岩石单轴压缩实验
岩石劈裂试验、单轴压缩和直接拉伸变形特性的实验研究
岩石劈裂试验、单轴压缩和直接拉伸变形特性的实验研究众所周知,岩石在大多数情况下承受的是压应力而不是拉应力,因此,在岩石力学工程实践中,岩石变形参数和本构关系都来自于压缩试验。
然而,一些研究者的研究成果已经表明,不少岩石的拉伸模量远小于压缩模量。
对于这类岩石,如果继续沿用仅考虑压缩应力状态或者压缩与拉伸模量相同的岩石力学模型和破坏准则,已不能完全满足实际工程的需要。
这种传统做法将给岩石工程设计和计算带来较大误差。
迄今为止,关于压缩、拉伸和劈裂间的变形规律的研究很少。
压缩与拉伸下的岩石本构关系和破坏准则也很不完善,仅停留在简单的“双线弹性”模型。
解决这些矛盾迫切需要进行压缩、拉伸与劈裂下变形特性的深入研究。
本文利用昆明理工大学自行研制的压-拉转换装置,能够在同一试件上实现压缩与拉伸间循环加载。
通过该测试系统,进行了压缩、拉伸和劈裂的单向和循环加载试验,研究了不同加载方向、不同加载路径、不同岩石种类的单轴和劈裂受载变形特性,并从损伤的角度对岩石的破坏形式进行了描述和分析,进一步刻画了单轴受载作用下岩石的性能劣化过程和演变机制,简要揭示了岩石单轴受载破坏的微观机理。
试验结果发现：大红山岩石劈裂试验条件下压缩变形模量ECP和拉伸变形模量ETP 的数值相差不大,A、B两组岩石ECP与ETP平均值之比分别为1.04和1.02。
两组岩石单轴压缩变形模量EC和直接拉伸变形模量ET的数值也大体相当,EC与ET平均值之比分别为1.024和1.044。
重庆砂岩的试验结果则有很大不同。
劈裂试验所获得的压缩变形模量ECP比拉伸变形模量ETP大得多,ECP与ETP之比在1.96至5.88之间,平均值等于3.16。
单轴压缩变形模量EC也远大于直接拉伸变形模量ET,EC与ET平均值之比为3.276。
由此可知,大红山A、B两组岩石劈裂试验所获得的压缩与拉伸变形模量之比,EPC/ETP和压拉循环加载过程中所获得的压缩与拉伸变形模量平均值之比,EC/ET,在数值上相差不大,分别为1.02、0.97,可以认为是相等的。
实验一 岩石单轴抗压强度试验【DOC】
实验一岩石单轴抗压强度试验【DOC】一、实验目的1、熟悉岩石单轴抗压强度试验的原理及操作方法；2、掌握取岩样的方法及样品的制备；3、测定不同岩石的单轴抗压强度，并对结果进行分析测算。
二、实验原理负荷，是指测定对象在实验或实际运用过程中所受到的冲击力或压力等外部作用力，常用N作为其单位。
岩石单轴抗压强度，指岩石强度学实验中常采用的一种试验方法，将岩石剖面垂直于轴心的一侧制成规定尺寸（标准为40mm×80mm）的试样，将试样压缩另一侧，测定岩石在垂直轴向上的抗压强度，也称有效抵御荷载能力。
它是岩石力学性质中的一个重要参数，用于判断岩石结构的稳定性，设计岩土方案和建筑工程等。
实验中，使用万能试验机对制成的岩石试样进行负荷打压。
在完全压碎试样之前，岩石试样所受到的压力和位移将被测定并记录下来。
岩石试样预处理时应避免受温度变化的影响。
三、实验器材万能试验机、试样架、压盖螺母、压力计、电子平衡等。
四、实验步骤1、制岩石试样。
首先选取一颗标本质地坚硬、无裂缝的岩石，用锤子将其敲坚蓝平滑的面，并用钢锯将其依据标准划分为长40mm、宽80mm、高80cm的长方体。
然后将长方体试样放于制样器内，向试样盖上压盖螺母使其固定，厚度需大于5mm，上下两侧对称。
示意图如下。
2、涂抹试样。
将试样表面涂上一层高强度的环氧树脂，等待其干燥硬化，把试样表面几何误差减小，并增强其抵抗压缩的能力。
如下图所示。
3、测量试样。
将制备好的试样放入万能试验机的伺服马达和测量传感器中，依据试验要求向试样侧面施加荷载。
4、测量压力和位移。
万能试验机施压时，同时记录下岩石试样的压力和位移两个参数，并及时判断试验是否结束。
其中，压力的单位为N，位移的单位为mm。
5、计算单轴抗压强度。
根据测得的试样应力 - 应变曲线，计算岩石在单轴压缩中的抗压强度，公式如下：其中，σ表示单轴抗压强度；P表示岩石试样所受到的最大压力；A表示试样的原面积；即：五、实验注意事项1、岩石试样的制备应符合标准，且在选取岩石和制样时应注意安全；2、万能试验机操作时应严格按照操作规程，以保证实验得到的可靠数据；3、压盖螺母紧固力度应适当，以确保试样不滑脱;4、对已测定的数据进行分析时，应注意数据误差带来的影响。
实验一 岩石单轴抗压强度试验
实验一岩石单轴抗压强度试验1.1 概述当无侧限岩石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荷与垂直于加载方向的截面积之比。
在测定单轴抗压强度的同时，也可同时进行变形试验。
不同含水状态的试样均可按本规定进行测定，试样的含水状态用以下方法处理：（1）烘干状态的试样，在105～1100C下烘24h。
（2）饱和状态的试样，使试样逐步浸水，首先淹没试样高度的1/4，然后每隔2h分别升高水面至试样的1/3和1/2处，6h后全部浸没试样，试样在水下自由吸水48h；采用煮沸法饱和试样时，煮沸箱内水面应经常保持高于试样面，煮沸时间不少于6h。
1.2 试样备制（1）试样可用钻孔岩芯或坑、槽探中采取的岩块，试件备制中不允许有人为裂隙出现。
按规程要求标准试件为圆柱体，直径为50mm，允许变化范围为4.8～5.20m m。
高度为100m m，允许变化范围为9.5～10.50m m。
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，但高径比必须保持=2:1～2.5:1。
（2）试样数量，视所要求的受力方向或含水状态而定，一般情况下必须制备3个。
（3）试样制备的精度，在试样整个高度上，直径误差不得超过0.3mm。
两端面的不平行度最大不超过0.05mm。
端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25度。
1.3 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，胶结物性质等特征。
（2）节理裂隙的发育程度及其分布，并记录受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。
（3）测量试样尺寸，并记录试样加工过程中的缺陷。
1.4 主要仪器设备试样加工设备：钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。
量测工具与有关检查仪器：游标卡尺、天平（称量大于500g，感量0.01g），烘箱和干燥箱，水槽、煮沸设备。
加载设备：压力试验机。
压力机应满足下列要求：（1）有足够的吨位，即能在总吨位的10%～90%之间进行试验，并能连续加载且无冲击。
岩石力学实验方案
实验方案实验一单轴压缩试验一、实验得目得以白垩系软岩为研究对象，设置不同得冻结温度,分别对岩样进行一次冻融循环，并测定其冻融前后得单轴抗压强度与杨氏弹性模量，且绘出应力—应变曲线。
当无侧限试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时,单位面积上所承受得载荷称为岩石得单轴抗压强度,即式样破坏时得最大载荷与垂直与加载方向得截面积之比.本次试验主要测定饱与状态下试样得单轴抗压强度。
二、试样制备（1)样品可用钻孔岩芯或在坑槽中采取得岩块,在取样与试样制备过程中,不允许发生人为裂隙。
(2）试样规格:经过钻取岩芯、岩样尺寸切割、岩样打磨几道工序制备成直径5cｍ、高10cm得圆柱体。
(3)试样制备得精度应満足如下要求:a沿试样高度，直径得误差不超过０.03cm;b试样两端面不平行度误差，最大不超过０．00５cm;c端面应垂直于轴线,最大偏差不超过０、25°；ｄ方柱体试样得相邻两面应互相垂直，最大偏差不超过0、２5°。
三、主要仪器设备1、制样设备：钻石机、切石机及磨石机.2、测量平台、角尺、游标卡尺、放大镜、低温箱等。
3、压力试验机。
四、实验步骤1、取加工好得岩石试样15块，放入抽真空设备中进行饱水处理，浸泡2４h;2、a.(1）从饱水后得试样中取３块,进行冻结前常温（＋2０℃）条件下岩石得单轴压缩试验,并记录应力—应变曲线等信息；（2)从剩下得饱水岩样中取出6块放入低温箱中，在恒温—1０℃条件下冻结4８h；（3）取出冻结后得3块岩样,进行冻结－10℃条件下岩石得单轴压缩试验，并记录应力-应变曲线等信息；(4）取出冻结后另外3块岩样,在室内常温环境下自然解冻后，进行岩石冻结解冻后恢复到常温条件下岩石得单轴压缩试验,并记录应力-应变曲线等信息；b、以剩余得6块试样为对象，把冻结温度设置为—30℃，重复a中步骤(2)～(4）；３、通过试验数据分析在两种冻结温度下，岩样冻结前、冻结中与冻结解冻后三种状态下三种岩石单轴压缩下强度、应力-应变曲线及弹性模量等参数得变化情况.五.成果整理与计算1、按下式计算岩石得单轴抗压强度：－———-岩石单轴抗压强度,ＭPａ;———－最大破坏荷载，Ｎ；－—－—垂直于加载方向得试样横截面积,mｍ2。
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×50 mm×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。
四.2.试样中部，纵向、横向应变片排列采用“┫”形，尽可能避开裂隙，节理等弱面。
1—百分表 2-百分表架 3-试样 4水平检测台图5-3 电阻应变片3.粘贴工艺：试样表面清洗处理→涂胶→贴电阻应变片→固化处理→焊接导线→防潮处理。
五.实验步骤1.测定前核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、含水状态等进行描述。
岩石单轴抗压强度试验报告
岩石单轴抗压强度试验报告实验目的掌握岩石单轴抗压强度试验的方法，测定不同类型岩石的抗压强度，并比较分析。
实验原理单轴抗压试验是指将试件沿着一条轴进行压缩，直至试件发生破坏。
在试验过程中，应用一定的应力，力的大小如何对应于试件的变形情况，被称为实际应力。
实验设备1.单轴压力试验机；2.加压油源；3.应变计；4.扩展计。
实验步骤1.根据石材的大小和形状切割制成试件；2.测量试件的尺寸和质量；3.用沥青或蜡将试件两个平面粘结，上表面贴应变计，下表面贴扩展计；4.将试件放置在压力机的平板上；5.施加初始荷载，使试件与扩展计之间有一定的距离；6.根据不同的试验要求，按规定的间隔施加应力，并记录下每个阶段的荷载变化和位移变化；7.当试件被破坏时，停止施加荷载；8.测量破坏荷载，根据破坏的情况分析试件的强度。
实验结果1.试验数据如下表：编号直径（mm）高（mm）质量（g）破坏荷载（N）1 100 50 1350 4702 80 40 820 2603 90 30 630 3204 70 20 370 1605 50 30 250 902.通过计算可得出试件的抗压强度为：编号抗压强度（MPa）1 28.82 29.13 51.34 30.75 36.0实验分析通过实验可知，不同类型的岩石在单轴抗压试验中所表现出的抗压强度是不同的。
同时，我们发现试件3的抗压强度最大，而试件1的抗压强度最小。
经过对比分析，我们发现试件3是花岗岩，而试件1是石灰石。
因此，可以得出花岗岩的抗压强度要比石灰石强。
结论本次实验通过岩石单轴抗压强度试验方法，测定了不同类型岩石的抗压强度，并进行了比较分析。
实验结果表明，岩石的抗压强度与其类型密切相关。
该实验为后续地质研究和岩土工程设计提供了重要的数据支持。
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；型液压材料试验机；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×50 mm×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。
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Ω。
1—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5-3 电阻应变片粘试2.位置确定：纵向、横向电阻应变片粘贴在试样中部，纵向、横向应变片排列采用“┫”形，尽可能避开裂隙，节理等弱面。
岩石单轴压缩试验操作方法
岩石单轴压缩试验操作方法
岩石单轴压缩试验是一种常用的岩石力学试验方法，用于研究岩石在单向压缩加载下的应力应变特性。
以下是岩石单轴压缩试验的一般操作方法：
1. 准备试件：根据需要研究的岩石类型和尺寸要求，制备岩石试件。
通常试件为圆柱形或长方体形状。
试件应充分干燥，并根据需要测定试样的密度。
2. 安装试件：将试件放置在试验机的压力板上，并用夹具夹紧试件，以确保试件在加载过程中不发生滑动或旋转。
3. 初始加载：试验前先进行一个预加载，即以一定的载荷使试件与压力板充分接触。
当试验应用的载荷小于试件的极限强度时，可以选择载荷为0作为初始加载。
4. 进行单轴压缩：开始施加恒定速率的加载，使试件在单轴压缩下变形。
加载速率应适中，一般在0.05~0.1mm/min。
5. 进行试验记录：在试验过程中，记录载荷和位移的变化。
通常可以通过试验机的控制软件来实时监测和记录。
6. 加载到破坏：继续加载直到试件破坏。
破坏时，停止加载并记录破坏载荷和位移。
7. 取样分析：从破坏试件中取样进行岩石性质分析，如抗压强度、岩石的应力应变关系等。
需要注意的是，在进行岩石单轴压缩试验时，应严格遵守试验机的操作规程和安全事项，确保操作的安全性和可靠性。
单轴压缩实验实验方案
单轴压缩实验实验⽅案
实验⼀单轴压缩实验
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，通过该实验测得岩⽯的单轴抗压强度。
⼆、实验原理
岩⽯单轴抗压强度为岩⽯试件在⽆侧限和单轴压⼒作⽤下抵抗破坏的极限能⼒，其值为：
A
P
σc
式中：σc —单轴抗压强度，MPa ；
P —⽆侧限条件下岩⽯试件的轴向破坏荷载，N ； A —试件的截⾯⾯积，mm 2；
三、试样制备
1.试样可⽤钻孔岩芯或岩块，在取样和试样制备过程中，不允许⼈为裂隙出现。
2.试样规格：采⽤直径为50mm ，⾼为100mm （⾼径⽐为2）的标准圆柱体。
3.加⼯精度：试样两端⾯的平⾏度偏差不得⼤于0.1mm ；试样两端的直径偏差不得⼤于0.2mm ；试样的两端⾯应垂直于试样轴线。
4.试样数量：每种状态下试样的数量⼀般不少于3个。
5.含⽔状态：采⽤⾃然状态，试样制成后放在底部有⽔的⼲燥器内1~2d ，以保持⼀定的湿度，但试样不得接触⽔⾯。
四、实验设备
圆柱标准试样、游标卡尺、液压材料试验机、承压板或垫块（尽可能采⽤与岩⽯刚度相接近的材料）。
五、实验步骤
1.测定前核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、含⽔状态等进⾏描述。
2.⽤游标卡尺测量试样尺⼨，保留两位⼩数。
3.将试样放置在压⼒机承压板中⼼，调整承压板使试样均匀受⼒。
4.开动试验机，以0.5 ~0.8 MPa/s的加载速度对试样加载，直到破坏。
5.记录破坏载荷，破坏类型描述。
六、数据处理
岩⽯抗压强度测定结果填⼊下表。
表1 岩⽯抗压强度测定结果。
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1、掌握岩石单轴压缩实验的基本原理和方法。
2、了解岩石单轴压缩强度的测试方法。
3、通过实验了解岩石在不同压力下的力学性质。
4、了解矿山工程中用于确定岩石层强度、稳定性和采矿方法选择的基本实验方法。
二、实验原理在实验室条件下，对岩石进行单轴压缩实验，即将岩石样品置于压力机滑动块与固定块之间，施压加荷，岩石样品在压力的作用下发生变形，最终出现破裂破坏。
这种实验方法可以测定岩石样品在单轴压缩应力下断裂时的应力水平值和断裂模式，是评估岩石力学性质和确定其强度和稳定性的重要方法。
单轴压缩强度表示岩石样品在单轴压缩下破坏时的最大承受压力或应力水平。
在实验过程中，将岩石样品沿其轴向方向施以单向的压力，直到样品发生破坏，根据压力与样品断面积之比计算出样品的单轴压缩强度。
单轴压缩实验中常用的岩石模型为标准直径为50mm、高度为100mm、直径与高度比为1:2的圆柱形样品。
通过实验获取不同压力下岩石样品的应变和应力的数据，利用数据处理方法分析出样品的单轴压缩强度和岩石在不同压力下的变形和断裂模式。
三、实验步骤1、制备标准圆柱形样品在实验之前，制备标准的圆柱形样品是非常重要的，直径为50mm、高度为100mm，或者根据实际情况选择其他规格的样品。
2、测量标准圆柱形样品尺寸使用卷尺对样品的直径和高度进行测量，并记录下来，便于计算样品的断裂强度。
3、安装压力机将样品放置在压力机的压缩板上，并确保样品在滑动块与固定块之间完全垂直。
调整滑动块的位置，使其与样品顶部接触。
将固定块和滑动块夹紧，用气动或手动方式施压。
4、开始施压施加压力，开始进行单轴压缩实验，随着施压的增加，记录下实验的每一阶段应变和应力数据。
5、记录数据根据实验数据绘制出应力-应变曲线、应力-时间曲线，计算出单轴压缩强度。
模拟分析样品破裂模式。
6、进行岩石单轴压缩实验的注意事项a、施压过程应逐步增加，避免突然增压，以免样品产生损伤。
岩石单轴压缩试验曲线
岩石单轴压缩试验曲线
岩石单轴压缩试验曲线是用于研究岩石在单一轴向上承受压力变形特性的测试方法。
试验曲线通常可以分为四个阶段：
1. 应力增加阶段：开始时岩石受到压力，但尚未发生可观测的变形。
应力逐渐增加，直至达到岩石的弹性极限。
2. 弹性阶段：在此阶段，岩石仍能回复到原始形状，压缩应变与应力成正比。
岩石的弹性模量可以通过斜率计算得出。
3. 破裂前期阶段：随着应力继续增加，岩石开始进入非线性变形阶段。
此时岩石内部出现微裂纹，部分颗粒开始破碎，导致应力-应变曲线开始出现弯曲。
4. 破裂阶段：当应力达到岩石的破裂强度时，岩石会发生明显的破裂，伴随着应力急剧下降。
此后，岩石的变形能力明显降低。
通过岩石单轴压缩试验曲线，可以获得岩石的力学参数，如岩石的弹性模量、抗压强度、抗剪强度等，有助于了解岩石的力学特性和工程设计中的岩石承载力。
岩石单轴压缩、拉伸、巴西劈裂数值实验模拟
形成新的刚度矩阵
计算基元节点力和位移
线弹性有限元求解器
将相变基元进 行弱化处理
是
根据相变准则判 断基元是否发生 相变
否 否
加载是否 结束 是
结束
图 1、RFPA 程序流程图
3.1.3 数值实验结果和分析 图 2 是单轴拉伸应力—位移及其声发射频数数值模拟曲线， 由图可知单轴拉 [2] 伸应力—位移整个过程曲线可以分为三个阶段 ：（Ⅰ）线性变形阶段；（Ⅱ） 非线性变形阶段；（Ⅲ）裂纹迅速发展、贯通，应力急剧弱化阶段。 如图 2 模拟曲线所示，当应力小于 5MPa 时，应力—位移曲线为直线，当随 着应力的不断增加，曲线逐渐偏离线性，应力达到峰值强度后，应力突变到强度 的 1/7 左右，又逐渐平缓到达残余应力，此数值模拟基本上和论文[1]一致，证明 数值模拟的合理性。由此发现，岩石在直接拉伸过程中也具有脆性破坏和残余强 度，这一点和硬岩（例如花岗岩）单轴条件下的力学特性很吻合。
实体建模和网格划分用统计分布函数赋予每个基元刚度相变等值施加荷载产生一个新的位移和载荷形成新的刚度矩阵计算基元节点力和位移根据相变准则判断基元是否发生相变开始结束加载是否结束线弹性有限元求解器将相变基元进行弱化处理cstep7006bstep5202astep4201图3rfpa模拟单轴拉伸条件下的破坏过程最大主应力场声发射累计分布图50100150200100200300400500声发图2单轴拉伸应力位移以及声发射个数位移曲线图4单轴拉伸条件下裂纹扩展是rfpa数值模拟得到的岩石单轴拉伸条件下的破裂过程最大主应力场声发射累计分布图
2.3 程序简介
整个工作流程见下图 1，对于每个给定的位移增量，首先进行应力计算，然 后根据相变准则来检查模型中是否有相变基元，如果没有，继续加载增加一个位 移分量，进行下一步应力计算。如果有相变基元，则根据基元的应力状态进行刚 度弱化处理，然后重新进行当前步的应力计算，直至没有新的相变基元出现。重 复上面的过程， 直至达到所施加的载荷、 变形或整个介质产生宏观破裂。 在 RFPA 系统执行过程中，对每一步应力、应变计算采用全量加载，计算步之间是相互独 立的。
实验五岩石单轴压缩实验
实验五岩石单轴压缩实验文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]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；型液压材料试验机；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×50 mm×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。
四.电阻应变片的粘贴1—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Ω。
单轴压缩实验实验方案
实验一 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，通过该实验测得岩石的单轴抗压强度。
二、实验原理
岩石单轴抗压强度为岩石试件在无侧限和单轴压力作用下抵抗破坏的极限能力，其值为：
A
P σc
式中：σc —单轴抗压强度，MPa ；
P —无侧限条件下岩石试件的轴向破坏荷载，N ； A —试件的截面面积，mm 2；
三、试样制备
1.试样可用钻孔岩芯或岩块，在取样和试样制备过程中，不允许人为裂隙出现。
2.试样规格：采用直径为50mm ，高为100mm （高径比为2）的标准圆柱体。
3.加工精度：试样两端面的平行度偏差不得大于0.1mm ；试样两端的直径偏差不得大于0.2mm ；试样的两端面应垂直于试样轴线。
4.试样数量：每种状态下试样的数量一般不少于3个。
5.含水状态：采用自然状态，试样制成后放在底部有水的干燥器内1~2d ，以保持一定的湿度，但试样不得接触水面。
四、实验设备
圆柱标准试样、游标卡尺、液压材料试验机、承压板或垫块（尽可能采用与岩石刚度相接近的材料）。
五、实验步骤
1.测定前核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、含水状态等进行描述。
2.用游标卡尺测量试样尺寸，保留两位小数。
3.将试样放置在压力机承压板中心，调整承压板使试样均匀受力。
4.开动试验机，以0.5 ~0.8 MPa/s的加载速度对试样加载，直到破坏。
5.记录破坏载荷，破坏类型描述。
六、数据处理
岩石抗压强度测定结果填入下表。
表1 岩石抗压强度测定结果。
实验一-岩石单轴抗压强度试验教学文案
实验一-岩石单轴抗压强度试验实验一岩石单轴抗压强度试验1.1 概述当无侧限岩石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荷与垂直于加载方向的截面积之比。
在测定单轴抗压强度的同时，也可同时进行变形试验。
不同含水状态的试样均可按本规定进行测定，试样的含水状态用以下方法处理：（1）烘干状态的试样，在105～1100C下烘24h。
（2）饱和状态的试样，使试样逐步浸水，首先淹没试样高度的1/4，然后每隔2h分别升高水面至试样的1/3和1/2处，6h后全部浸没试样，试样在水下自由吸水48h；采用煮沸法饱和试样时，煮沸箱内水面应经常保持高于试样面，煮沸时间不少于6h。
1.2 试样备制（1）试样可用钻孔岩芯或坑、槽探中采取的岩块，试件备制中不允许有人为裂隙出现。
按规程要求标准试件为圆柱体，直径为50mm，允许变化范围为4.8～5.20m m。
高度为100m m，允许变化范围为9.5～10.50m m。
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，但高径比必须保持=2:1～2.5:1。
（2）试样数量，视所要求的受力方向或含水状态而定，一般情况下必须制备3个。
（3）试样制备的精度，在试样整个高度上，直径误差不得超过0.3mm。
两端面的不平行度最大不超过0.05mm。
端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25度。
1.3 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，胶结物性质等特征。
（2）节理裂隙的发育程度及其分布，并记录受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。
（3）测量试样尺寸，并记录试样加工过程中的缺陷。
1.4 主要仪器设备试样加工设备：钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。
量测工具与有关检查仪器：游标卡尺、天平（称量大于500g，感量0.01g），烘箱和干燥箱，水槽、煮沸设备。
加载设备：压力试验机。
岩石单轴抗压强度实验报告
岩石单轴抗压强度实验报告岩石单轴抗压强度实验报告引言：岩石的力学性质对于地质工程和岩土工程具有重要的意义。
岩石单轴抗压强度是评估岩石抗压能力的重要指标之一，也是岩石力学研究的基础。
本实验旨在通过岩石单轴抗压强度实验，探究岩石在单轴压缩条件下的变形与破坏特性，为岩石工程设计提供可靠的参考依据。
实验材料与方法：实验所使用的岩石样本为花岗岩，样本尺寸为直径100mm、高度200mm。
实验所需的设备有压力机、荷载传感器、位移传感器、数据采集系统等。
实验过程：1. 准备工作：将岩石样本清洗干净，确保表面无杂质。
在压力机上安装好荷载传感器和位移传感器，并将样本放置在压力机的工作台上。
2. 实验装置调试：将压力机调至合适的工作状态，保证实验的准确性和稳定性。
3. 施加荷载：以恒定速率施加荷载，记录每个荷载阶段的荷载值和相应的位移值。
4. 观察与记录：观察岩石样本在荷载作用下的变形情况，并记录下岩石的破坏荷载和破坏形态。
实验结果与分析：经过实验测定，花岗岩样本的单轴抗压强度为XX MPa。
在施加荷载的过程中，岩石样本呈现出明显的弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段。
在弹性阶段，岩石样本受到荷载作用后会发生弹性变形，即在去除荷载后能恢复到原来的形状。
弹性模量是评估岩石弹性性质的重要参数。
实验中通过测量岩石样本在不同荷载下的位移值和应力值，可以计算出岩石的弹性模量。
在塑性阶段，岩石样本受到荷载作用后会发生塑性变形，即在去除荷载后无法完全恢复到原来的形状。
塑性阶段的应力-应变曲线呈现出明显的非线性特征，其中包括弹性应变、屈服应变和硬化应变。
在破坏阶段，岩石样本受到荷载作用后会发生破坏，即岩石无法承受更大的荷载而发生破裂或破碎。
破坏形态有两种主要类型：岩石的整体破坏和岩石的局部破坏。
整体破坏是指岩石样本在荷载作用下发生全面破裂，失去承载能力。
局部破坏是指岩石样本在荷载作用下发生局部破裂，但整体结构仍能保持一定的承载能力。
结论：通过岩石单轴抗压强度实验，我们得出了花岗岩样本的单轴抗压强度为XX MPa。
岩石力学性质试验——单轴压缩强度和变形试验课件(PPT)
提
纲
一、引言 二、单轴压缩强度和变形试验
一、引 言
岩石的力学性质—岩块在力的作用下所表现的性质。 岩石同其它固体材料一样，在不大的力的作用下，
首先发生变形；增大作用力，变形量随之增加；当力和 变形量超过一定的限度以后，即发生破坏。
承受力的作用而发 生变形的性能
（变形性）
岩石的力 学性质
抵抗力的作用而保持其 自身完整的抗破坏性能
二、单轴压缩强度和变形试验
—试验方法
b、真空抽气法饱和试件 饱和器内的水面高于试件； 真空压力——100kPa； 总抽气时间＞4h； 在大气压力下静置4h，取出并沾去表
面水分称重。 称量精确至0.01g。
二、单轴压缩强度和变形试验
—试验方法
（二）试验过程 1、安装传感器 利用橡皮筋把两个
纵向引伸仪固定在沿试 件轴向的两侧；
二单轴压缩强度和变形试验仪器设备二单轴压缩强度和变形试验仪器设备当岩石因破裂扩展发生大应变时通过传感器把这一信号输入伺服控制器中伺服控制器给伺服阀信号使伺服阀打开压力降低使试件保持恒定的变形速率从而控制了岩石的破坏并得到峰值后的变形曲线
岩石力学性质试验
主讲：付 小 敏 成都理工大学
环境与土木工程学院
二、单轴压缩强度和变形试验
—试验方法
5、精度要求： a、试件两端面不平
整度误差不得大于 0.05mm；
b、沿试件高度，直 径的误差不得大于0.3mm；
c、端面应垂直于试 件轴线，最大偏差不得大 于0.250。
二、单轴压缩强度和变形试验
—试验方法
6、试件含水状态：
天然含水状态、烘干状态、饱和状态。 1） 烘干状态 将试件置于烘箱内，在105～1100C温度下烘24h，取出放 入干燥器内冷却至室温后称重。 2）饱水状态 a、自由水法饱和试件 将试件放入水槽，先注水至试件高度的1/4处，以后每隔 2h分别注水至试件高度的1/2和3/4处，6h后全部淹没试件 。 试件在水中自由吸水48h后，取出试件并沾去表面水分称重。
岩石单轴压缩变形试验
岩石单轴压缩变形试验小朋友们，你们知道吗？有一种超级有趣的实验叫做岩石单轴压缩变形试验！今天，就让我来给大家讲讲这个神奇的实验吧！首先呢，咱们得先弄清楚什么是岩石单轴压缩变形试验。
简单来说，就是看看岩石在受到一个方向的压力时，会发生什么样的变化。
那做这个实验都需要准备些啥呢？那可多啦！我们需要一些不同种类的岩石，就像花岗岩呀、石灰岩呀、砂岩呀等等。
还要有一个大大的、厉害的压力机，这个压力机可以给岩石施加压力哦。
还有测量工具，比如尺子、卡尺，用来测量岩石的各种变化。
准备好东西，咱们就可以开始实验啦！第一步，先把选好的岩石小心地放在压力机的平台上，一定要放得稳稳的，不然实验可就不准啦。
然后呢，启动压力机，慢慢地给岩石施加压力。
这时候，咱们就得瞪大眼睛，仔细观察岩石的变化啦。
有的岩石一开始还挺坚强的，但是压力越来越大，它就开始出现小裂缝啦。
有的岩石呢，可能一下子就被压碎了，碎成了好多小块。
在施加压力的过程中，我们还要不停地用测量工具去测量岩石的长度、宽度、高度的变化。
比如说，原本一块长长的岩石，可能被压得变短了；原本宽宽的岩石，可能被压得窄了。
这些变化可都是很重要的数据哦。
小朋友们，你们猜猜为什么要做这个实验呀？其实呀，这个实验用处可大啦！地质学家们通过这个实验，可以知道不同地方的岩石有多结实，这样在建造大楼、修桥、挖隧道的时候，就能选择合适的地方，用合适的方法，保证工程的安全。
而且，通过这个实验，还能帮助科学家们了解地球内部的情况呢。
因为地球里面也有很多岩石呀，知道了岩石在压力下的变化，就能更好地研究地球的结构和运动啦。
还有哦，这个实验也能让我们学到很多知识。
比如说，我们能知道哪种岩石更抗压，哪种岩石比较脆弱。
这就好像我们了解了每个小朋友的优点和缺点一样。
在做实验的时候，也会遇到一些小麻烦呢。
有时候岩石放得不正，压力施加得不均匀，实验结果就不准确啦。
还有的时候，测量工具没有用对，数据也会出错。
不过没关系，只要我们认真仔细，多做几次，就能做得越来越好。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验名称：岩石单轴压缩实验
一实验目的：
1•了解RFPA软件，熟悉软件界面，了解软件用途。
2.掌握软件RFPA的原理及使用方法。
3•了解岩石在外界压力的作用下的破碎情况。
4.掌握RFPA软件模拟岩石单轴压缩的过程。
二实验步骤：
1、熟悉RFPA软件界面，了解软件个部分的作用。
见图1-1 :
图1-1
2、运用软件进行相关试验
(1) 试验模型
试样模型尺寸100mM 50mm,网个划分为100X100个基元。
采用平面应
力问题，整个加载过程通过位移加载方式。
力学性质参数如下表：
表2-1
(2) 网格划分和参数赋值
网格的划分以及其他参数的赋值见下图2-1, 2-2:
图2 - 1岩石试件及参数设定值
图2-2岩石试件参数设定
(3) 边界条件和控制条件的选定
点击主面板上的控制键Bou ndary con ditio ns,进行设置边界条件，其具体数据如
图 2-3:
nDtLH.<iur y Condilt i-crnss
图2- 3加载力的数值设置
打开主面板上的Built ，选择Co ntrol In formation 进行完成这个实验的步骤设置, 具体数据如图2-4：
图2 -4加载步数设定
(4) 计算过程以及结果分析 压缩破裂过程见图2-5 :
②区］
-X direction load -
厂 Disploicementfmm) L | 门氏d(h/Fi=i)
k Mane
Lateral pfsSsuire^MPa)
Initial Value: £tofj ： Incremprif Final
”
Value.
Sier''
OK.
V i iirection Irmri
DisplacementCminj
L I ■ J 6ld (Nl Pi=l)
■ ' [Mane
''Lateral p re s & LJ ra(MPa)
Initial Value: ri 05
Sts p ； 1
Increment: |O-05|
FinH
V BL I UH
[O -
3f?p
|l 000
Cancel
Help
图2-5压缩破裂过程
结果曲线分析，N-S曲线见图2-6
Lofhd £ St ep Cu rve E区
图2-6N-S曲线
从数值试验得到的载荷-位移全过程曲线再现了如下基本的岩石力学性质
①•线性变形阶段。
在加载的初期，载荷-位移曲线几乎是线性的。
②•非线性变形阶段。
当载荷达到试件最大承载能力的50%左右时，试件的
变形开始偏离线性，部分基元破坏。
③•软化阶段。
当达到最大载荷之后，使试件进一步变形的载荷越来越小，进入弱化阶段，直至试件产生宏观破坏。
三实验结论及体会
试验数值表明，试件在破坏过程中，开始出现许多小裂纹，再进一步加载的条件下，试件中突发性地出现了由一系列小张裂纹汇集成的一个剪切带。
载荷的宏观破裂带是由宏观剪切应力带中的大量细观拉伸微破裂汇聚形成的。
同时，试件的宏观破坏并非发生在试件达到峰值应力的瞬间，而是在试件所受的载荷达到峰值应力以后的某个应力降之后。
这个结果表明，岩石介质在达到最大承载能力之后，仍具有一定的承载能力。