的结构选择采用平推式或斜推式。两者均要求法向荷载和剪切荷 载(或两者的合力)通过预定剪切面的几何中心。加荷速度应控制在0.50.8MPa/s。4、试验结束后，应对试件剪切面进行描述：(1) 准确量测剪切面面积；(2) 详细描述剪切面的破坏情况，擦痕的分布、方向和长度；(3) 测定剪切面的起伏差，绘制沿剪切方向断面高度的变化曲线；(4) 当结构面内有充填物时， 应准确判断剪切面的位置， 并记述其组成成分、 性质、 厚度、构造。根据需要测定充填物的物理性质。六、成果整理和计算：1、试验记录填于下表：2、试验成果整理应符合下列要求：(1)按下列公式计算各法向荷载下的法向应力和剪应力：A、平推法:P/AQ/AB、斜推法：P/A+Qsi nQcos /A式