测定岩石的单轴抗压强度

实验5 测定岩石的单轴抗压强度

一、基本原理

岩石的单轴抗压强度是指岩石试样在单向受压至破坏时，单位面积上所承受的最大压应力:

（MPa）

一般简称抗压强度。根据岩石的含水状态不同，又有干抗压强度和饱和抗压强度之分。

岩石的单轴抗压强度，常采用在压力机上直接压坏标准试样测得，也可与岩石单轴压缩变形试验同时进行，或用其它方法间接求得。

二、仪器设备

1、制样设备：钻岩机、切石机及磨片机；

2、测量平台、卡尺、放大镜等；

3、烘箱、干燥箱；

4、水槽、煮沸设备或真空抽气设备；

5、压力机。

三、操作步骤

1、试样制备

（1）样品可用钻孔岩芯或在坑槽中采取的岩块，在取样和试样制备过程中，不允许发生人为裂隙。

（2）试样规格：一般采用直径5cm、高10cm的园柱体，以及断面边长为5厘米，高为10厘米的方柱体，每组试样必须制备3块。

（3）试样制备的精度应満足如下要求：

a沿试样高度，直径的误差不超过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 方柱体试样的相邻两面应互相垂直，最大偏差不超过0.25°。

2、试样描述

试验前应对试样进行描述，描述内容包括：岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等；加荷方向与岩石试样内层理、节理、裂隙的关系及试样加工中出现的问题。

3、试样烘干或饱和处理

根据试验要求需对试样进行烘干或饱和处理。

烘干试样：在105~110℃温度下烘干24h。

自由浸水法饱和试样：将试样放入水槽，先注水至试样高度的1/4处，以后每隔2h分别注水至试样高度的1/2和3/4处，6h后全部浸没试样，试样在水中自由吸水48h。

煮沸法饱和试样：煮沸容器内的水面始终高于试样，煮沸时间不少于6h。

真空抽气法饱和试样：饱和容器内的水面始终高于试样，真空压力表读数宜为100kPa，直至无气泡逸出为止，但总抽气时间不应少于4h。

4、测量试样尺寸

按试验二量积法中的要求，量测试样断面的边长，求取其断面面积（A）。

5、安装试样、加荷

将试样置于试验机承压板中心，调整有球形座，使之均匀受载，然后以每秒0.5~1.0MPa的加载速度加荷，直至试样破坏，记下破坏荷载（P）。

6、描述试样破坏后的形态，并记录有关情况。

7、按下式计算岩石的单轴抗压强度

式中：σC――岩石的单轴抗压强度（MPa）；

P――破坏荷载（N）；

A――垂直于加荷方向试样断面积（mm2）。

计算值取3位有效数字。

四、试验报告内容

1、整理记录表(格式如下表)

月 日

2、试样描述资料。

3、思考题：

影响岩石单轴抗压强度的试验条件有哪些？试样形态、高经比、加荷速度等是怎样影响岩石单轴抗压强度的？

五、注意事项

1、当试样临近破坏时，需适当放慢加荷速度，并事先设防护罩，以防止脆性坚硬岩石突然破坏时岩屑飞射。

2、在对试样加荷前，应检查试样是否均匀受压。

附 测定岩石的软化系数

岩石在饱水状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比，称为岩石的软化系数。若分别测出饱水试件和干燥试件的单轴抗压强度，即可求得岩石的软化系数。

岩石的饱水抗压强度，应首先对试件进行饱水处理，然后按本实验规定的步骤和要求测定其抗压强度，岩石的干燥抗压强度，可采用室内风干试样，也可用烘干试样，按本实验的方法测定，按下式计算岩石的软化系数：

cd

cw d K σσ= 式中：

Kd ——岩石的软化系数；

cw σ——岩石饱水抗压强度

cd σ——岩石干抗压强度