岩石三轴压缩及变形试验打印

学号学号姓名班级岩石三轴压缩及变形试验

岩石三轴压缩及变形试验装订线装订线本规定可用于测定烘干和饱和状态的的试样，试样的含水状态用以下方法处理：烘干状态的试样，在105～110C24h。饱和状态的试样，按7.1规定的进展饱和。轴抗压强度。二、试样备制。试样为圆柱体，直径不小于5cm2～2.5依据三轴试验机的性能和试验争论要求选择。5～70.3mm。两端面0.25三、试样描述四、主要仪器设备7.4.1，7.4.2。电阻应变片、粘结剂、万用表等。〔或数据采集器、压力传感器、引伸仪等。除用电阻应变仪0.1%和量程能满足变形测定需要的其它仪表。三轴应力试验机〔11五、试验程序试样的防油处理首先在预备好的试样外表上涂上薄层胶液〔如聚乙烯醇缩醛胶等后，再在试样上套上耐油的薄橡皮保护套或塑料套，与试样两端的密封件协作，以防止试样试验中进油及试样破坏后碎屑落入压力室。安装试样把密封好的试样放置于保护筒中，将压力室顶部的螺旋压帽组件卸下并吊装在保护筒的下端有一凸出的球柱，此时要留意使球柱对准压力室底部中心的圆销孔，并放置平稳。试样在压力室中安置好后，即可向压力室内注油，直至油液到达预定的位置为止，然后用螺旋压帽组件封闭压力室。安装测量变形仪表用测微表或位移传感器适用于测定试样的纵向变形，测表可按装在压力室辽宁工程技术大学岩石三轴压缩及变形试验辽宁工程技术大学岩石三轴压缩及变形试验1页〔7页〕顶部，三轴试验机压力室构件的变形，应在试验前率定，在计算变形时予以扣除。变片，将试样上焊接好的导线从压力室的导线孔中引出，与应变仪连接。图三轴试件示意图〔〔装订线内不准做答〕须考虑下述条件：所选定的侧向应力须使所求的莫尔包络线能明显的反映出所需要的应力。应适当地照看到莫尔包络线的各个阶段。最小侧压力的选定，应考虑试验机的精度。选择轴向载荷量程依据已选定的侧向应力值，按下述阅历公式选择轴向载荷量程：Pmax

(c

k3

)AP

max

——可能的轴向破坏载荷〔N；装装订线——试样的单轴抗压强度〔MPa；c——侧向应力〔MPa；3k4～7；A——试样的横截面积〔mm2。加载速度试验时，先施加侧向压力到预定值，其加载速度宜掌握在每秒0.05MPa左右，2%，然后以每秒0.8—1.0MPa的加载速度施加轴向荷载，直至破坏，并记录破坏时的最大载荷及相应的侧向压力值。变形记录在施加轴向荷载的过程中，同步记录下各级应力下的纵向和横向应变〔承受电阻应变仪〕或纵向变形值〔承受测微表。为了绘制应力～应变曲线〔151011-1。裂开形式描述六、成果整理和计算计算不同侧向应力下的轴向应力值P1A式中： ——不同侧向应力时的轴向应力值〔MPa；1P——轴向破坏载荷〔N；A——试样的横截面积〔mm2。〔装订线内不准做答〔装订线内不准做答〕

1

求岩石的内摩擦角和粘聚力C3σσ(MPa)13503002502001501005000204060σ(MPa)3装订线图13 装订线1

最正确关系曲线3ττ(MPa)20017515012510075502500255075100 125 150 175 200225 250σ(MPa)14莫尔应力圆〔装订线内不准做答〕〔装订线内不准做答〕1

3

为横坐标绘制～1 3

最正确关系曲线〔直线，如图13所示，按下式直接求C，值：C

1sinc2cosk1arcsink1 式中：C——岩石的粘聚力〔MPa； ——岩石的内摩擦角〔度；——～最正确关系曲线纵坐标的应力截距〔MPa；c 1 3k——～1 3

最正确关系曲线的斜率。〔2〕在～1 3

最正确关系曲线〔直线〕与正应力坐标图上以(1

/2为圆心，以(3

/2为半径绘制莫尔应力圆〔如图3装订线14装订线绘制应力--应变曲线用测微表测定变形时，轴向应变按下式计算： Lh L式中：——轴向应变值；hL——试样高度

LL1

L2L——试样压缩变形值〔mm；L——测定的总变形值〔mm；1L——三轴压力室构件的变形值〔mm。2用电阻应变仪测定应变时，按下式计算试样的体积应变值〔〔装订线内不准做答〕

v h

2d装装订线 ——某一应力下的体积应变值；v——某一应力下的纵向应变值；h——某一应力下的横向应变值。d绘制应力--应变关系曲线，如图15所示。图15 三轴抗压强度应力～应变曲线图依据应力--应变关系曲线，分别计算弹性模量，泊松比:E (150

)3503式中：E ——弹性模量50

h50()1 350

50%主应力差的应力值〔MPa； 50%时的纵向应变值。h50取应力为抗压强度50%时的横向应变值和纵向应变值计算泊松比。〔装订线内不准做答〕d〔装订线内不准做答〕式中：——泊松比；

h50d50

——应力为主应力差50%时的横向应变值；装装订h5050%时的纵向应变值。试 样 尺 寸最直径试 样 尺 寸最直径(mm)高度(mm)横截面积(mm2)侧向应力(M3Pa)大破坏载荷(N)轴向应力(M1Pa)E(MPa)泊松比备注C=摩擦角φ=岩试受含石样力水名编方状称号向态线装装订线试试样描述〔〔装订线内不准做答〕学号姓学号姓名班级装订线测定岩石的抗拉强度测定岩石的抗拉强度岩石的抗压强度是指岩石在单向受拉条件下，受拉面上能承受的最大拉应力。目前，测定岩石抗压强度的方法很多，大致可分为直接位伸法和间接法两大类，而间接法又以劈裂法应用最为广泛。下面重点介绍直接拉伸法和劈裂法。Ⅰ直接拉伸法一、根本原理直接拉伸法是将试件夹持在夹持器内，然后平行于试件轴施加拉伸荷载直至岩石破坏，通过破坏荷载求得岩石的抗拉强度〔σ〕即：t二、仪器设备1、制样设备：钻石机、锯石机、磨石机、车床等；2100kN；、拉伸夹持器〔图1：不少于3套；4、测量平台、卡尺、放大镜等；5、烘箱、枯燥器；6、水槽、煮沸设备或真空抽气设备；7、树脂胶及粘接设备。三、操作步骤1、试件制备试件规格承受直径为5cm，高为10cm的园柱体，每组3块，在试件制备过程中，不允许人为裂隙产生。试件制备的精度应満足如下要求：沿试件高度，直径的误差不超过0.03cm；试件两端面不平行度误差，最大不超过0.005cm；端面应垂直于轴线，最大偏差不超过0.25°；2、试件描述试验前，对试件应描述以下内容：岩石名称、颜色、矿物成分、构造、风化程度、胶结物性质等；加荷方向与岩石试件内层理、节理、裂隙的关系及试件加工中消灭的问题；含水状态及所使用的方法。2、试件尺寸量测及描述按试验二量积法中的要求，量测试件断面的边长，求取其断面面积〔A。试件描述内容：包括岩石名称、颜色，主要矿物成分、构造构造、层理、节理等裂隙发育状况及拉伸应力间的关系。3、试件烘干或饱和处理依据试验要求需对试件进展烘干或饱和处理。105~11024h。自由浸水法饱和试件：将试件放入水槽，先注水至试件高度的1/4处，以后每隔2h分别注水至试件高辽宁工程技术大学测定岩石的抗拉强度辽宁工程技术大学测定岩石的抗拉强度试验1页〔5页〕装线装线1/23/4处，6h后全部浸没试件，试件在水中自由吸水48h。煮沸法饱和试件：煮沸容器内的水面始终高于试件，煮沸时间不少于6h。真空抽气法饱和试件：饱和容器内的水面始终高于试件，真空压力表读数宜为100kPa，直至无气泡逸4h。4、试件胶结试件与夹持器胶结前，应将试件端面及夹持器接合面用丙酮洗净，然后将胶合剂均匀地涂抹在试件及夹持器端面上，胶结时，应严格对准中心。胶接后，在其上稍加重压，使两者严密结合，静直至枯燥。5、安装试件、加荷将胶接有岩样的拉伸夹持器安装在万能材料试验机的夹头内，留意须使试件平行于机器轴线，然后，0.3MPa的速率加荷至试件破坏，记录整个试验中荷载的最大值及试件彻底破坏的荷载值。6、描述试件破坏状况描述内容包括：破坏面的平直程度，与轴线的关系及破坏部位等状况，如破坏面为沿某一裂隙破坏或沿端面四周破坏时，则该次试验无效。7、按下式计算岩石的抗拉强度〔装式中：σ――岩石的抗拉强度〔；tP――试件破坏时的拉伸荷载〔N；订线tA――试件横载面积〔m2。内四、试验报告内容不准做订1、整理记录表格，格式如下表：岩石轴向拉伸试验记录表答〕工程名称：最大破 岩石抗坏载荷 拉强度最大破 岩石抗坏载荷 拉强度备注〔N〕 〔MPa〕横截面积〔mm2〕平均直径平均高度〔mm〕〔mm〕含水状态受力方向试件编号岩石名称寸尺样试试件与夹持器胶接时，要留意胶接牢靠，并留意检查夹持器轴与试件轴线是否全都。Ⅱ劈裂法一、根本原理劈裂法是在试件的直径〔园柱体试件〕方向上，施加一线性荷载，使之沿试件直径方向发生压致拉裂破坏，然后依据弹性理论求岩石的抗拉强度。劈裂法适用于能制成规章试件的各类岩石。试验时，线性荷载是通过一个特制夹具或在试件上、下各加一根压条实现的〔图6-2。二、仪器设备1、制样设备：钻石机、锯石机、磨石机、车床等；2、测量平台、卡尺、放大镜等；3、烘箱、枯燥箱、水槽、煮沸设备或真空抽气设备；4、材料试验机。装订装订线5、垫条1、试件规格劈裂试验适用于能制成规章试件的各类岩石，试件可用岩心或岩块加工制成。一般承受直径为48~54mm，高度为直径的0.5~1.0倍，并大于岩石最大颗粒的10倍的园柱体试件。同一含水状态下，每组3块。试件制备的精度应満足如下要求：沿试件高度，直径的误差不超过0.03cm；试件两端面不平行度误差，最大不超过0.005cm；端面应垂直于轴线，最大偏差不超过0.25°；2、试件尺寸测量及描述按试验二中量积法的要求，量测度样的直径，高度或边长，并划出加荷中线。试件描述内容：岩石名称、颜色、矿物成分、构造、风化程度、胶结物性质等；加荷方向与岩石试件内层理、节理、裂隙的关系及试件加工中消灭的问题；含水状态及所使用的方法。〔装订线内不准做答〔装订线内不准做答〕依据试验要求需对试件进展烘干或饱和处理。105~11024h。自由浸水法饱和试件：将试件放入水槽，先注水至试件高度的1/4处，以后每隔2h分别注水至试件高1/23/4处，6h48h。煮沸法饱和试件：煮沸容器内的水面始终高于试件，煮沸时间不少于6h。真空抽气法饱和试件：饱和容器内的水面始终高于试件，真空压力表读数宜为100kPa，直至无气泡逸4h。4、安装试件、加荷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2根垫条沿加载基线，固定在试件两端。将试件置于试验机承压板中心，调整球形座，使试件均匀受荷，并使垫条与试件在同一加荷轴线上。0.3~0.5MPa的加荷速度加荷，直至试件破坏，记录下破坏荷载，描述试件破坏后的形态。t5、按下式计算岩石的抗拉强度t式中：σ――岩石的抗拉强度〔；P――破坏荷载〔N；――试件直径〔m――试件高度〔m。计算值取3位有效数字。四、试验报告内容1、整理记录表格，格式如下表：抗拉强度试验〔劈裂法〕记录表试件试件编号试验状态受力方向试件尺寸〔mm〕抗拉强度〔MPa〕P〔N〕单值平均值2、整理试件描述资料。装订装订线五、留意事项1、试件上、下两根垫条应与试件中心面位于同一平面内，以免产生偏心荷载。2、破坏面必需通过上、下两加荷线，假设只产生局部破坏，须重试验。六、思考题1、同一岩性的岩石分别用直接拉伸法和劈裂法进展试验，假设不考虑其它因素的影响，求得的抗拉强度是否一样？为什么？2、试比较直接拉伸法与劈裂法间的异同点。〔〔装订线内不准做答〕学号学号姓名班级

辽宁工程技术大学测定岩石的抗拉强度岩石抗剪强度试验(变角剪切)装装订线积之比，称为岩石试样的抗剪强度。利用几个不同角度的抗剪夹具做试验，得出试样沿剪断面破坏的正应力和剪应力之间的关系，以确定岩石抗剪强度曲线的一局部。二、试样备制505050mm707070mm的立方体，误差小于0.2～0.3mm，试样各端面严格平0.07mm0.03mm。32～3个，所以一组试验的试样6～9个以上。图8 岩石变角剪示意图 图9 岩石变角剪加载示意图三、试验设备、用具压力试验机，抗剪夹具三个，卡尺及其它关心设备。四、试验程序描述试样的颜色、颗粒、层理方向、加工精度等状况，在试样上划出剪切线。用游标卡尺量测试样的高、宽、长的尺寸，准确到0.05mm，并计算剪切面的面积。把试样和抗剪夹具一起放在压力试验机的承压板上，夹具与垫板之间放滚轴以消退摩擦力，试样和抗剪夹具四周放防护罩。以每秒0.5～1.0MPa的速度加载，直到试样剪断为止，记录下破坏时的载荷，格式见10-1。20、30、45不同夹具，分别逐个进展试验，每个角度做3件。装订线辽