砂岩弹性模量三轴实验研究

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砂岩单轴三轴压缩试验研究_姜永东

砂岩单轴三轴压缩试验研究X
姜永东鲜学福许江熊德国
( 重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室#重庆 400030)
摘要研究了砂岩在饱和、自然、风干三种状态下的单轴抗压强度特性和三轴抗压强度特性。在单轴、三轴压缩试验中得到了应力与纵向应变、横向应变、体应变之间的关系曲线, 单轴应力- 纵向应变曲线在峰值前可分为 3 个阶段, 三轴应力- 纵向应变全过程曲线可分为 4 个阶段。根据三轴轴向应力和围压绘制了莫尔圆, 采用回归分析得到了强度准则和强度参数 C、ª 值, 并且分析了含水量对岩石强度的影响, 其实验结果能为工程提供参考与借鉴。
( 1)
4 强度影响因素
影响岩石强度的因素有许多, 大体可以分为两
类, 一类是岩石本身的影响, 如矿物成分、颗粒大
小、胶结情况、密度、孔隙比、含水量、生成条件
以及层理结构等, 第二类是试验环境与物理环境如
试件尺寸、形状, 试件加工情况、压力机的刚度、加载速度、温度等13, 72。
本次试验砂岩的物理性质见表 3, 实验中主要
Jiang Yongdong Xian xuefu Xu Jiang X iong Deguo ( T he K ey Labor ator y of the Exploitation o f Southwest Resources & the Env ironmental Disaster Control Eng ineering, M inistr y of Education, Chongqing U niversity#Chongqing 400030)
意义。由于地壳中的岩石绝大多数处于三向应力状态, 所以对岩石进行三轴压缩试验研究更能反应实际情况, 实验测得的三轴抗压强度可以确定莫尔包络线、强度准则和强度参数 C、ª 值, 其值能为工程提供参考与借鉴。

广东地区红砂岩三轴压缩试验研究

石的破坏抑制逐渐增强，当宏观破裂面形成，岩石随破裂面滑移时，岩石强度不再下降。
表４红砂岩的峰值强度参数和残余强度参数
３结论
本文以广东地区的红砂岩为研究对象，采用
分级加载的方式，对红砂岩岩样进行了不同围压下的三轴压缩试验，分析了红砂岩的变形特性和强
：Ｊ，峰值强度和残余强度都有明显的增加。对比同一围压下峰值强度和残余强度发现，红砂岩破￣ＪｉＪ
坏时强度下降较大，破坏总体属于脆性破坏。
根据试验求得红砂岩的峰值强度参数Ｃ和残余强度参数Ｃ、，如表４、所示。从表中可以看
出，红层红砂岩的强度参数内聚力Ｃ和内摩擦角均有所下降，内聚力下降３．，而内摩擦角下７５
在围压较低的情况下，两者呈较好的线性关系，拟合关系式为：Ｅ一０９８。０６４．３０＋．７，相关系数为
０９４，随着围压继续增大，弹性模量Ｅ趋于稳定。而泊松比随着围压的增大，变化不是非常明．９６显（６，基本保持在０３０４之间。变形参数作为材料的属性，一般认为是一个定值，但由于图）．～．红砂岩中含有较多的裂隙和空隙，因此是一种非均质材料，使得变形参数因应；不同而生力条的 ¨ｃ５３件２５ｌ５Ｏ５４∞ ５ｃ发； ∞
ｄ— ６１８０＋２２３１．７４３．１３

不同粒径砂岩三轴压缩力学特性试验研究

２０１３年第６期（总第１７１期）
细颗粒砂岩在围压为１６ＭＰａ时，Ｅ＝７模量的特征３．１弹性模量和围压的关系岩样单轴压缩的应力一应变关系并非严格意义上的直线。杨氏模量有切线模量、割线模量和弹性模量。应力一应变曲线中趋于直线一段得出弹性模
为ｌ＝０．６６１６－０３＋６．４４７８，Ｒ＝０．９９５８。
２．２砂岩的强度特性根据Ｃｏｕｌｏｍｂ准则，ｏｒｓ与３关系为０－ｓ＝Ｍ＋Ｎｏ－，，用Ｑ（Ｍ，Ｎ）表示，Ｏｒ与０－，呈线性关系。式
由图４可知：变化曲线上凸。两种粒径砂岩在围压０～６ＭＰａ范围内，峰值应变有显著提高。在围压８— １６ＭＰａ范围内，细颗粒砂岩的峰值应变
不再波动，而存一个极限值；中颗粒砂岩的峰值
应变呈先稳定，后增长的趋势。说明中颗粒砂岩的峰值应变对围压的敏感性高于细颗粒砂岩。当岩样达到塑性前（围压０— ６ＭＰａ），细、中
粒砂岩为１５．３４ＭＰａ，中颗粒砂岩为２４．４２ＭＰａ。理论
围胜０－３／ＭＰａ
图４细、中颗粒砂岩岩样。一ｏｒ的关系
值大于试验值３１．６４％～３８．５０％。所以，围压的提高
有利于岩石的最大轴向应力。说明，强度参数的力学含义为，砂岩单轴压缩剪切破坏对应的强度，高出实际单轴压缩破坏的强度，而参数Ｊ７、ｒ实际为图曲线的斜率，衡量了围压对轴向承载能力的影响。

4.2.3 岩石三轴试验及变形特点

常规三轴实验
123
σσσ>= 岩石强度及变形特征与岩石的应力状态密切相关，围压对岩石变形特性的影响很大。

岩石在三向荷载下的变形特性是通过三轴压缩试验方法来测定的。

真三轴实验优点
缺点
成果整理
轴向1σ1
ε绘制成果曲线
11σε~()
321εεε+~径向
3σ2ε3
ε()1
33
112σσσσμ---=
B B ()1
312εμσσ-=
E 3
1
B εε=
与单轴压缩条件下的应力-应变曲线比较：
非线性特征
仍符合线弹性材料的性状
剪胀，
破坏前兆
脆性破坏
由脆性到塑性
扩容
应变硬化
定义
岩石破坏的前兆细微裂隙的形成扩大于平行细观机理
扩容现象
工程应用
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岩石率敏性三轴试验及弹粘塑性软化型本构模型表征

岩石率敏性三轴试验及弹粘塑性软化型本构模型表征随着国家交通规划网从东部迅速向西南部、中西部延伸,将有大量的隧道无可避免修建在一些山岭重丘区。

这些隧道工程所开挖的岩石类材料物理力学性质复杂,在受到外部荷载作用下所产生的破坏与变形往往呈现出与时间相关的流变特性。

在以往的研究中,对岩石材料大多采用理想弹塑性模型进行数值模拟,并不能很好地描述岩石的时效特性。

本文以杭长高速公路北延段的葡萄岭隧道为工程背景,以葡萄岭砂岩的率敏性三轴试验为基础,为建立一种考虑岩石软化时效变形特征的弹粘塑性本构模型展开研究。

基于此,论文的主要内容包括以下几个方面:(1)开展葡萄岭砂岩的基本物理试验及三轴率敏性试验,得到不同围压及不同加载速率下的砂岩的应力-应变全过程曲线,归纳总结了岩石在不同围压和加载速率下的变形特征及规律,反映了砂岩力学行为具有显著的率敏性,为获得饱和状态下砂岩的弹粘塑性本构模型参数提供了试验基础。

(2)考虑葡萄岭砂岩的时效变形特征,在借鉴超固结土的下负荷面模型基础上,按照相对过应力思路,以针对岩石调整参数的下负荷面为参考屈服面,并引进两个与材料时间相依性质相关的参数,采用以当前应力、粘塑性应变以及粘塑性应变速率为状态变量的动屈服准则函数,并给出了基于Newton-Raphson迭代的应力积分算法,且成功地将其嵌入到大型有限元软件ABAQUS中,对岩石率敏性三轴试验进行模拟验证。

(3)利用大型有限元软件ABAQUS建立葡萄岭隧道左线ZK125+65~ZK125+110区段的三维隧道模型,对隧道开挖过程采用理想弹塑性模型与软化型弹粘塑性模型进行了数值模拟比较,验证了新建立的软化型弹粘塑性模型对隧洞开挖速度的增加更为敏感,也更能反映出岩石受力过程中的率相关性。

(4)采用弹粘塑性模型对葡萄岭隧道实际开挖情况进行数值模拟,对隧道围岩的位移场、应力场和塑性应变区的变化情况进行了探讨,有效的预测了隧道开挖过程中力学行为,为保证施工期间的安全性提供指导,同时验证了本构模型的正确性。

高温高压作用下致密砂岩三轴压缩试验

高温高压作用下致密砂岩三轴压缩试验邓辉;张咪;邓通海;张茜【摘要】为探究温度和围压对四川盆地新场气田须家河组二段致密石英砂岩力学性质和破坏方式的影响,利用MTS815电液伺服控制刚性试验机还原其地下深部高温高压的地质环境进行常规三轴压缩试验.结果表明,温度一定时,试样的三轴抗压强度和弹性模量平均值均随围压增大而增大;围压一定时,随试验温度升高,60℃之前,致密石英砂岩试样的粘聚力呈二次非线性减小,内摩擦角、三轴抗压强度及弹性模量呈非线性增加;60℃之后,各参数变化趋势则与之前相反.60℃是温度-围压共同作用条件下试样力学性质变化的温度节点.在0~100 MPa围压范围、15~150℃温度范围内,致密砂岩试样变形破坏类型取决于温度和围压,围压对岩石强度的影响程度大于温度.按试样破坏过程和破坏方式,可将应力-应变曲线大致分为5种类型,破坏方式包含拉张破坏、剪切破坏、剪胀破坏和拉张-剪切破坏.%The impact of temperature and confining pressure upon mechanic characteristics and failure modes of the tight quartz sandstone in the second member of the Xuejiahe Formation ( T3 x2 ) in Xinchang gas field of Sichuan Basin, was studied through a conventional triaxial compression test by using a MTS 815 servo-controlled testing machine to simulate subsurface environment of high temperature and high confining pressure.The results showthat,when the temperature re-mains constant,the average values of compressive strength and elastic modulus of quartz sandstone samples increase with growing confining pressure.And when under a constant confining pressure,the value changes in a two-stage way below and over the temperature of 60℃.Before the temperature reaches 60℃,the sampleshave a quadratic nonlinear decrease in terms of cohension and a nonlinear increase for their internal friction angle,triaxial compression strength,and elastic modulus.When the temperature is higher than 60 ℃,the above-mentioned parameters vary in a totally reverse direction. The temperature of 60℃is then the critical point for the mechanical properties of the samples to reverse under joint con-trol of temperature and confining pressure.Within the ranges of pressure from 0 to 100 MPa and temperature from 15 to 150 ℃,the deformation or failure modes of the samples depends on temperature and confining pressure,with the latter having stronger impact than that of the former.Based on deformation process and failure modes,we roughly categorize the stress-strain curves into five types,which in turn loosely correspond to failure modes of tensile,shear,shear dilatancy,and tensile-shear,respectively.【期刊名称】《石油与天然气地质》【年(卷),期】2017(038)006【总页数】8页(P1172-1179)【关键词】围压;变形破坏类型;常规三轴压缩试验;致密石英砂岩;新场气田;四川盆地【作者】邓辉;张咪;邓通海;张茜【作者单位】成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学环境与土木工程学院,四川成都610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059【正文语种】中文【中图分类】TE135致密石英砂岩气作为中国目前最现实的天然气战略储备[1-3]，从1971年起，先后在四川、鄂尔多斯、塔里木、吐哈、松辽等10多个盆地相继被大规模开发[4-9]。

岩石三轴压缩强度的测试和解释

岩石三轴压缩强度的测试和解释岩石是地质体中的一种常见材料，其力学性质对于工程建设和地质研究具有重要意义。

岩石的三轴压缩强度是评估其抗压能力的重要指标之一。

本文将介绍岩石三轴压缩强度的测试方法及其解释。

一、测试方法1. 样品制备：从研究区域地质剖面中采集岩心或岩样，保证样品的完整性和代表性。

根据实际需要，将样品修整为规定的几何形状，如圆柱体或长方体。

2. 试样尺寸和形状：根据岩石类型和实验目的，选择试样的尺寸和形状。

常见的试样形状有圆柱体和球体，尺寸则应根据具体实验要求进行确定。

一般要求试样尺寸在一定范围内，以保证实验结果的可比性。

3. 试验设备：进行岩石三轴压缩强度测试，需要使用专用的试验设备，如岩石三轴试验机。

该设备主要由负荷装置、围压装置、应变测量装置和数据采集系统组成。

4. 实验过程：将试样置于试验机上，施加垂直于试样表面的压力，即围压。

同时，在试样的另一侧施加两个垂直方向的应力，即主应力。

应力的施加可通过液压或机械方式实现。

增加主应力的大小和速度要逐渐进行，以保证试样不发生失稳破坏。

5. 强度参数确定：在试验过程中，记录试样的应变和承受的应力。

根据试验数据，确定岩石的三轴压缩强度参数，如强度曲线、极限强度、应力应变曲线等。

二、解释1. 强度曲线：在三轴压缩试验中，通过改变应力状态下的应变量，绘制出岩石试样的应力-应变曲线。

该曲线反映了试样的变形特性和强度状况。

一般来说，岩石的应力-应变曲线表现为线性变化，在达到极限强度点后呈现非弹性变化。

2. 极限强度：岩石的极限强度是指在岩石试样受到最大应力时发生破坏的强度。

通过三轴压缩试验可以确定岩石的极限强度，并用于评估其抗压能力。

3. 应力应变曲线：应力应变曲线是描述岩石在三轴压缩过程中应力和应变关系的图像。

从应力应变曲线中可以获得岩石的变形特性和性能参数，如弹性模量、刚度等。

4. 强度参数的影响因素：岩石的三轴压缩强度受到多种因素的影响，如岩石的物理性质、孔隙率、围压大小、岩石结构和温度等。

岩石动三轴试验原理

岩石动三轴试验原理岩石动三轴试验是一种用来研究岩石力学性质的常用实验方法。

它通过对岩石样品施加不同的应力和应变条件，来模拟岩石在地质环境下的受力状态，以获得岩石的力学参数和变形特性。

试验装置主要由三轴压力机、应变仪和数据采集系统组成。

岩石样品通常为圆柱形，通过夹持装置固定在试验装置上。

在试验过程中，通过施加不同的压力和变形条件，可以模拟不同的地质条件，例如地下深部、岩体表面等。

岩石动三轴试验主要包括三个步骤：预应力、加载和卸载。

首先，通过施加预应力，使岩石样品达到一定的初始应力状态。

然后，根据设计要求，施加加载，即施加垂直于样品轴向的压力，使样品发生变形。

最后，进行卸载，即减小样品的应力，使其恢复到初始状态。

在试验过程中，通过应变仪测量岩石样品的应变值，并通过数据采集系统记录下加载和卸载的应力和应变数据。

根据这些数据，可以计算出岩石样品的力学参数，例如弹性模量、抗压强度、剪切强度等。

岩石动三轴试验原理基于岩石在地质条件下的受力特性。

岩石具有各向异性，即其力学性质在不同方向上具有差异。

因此，在试验过程中，需要对样品施加三个不同方向的应力，以模拟真实的受力状态。

这三个方向包括轴向（z方向）、径向（x、y方向）和周向（θ方向）。

在进行岩石动三轴试验时，需要考虑以下几个关键因素。

首先是样品的准备。

样品的几何形状和尺寸应符合试验要求，并且需要保证样品的质量和完整性。

其次是加载速率。

加载速率应适当选择，以保证试验结果的准确性和可靠性。

此外，还需要考虑试验的温度和湿度条件，以及岩石的孔隙率和饱和度等因素。

岩石动三轴试验可以用于研究不同类型的岩石，例如花岗岩、砂岩、页岩等。

通过分析试验结果，可以了解岩石的力学性质和变形特性，为地质工程和岩土工程提供重要的参考依据。

此外，岩石动三轴试验还可以用于研究岩石的破坏机理和断裂特征，对于预测地质灾害和开展地下工程具有重要意义。

岩石动三轴试验是一种用来研究岩石力学性质的重要方法。

砂岩三轴常规压缩物理和数值实验分析

Ｖ１２Ｎ０５ｏ８．Ｏｔ００ｃ２９
．．
砂岩三轴常规压缩物理和数值实验分析
段新伟，李宝富
（・义马煤业集团常村煤矿，河南义马１４２０７３０；２．河南理工大学能源学院，河南焦作４４０）５０３
第２８卷第５期２００９年１０月
河南理工大学学报（自然科学版）ＪＵＮＬＯＥＡＯＹＥＨＩＮＶＲＩＹ（ＡＵＡＣＥＣＯＲＡＦＨＮＮＰＬＴＣＮＣＵＩＥＳＴＮＴＲＬＳＩＮＥ）
ｔｏｏｙｏｐｃｍｅｓｗｅｅｓｎｌｄｏｔＲｏｔｎｒａｉｌｃｍｐｅｓｏｙｉａｅｔｗｅｅｃｒｉｄｏｔｆｒｓｎｔｎｈｌｇｆｓｅｉｎｒｉｇｅｕ．ｕｉｅｔｉｘａｏｒｓｉｎｐｈｓｃｌｔｓｒａｒｅｕｏａｄｓｏｅｓｍｐｅｎＲＭＴ一１０ＢｏｋｍｅｈｎｃｅｔｍａｈｉｔｄｉｅｅｔｃｎｎｎｒｓｕｅＡｎｄｅｆｃｆｃｎｎｎａｌｓｏ５ｒｃｃａｉｓｔｓｃｎｅａｆｒｎｏｆｉｇｐｅｓｒ．ｆｉｆｅｔｏｏｆｉｇｉｐｅｓｒｔｅｒｎａａｉｓｔｄｅｙＲＦｒｓｕｅｗｉｂａｉｇｃｐｃｔｗａｓｕｉｄｂＰＡｙｔｍ．Ｔｅｒｓｌｓｏｈｓｃｌｔｓｎｕｅｉａｅｔｈｙｓｓｅｈｅｕｔｆｐｙｉａｅｔａｄｎｍｒｃｌｔｓｗｅｅｖｒｏｃｒａｃ．Ｂｅｒｎａａｉｆｓｍｐｅｒｉｅｒｒｌｔｎｈｐｗｉｏｆｎｎｒｓｕｅｉｏｄ — ｒｅｙｃｎｏｄｎｅａｉｇｃｐｃｔｏａｌｓｗｅｅｌａｅａｉｓｉｔｃｎｉｇｐｅｓｒｎｃｎｉｙｎｏｈｉｔｏｆｌｗｏｆｎｎｒｓｕｅ．ｉｎｏｏｃｎｉｇｐｅｓｒｉ

砂岩弹性模量三轴实验研究

砂岩弹性模量三轴实验研究作者：农荣农漪来源：《广西教育·C版》2014年第06期【摘要】弹性模量是工程材料重要的性能参数，可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。

通过研究砂岩弹性模量，对不同掺量、不同围压对砂岩的弹性模量进行实验分析，找出其规律和特征，为岩土工程的结构安全提供技术指导。

【关键词】砂岩弹性模量三轴实验【中图分类号】 G 【文献标识码】A【文章编号】0450-9889（2014）06C-0185-02弹性模量工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子和分子之间键合强度的反映，是岩石材料的重要参数，通常利用圆柱试样的单轴压缩应力—应变曲线确定，但是岩石是结构非常复杂的固体材料，岩体在自然界一般处于三维应力状态，因此三轴试验是研究岩石力学性质的重要手段。

随着大量复杂岩土工程的建设，对岩土工程的强度与安全稳定的要求越来越高，本文将对不同掺量、不同围压下的砂岩进行三轴实验，分析了围压与砂岩弹性模量关系，期望为今后岩土工程的结构安全提供技术指导。

一、实验概况（一）主要仪器设备。

实验仪器采用HSZY-80型岩石三轴试验仪，仪器由以下组成：1.岩石轴向加载系统。

2.岩石引伸计、高低温系统、数字式声波分析系统、围压系统、孔隙水压系统以及计算机系统。

（二）实验方法。

实验步骤如下：1.试块准备：对不同砂率的制作70mm×70mm×70mm的试块。

2.试样制备：采用人工试块通过人工取芯，加工成2.5cm×5.0cm的小岩芯，两端面在磨平机上磨平。

3.试样安装：将试样放入压力机三轴室后，用橡胶套密封，防止液体浸入岩样内部。

然后安装压力板和压机的其他部件。

为了保证压力板向试样表面的均匀加载，在压力板与试样之间放置一个橡胶垫片。

4.试样加载：试样安装完毕后，由液压稳压源施加三向围压。

在不同围压水平下加载直到试样破坏，从而测定岩芯在不同围压条件下的纵横向应变、峰值力，计算出岩石静态弹性力学参数。

三轴试验报告范文

三轴试验报告范文三轴试验是一种常用的岩石力学试验方法，通过加载应力和监测应变的方式来研究岩石在深地应力环境下的力学行为。

本文将对三轴试验进行详细介绍及分析。

首先，我们需要介绍三轴试验的基本原理。

三轴试验是模拟岩石在地下深处受到的三向应力状态，即径向应力与轴向应力同时施加在试验样品上。

通过加压装置施加轴向力，同时控制径向压力来实现试验条件。

试验样品常采用圆柱形状，为了减小侧向的效应，试验样品通常需要进行齿槽处理。

通过加载轴向应力和控制径向压力的变化，可以研究岩石的强度、变形及变形特征。

其次，我们需要介绍三轴试验的常用设备和试验过程。

三轴试验设备主要由试验机、应变仪、压力控制装置等组成。

试验过程包括样品制备、试验前的应力应变状态确认，试验中的加载和监测，以及试验后的数据处理与分析。

在试验过程中，需要注意样品的制备质量、加载速度的选择、应变的监测精度等因素，以确保试验结果的准确性。

然后，我们需要分析三轴试验中的主要参数及其测试结果。

主要参数包括岩石的轴向应力、径向应力、剪应力等。

这些参数可以根据试验结果计算得出。

通过对试样破裂、变形等过程的监测和分析，可以得出岩石在不同应力条件下的断裂强度、弹性模量、剪切强度等力学性质。

最后，我们需要总结三轴试验的应用及其局限性。

三轴试验广泛应用于地下工程、岩土工程、矿山等领域。

通过对岩石强度和变形特征的研究，可以为工程设计和安全评估提供有效依据。

然而，三轴试验也存在一些局限性，例如试验结果对试样形状和加载速度的依赖性、不能真正模拟地下的应力应变状态等。

综上所述，三轴试验是一种重要的岩石力学试验方法，通过加载应力和监测应变的方式来研究岩石的力学行为。

通过对三轴试验的介绍和分析，我们可以更深入地了解岩石力学的基本原理及其应用。

在实际工程中，三轴试验的结果对于地下工程和岩土工程的设计和施工具有重要意义。

然而，我们也要意识到试验结果的局限性，并结合其他试验方法来进行综合分析。

砂岩三轴试验报告

砂岩三轴试验报告一、实验目的砂岩是岩石工程中应用较广泛的岩石类型之一、本次实验旨在通过三轴试验的方法，研究砂岩在不同应力状态下的变形特性，分析其力学性质，为砂岩的岩石力学理论研究和工程设计提供依据。

二、实验原理三轴试验是材料力学中常用的试验方法之一，通过施加三向应力（正应力和剪应力）来模拟实际岩体在不同地质条件下的力学行为。

在三轴试验中，我们将砂岩作为试样，施加不同的正应力和剪应力，然后观察其应变特性和破坏模式。

三、实验步骤1. 准备试样：选取砂岩块状试件，尺寸约为2cm×2cm×2cm，并充分干燥。

2.安装试样：将试样放置在三轴仪上，使其与试验装置接触紧密。

3.施加正应力：通过慢速施加载荷来逐渐增加正应力，记录正应力和相关变形数据。

4.施加剪应力：在达到目标正应力后，开始施加剪应力，记录相关数据，观察破坏情况。

5.数据处理：根据实验数据绘制应力－应变曲线和应力沉降曲线，进行分析和讨论。

四、实验结果根据实验数据，可以绘制出砂岩的应力－应变曲线和应力沉降曲线。

从实验结果可以看出，在施加正应力的过程中，砂岩样品会逐渐发生塑性变形，强度逐渐增加。

当施加到一定正应力时，砂岩开始发生剪切破坏，慢慢形成剪应力。

五、实验讨论1.砂岩的变形特性：根据实验结果，砂岩样品在受到正应力的作用下会发生弹性变形和塑性变形，当正应力增加到一定程度时，会发生破坏。

这说明砂岩具有一定的抗压能力，但也存在一定的塑性变形能力。

2.变形特性与地质条件的关系：砂岩的变形特性与其成岩过程和地质结构有关。

若砂岩成岩过程中压实充分，颗粒结合良好，则其抗压能力较强，塑性变形能力较低。

若成岩过程中压实不充分，颗粒结合较差，则其抗压能力相对较低，塑性变形能力较高。

3.实验误差：在实验中，由于实验条件的限制，无法完全模拟实际地质条件，因此实验结果可能存在一定误差。

4.实验优化：为了获得更精确的实验结果，可以进一步改进实验方法和装置，提高实验数据的可靠性和稳定性。

岩土三轴实验报告

岩土三轴实验报告引言岩土力学是研究岩石和土壤中应力与应变关系的一门学科，岩土三轴实验是岩土力学中最常用的试验之一。

通过此实验可以研究材料的力学性质，如抗剪强度、应力-应变关系等。

本实验旨在探究不同岩土样品在不同应力作用下的力学性质。

实验目的1. 了解岩土三轴实验的原理和方法；2. 掌握岩土三轴仪的操作流程；3. 研究不同岩土样品在不同应力作用下的力学性质。

实验原理岩土三轴实验是通过施加不同的垂直应力和剪应力，研究岩土样品在不同应力作用下的力学性质。

主要包括以下三个步骤：1. 加压阶段：施加垂直于试样的轴向应力，使试样处于初次压缩状态。

2. 剪切阶段：在施加轴向应力的同时，施加水平的剪切应力，使试样发生剪切破坏。

3. 卸载阶段：在试样剪切破坏后，卸除应力，观察试样的剪切破坏特征。

实验步骤1. 准备工作：清洁试样、校准仪器；2. 准备试验样品：根据实验要求，采集不同类型的岩土样品；3. 安装试样：将试样放入岩土三轴仪中，并进行固定；4. 设置应力：根据实验需要，设定施加在试样上的垂直和水平应力；5. 施加应力：按照实验计划，逐步加压及剪切，记录各个应力下的试样变形情况；6. 剪切破坏：在试样达到剪切破坏时，记录破坏状态；7. 卸载：卸除应力，观察试样的剪切破坏特征；8. 实验结束：清理仪器，整理数据。

实验结果与分析根据实验数据，我们绘制了不同应力下的剪切应变曲线，并计算了抗剪强度、弹性模量等力学性质。

根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 不同岩土样品在相同应力下的剪切特性不同；2. 随着应力的增加，岩土样品的抗剪强度增加；3. 岩土样品在剪切破坏后，形成明显的剪切面和裂缝。

结论通过岩土三轴实验，我们探究了不同岩土样品在不同应力作用下的力学性质。

实验结果表明，岩土样品的抗剪强度受到应力的影响，剪切破坏形成明显的剪切面和裂缝。

本实验对于岩土工程设计和施工具有重要意义。

参考文献1. 李明. 岩土力学与岩土工程实验方法[M]. 中国建筑工业出版社, 2014.2. 王兆霞. 土力学实验与试验方法[M]. 人民交通出版社, 2004.注：本报告为模拟实验报告，内容仅供参考。

岩石常三轴试验中应变测量技术

岩石常规三轴试验中位移和应变测量技术哑咣嘿1 岩石常规三轴试验随着现代化经济进程,基础设施的完善，工程建筑的兴盛、新型材料的应用、地质灾害频发、环境保护的倡导。

三轴试验已经广泛应用于岩土工程、建筑材料、地质灾害研究与应用等领域。

在众多的三轴试验当中，常规三轴压缩试验是最为基础也是应用最为广泛的试验。

特别在岩土工程领域，岩石三轴试验承担着边坡稳定、巷道(隧道）围岩维护等与岩石品质密切相关的科学研究和工程应用的重任。

1。

1 常规三轴压缩试验三轴压缩试验通常分为常规三轴压缩试验（又称假三轴压缩试验）和真三轴压缩试验,其中前者的试样处于等侧向压力的状态下，而后者的试样处于三个主应力都不相等的应力组合状态下。

一般情况下岩石所处环境中水平方向压力相当，只有竖直方向上存在较大差异，本文所讨论的是常规三轴压缩试验。

常规三轴试验用圆柱或棱柱试件进行测试，试件放在试验舱中轴线处，通常使用油实现对试件侧向压力的施加，用橡胶套将试件与油隔开。

轴向应力由穿过三轴室顶部衬套的活塞通过淬火钢制端面帽盖施加于试件之上。

通过贴在试件表面的电阻应变片可以测量局部的轴向应变和环向应变[1］。

根据《工程岩体试验方法标准》[2]中的三轴压缩试验为强度试验。

由不同侧压条件下的试件轴向破坏荷载计算不同侧压条件下的最大主应力，并根据最大主应力及相应施加的侧向压力，在坐标图上绘制莫尔应力圆；应根据莫尔-库仑强度准则确定岩石在三向应力状态下的抗剪强度参数，应包括摩擦系数和粘聚力c值。

试验机的发展由早期简单的篮子盛有重物加载到杠杆系统加载再到液压加载，经历了近5 个世纪。

20 世纪30 年代到60 年代,人们在为增加压力机的刚度而努力,直到出现了液压伺服技术，并结合提高试验机的刚度才形成了可以绘制材料全应力-应变曲线较为成熟的技术［3]。

1。

2 液压三轴试验机图1-2 橡胶密封机制a 将套筒插入试验舱b 组装试验舱c 将液压油充满试验舱d 插入试件（包括应变片）e 插入球形支座f 进行常规三轴试验g 试验后取出岩石试件在采用液压私服技术的三轴试验中，应变片导线穿过密封橡胶套筒、试验液、以及带隔塞的实验舱。

基于单轴受压的岩石三轴应变指标确定方法研究

• 3437 •
D1 =
16 10 − 3ν M 3 (1 − ν 2 ) ，f = λ 45 2 −ν V
(8b)
D1df / d(σ j + σ k ) = −
式中： f 为微裂纹密度，λ 为随机分布的币状微裂纹半径，λ 3 为 λ 3 的平均值，M 为微裂纹数目，V 为基体体积。岩石材料弹性模量的变化采用细观的微裂纹密度的变化衡量或采用宏观损伤统计模型的应力、应变表示，2 种方法得到的以有效模量表示的损伤结果应该一致。联立式(7)，(8a)可得
⎡ 1 ⎛ ε ⎞m ⎤ E DE = 1 − = 1 − exp ⎢ − ⎜ i ⎟ ⎥ E m ⎝ εc ⎠ ⎥ ⎢ ⎣ ⎦
(7)
式中： DE 为岩石受荷载时的统计损伤变量， DE 值的大小反映了岩石材料内部损伤的程度；a 为材料物理力学性质的参数，反映了材料对外在荷载的响应特征；E 为岩石的弹性模量； E 为岩石的有效弹性模量； ε c 为极限应变； σ c 为极限应力。按细观损伤力学的Taylor方法，可以得到 E / E 与微裂纹密度间的关系[9
～14]
为
⎤ f ⎥ = (1 + D1 f ) −1 (8a) ⎦
)(10 − 3ν ) = 1+ E ⎢ 2 −ν ⎣ 45
式中： f ′ 为三轴受压下岩石的微裂纹密度； σj， σk
其中，
第 28 卷
增2
赖
勇，等. 基于单轴受压的岩石三轴应变指标确定方法研究
(10)
由式(20)，(21)可得
(20) (21)
即
⎡ ⎛ ε ⎞m ⎤ E / E = exp ⎢ − ⎜ i ⎟ ⎥ = (1 + D1 f )−1 ⎢ ⎝a⎠ ⎦ ⎥ ⎣

砂岩单轴和三轴压缩试验力学效应分析

文章编号：１６７４— ７０４６（２０１６）０６— ００１６— ０５
ＤＯＩ：１０．１４１４０／ｊ．ｃｎｋｉ．ｈｎｃｊｘｂ．２０１６．０６．００４
砂岩单轴和三轴压缩试验力学效应分析
设提供参数依据。
关键词：砂岩；压缩试验；回归分析；强度参数
中图分类号：ＴＵ４５８文献标识码：Ａ
Ｅｘｏｅ一ｒｌ ● ｍｅｎｔ・＿ａｌａｎａｌｙｓｉ ■ ｓ０ｎｍｅｃｈａ ● ｎｉ－ｃａｌ … ｅｔ－ｔｅｃｔ・ｓ０ＩＳａｎｄＳ ’ｔＪ０ｎｅ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓａｎｄｓｔｏｎｅ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔ，ｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓａｎｄｓｔｏｎｅｉｎｌｕｆｅｎｃｅｄｂｙｃｏｎｉｎｆｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｂｙｔｈｅｔｅｓｔｏｆｕｎｉａｘｉｌａｌｏａｄｉｎｇａｎｄｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎｌａｔｒｉａｘｉａｌｌｏａｄｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｗｉｔｈＭＴＳ８１５ｓｅｒｖｏ —

岩石三轴压缩试验报告

岩石三轴压缩试验报告实验五岩石单轴压缩实验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、变形和破坏特征。

通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；了解岩石单轴压缩过程的变形特征和破坏类型。

二.实验设备、仪器和材料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型液压材料试验机；5.JN-16型静态电阻应变仪；6.电阻应变片（BX-120型）；7.胶结剂，清洁剂，脱脂棉，测试导线等。

三.试样的规格、加工精度、数量及含水状态1. 试样规格：采用直径为50 mm，高为100 mm的标准圆柱体，对于一些裂隙比较发育的试样，可采用50 mm×50mm×100 mm的立方体，由于岩石松软不能制取标准试样时，可采用非标准试样，需在实验结果加以说明。

2. 加工精度：a 平行度：试样两端面的平行度偏差不得大于0.1mm。

检测方法如图5-1所示，将试样放在水平检测台上，调整百分表的位置，使百分表触头紧贴试样表面，然后水平移动试样百分表指针的摆动幅度小于10格。

b 直径偏差：试样两端的直径偏差不得大于0.2 mm，用游标卡尺检查。

c 轴向偏差：试样的两端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，转动试样两者之间无明显缝隙。

3.试样数量：每种状态下试样的数量一般不少于3个。

4.含水状态：采用自然状态，即试样制成后放在底部有水的干燥器内1～2 d，以保持一定的湿度，但试样不得接触水面。

1—百分表2-百分表架3-试样4水平检测台图5-1 试样平行度检测示意图1—直角尺2-试样3- 水平检测台图5-2 试样轴向偏差度检测示意图四.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，电阻值一般选用120欧姆，测量片和补偿片的电阻差值不超过0.5Ω。

岩石三轴强度实验细则

岩石三轴强度实验细那么试验五岩石三轴剪切强度试验（一）目的与意义测定在有限侧压条件下，岩石根据强度及变形特征，并借助三轴实验，结合抗拉，抗压实验结果，确定岩石的极限应力圆包络线（强度包络线）。

（二）定义是指岩石在三向应力作用下，抵抗破坏的能力。

岩石三轴试验是将岩石样品放在三向应力状态下的压力室内，测其强度和变形，通过试验可确定岩石的强度包络线，并计算出内聚力 c 和内摩擦系数。

（三）根本原理岩石室内三轴实验是在三向应力状态下测定和研究岩石试件强度及变形特征的一种室内实验。

本实验是在1 3? ? ? ? ? 条件下进行的，即为常规三轴实验。

（一）设备与材料 1．实验设备：（1）岩石三轴应力实验机；（2）压力室；（3）油泵；（4）岩石钻样机；（5）岩石切样机；（6）岩石磨平机 2．实验材料：（1）液压油；（2）游标卡尺；（3）乳胶膜；（4）三角尺；（5）量角器；（6）活扳子；（7）螺丝刀；（8）记号笔；（9）钳子；（10）记录纸；（11）标准岩石样品 50×100mm；（12）胶布；（13）电笔。

三轴试验：1、真三轴：1? >2? >3? ; 2、假三轴（常规三轴）：1? >2? ＝3? ，等围压。

岩石三轴试验机是在普通压力机上装配成符合技术要求的三轴压力室，压力室必需有保持侧压力稳定的稳压装置。

（二）试验步骤岩石三轴试验机是在普通压力机上装配成符合技术要求的三轴压力室，压力室必须有保持侧压力稳定的稳压装置。

1．三轴试验样品数量不少于 5 块，不同围压 1 块；精度，测量试件尺寸：1）尺寸：（1）圆柱体试件直径Φ48~54mm，高 100mm；（2）试件直径与高度，或边长之比为 1：2.00~2.50。

2）精度：（1）、两端面的平行度最大误差不超过 0.05mm；（2）、在试件整个高度上，直径误差不超过 0.3mm；（3）、端面应垂直试件轴，最大偏差不超过 0.25 度。

三轴压缩砂岩水力压裂力学特性试验

三轴压缩砂岩水力压裂力学特性试验易德文;杨红伟;曹光伟【摘要】Mechanical characteristics of sandstone under hydraulic fracturing by triaxial compression tests were investigat?ed by using RLW-2000M coal and rock computer controlled rheological testing machine. Transformation laws of strain-pore water pressure curves are the highlight points by triaxial compression. The mechanical characteristics of sandstone under hydraulic fracturing were discussed based on pore water pressure, strain and water volume. The hydraulic fracture morphology and failure type of sandstone were analyzed on basis of fracture mechanics. The results show that the typical deformation evolution involves four stages in hydraulic fracturing process:the pore fissure water injection stage, the elas?tic deformation stage, the volume expansion stage, and the global rupture stage, and the characteristics of them were re?vealed. The power of negative exponential is used to fit the ε1-t and P-V p curves. The presence of tensile deforma?tion, shear deformation and rupture deformation interaction is accompanied with crack initiation and crack propagation process considering effective confining pressure and pore water pressure.%采用RLW-2000M微机控制煤岩流变仪，以砂岩为研究对象，重点分析三轴压缩条件下水压-应变-水压体积曲线演化规律，从水压、应变和水压体积三者关系反映水力压裂过程的力学特征；结合断裂力学观点分析了砂岩的水力压裂裂缝形态及破坏类型。

干燥和饱和状态下砂岩力学特性试验研究

干燥和饱和状态下砂岩力学特性试验研究仇晶晶【摘要】To study the basic mechanical properties of rock and the influences of water to rock,the triaxial mechanics experiments,for both dry and saturated sandstones,were carried out by using three-axis servo instrument,to investigate mechanical properties of stressstraincurves,deformation,peak strength,and the final fracture of rocks.The experimental results show that,under the same confining pressure,the elastic modulus decreased by 9.24％ on average and the peak intensity decreased by 12.4％ on average from dry state to saturated state.The simulation results with Hoek-Brown strength criterion are better than Mohr-Coulomb criterion.Regardless of whether the sandstone is dry or saturated,the stress-strain curves have undergone the crack closure phase,the linear elastic phase,the stable crack propagation phase,and the unstable crack propagation phase.For the failure mode,with the increase of confining pressure,the sandstone gradually transitioned from splitting failure to shear failure.Under the condition of low confining pressure,the degree of fragmentation of the saturated sandstone is more obvious than that of the dry bined with the failure mode of the sandstone specimen,the nonlinearity of the strength was given a reasonable explanation.%为了研究岩石的基本力学特性及水对岩体的影响,利用岩石全自动三轴伺服仪,分别对干燥、饱和砂岩标准试样进行常规三轴压缩力学试验,探讨砂岩在不同荷载作用下的应力—应变曲线特征、变形、峰值强度及破坏形式等力学特性.试验结果表明,岩样从干燥状态到饱和状态,相同围压下,弹性模量平均下降了9.24％,峰值强度平均下降了12.4％.采用Hoek-Brown强度准则和Mohr-Coulomb强度准则分别对峰值强度进行模拟,模拟结果表明前者的模拟效果优于后者.干燥和饱和砂岩的应力—应变曲线均依次经历了裂纹闭合阶段、线弹性阶段、稳定裂纹扩展阶段、不稳定裂纹扩展阶段.随着围压的增加,干燥和饱和砂岩由劈裂破坏逐渐向剪切破坏过渡,并且在低围压条件下,饱和砂岩破碎程度比干燥砂岩更加明显.结合砂岩试样的破坏形式,对强度的非线性给出了合理解释.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】6页(P35-40)【关键词】砂岩;岩石力学;干燥砂岩;饱和状态;力学特性【作者】仇晶晶【作者单位】河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京210098;河海大学岩土工程科学研究所,江苏南京210098;江苏省岩土工程技术工程研究中心(河海大学),江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TU458近年来，源于核能不断发展和对地下资源开采的迫切需求，岩石工程的规模越来越大，数量越来越多，并且越来越多的岩石工程逐渐向地下深处发展。