室内岩石试验(三轴)
室内岩石试验(三轴)
σ3 =12
2）、绘制应力差～轴向 应变（εL）曲线。 3）、计算弹性模量和泊 松比。
σ3 =4 σ3 =8
0 0 0.005 0.01 0.015
εL
三轴压缩强度和变形试验
—成果整理
4、破坏后试件描述
描述破坏形式，并量测破坏面与最大主应力作 用面之间的夹角。
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
断层泥
三、三轴压缩强度和变形试验
—试验方法 2）安装试件： a、套热缩管、隔油；
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
以0.05MPa/s——同时施加侧压 力和轴向压力至预定侧压力值 以0. 5～1.0MPa/s——施加轴向 荷载，直至试件完全破坏。
试样安装完 毕，给压力 室注油，准 备施加围压
50 40 30 20 10 τ( )
φ
C
0 10 20 30 40 50 60 σ(
应力莫尔圆
三轴压缩强度和变形试验
—成果整理 3）以σ1纵坐标， σ3为横坐标点绘的 最佳关系曲线为直 线，可按下式直接求 C、 φ值。
轴压 σ 1 (MPa) y = 12.8x + 165.04 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 围压 σ3 (MPa)
2、三轴压力室
利用伺服控制刚性试验机 提供轴向荷载，将三轴压力室 底座推至试验机活塞中心，放 下三轴压力室，并用螺栓与底 座连接。
—仪器设备
三轴压力室底座 滑轨
三轴压力室
轴向荷载加 压油缸
三、三轴压缩强度和变形试验
—仪器设备 3、液压稳压综合控制系统 围 压： 0～100MPa； 试件尺寸： φ25×50mm； φ50×100mm； φ100×200mm。
岩土工程力学性质实验参数测定法
岩土工程力学性质实验参数测定法岩土工程力学性质实验参数测定法是一种用于测定岩土工程中的力学性质参数的方法。
通过准确测量和分析岩土材料的力学性能，可以为工程设计、施工和安全评估提供可靠的依据。
本文将介绍几种常用的岩土工程力学性质实验参数测定法。
一、岩土材料的抗压强度测定法岩土材料的抗压强度是评估其承受力和稳定性的重要参数。
常用的抗压强度测定方法有单轴抗压试验、三轴抗压试验和剪切试验等。
单轴抗压试验是将岩土样品放置在闭合的压力室内，沿着样品的轴向施加均匀的垂直荷载，通过测量荷载和变形的关系，确定其抗压强度和变形模量。
三轴抗压试验是将岩土样品裁剪成规定形状的圆柱体，将其放置在三轴压力容器中，施加均匀的轴向荷载和周向侧压力，测定应力-应变关系，进而确定抗压强度和剪切强度。
剪切试验是为了确定岩土材料的抗剪强度和剪切变形特性。
常用的剪切试验有直剪试验、剪切筒试验和剪切盒试验等。
通过施加不同的剪切载荷和变形，测定岩土材料的剪切强度和剪切模量。
二、岩土材料的渗透性测定法渗透性是指水分在岩土材料中传递和渗透的能力。
渗透性是岩土材料的一个重要物理性质，对于岩土工程的建设和维护具有重要意义。
常用的岩土材料渗透性测定方法有恒压渗透试验、恒流渗透试验和三水头渗透试验等。
恒压渗透试验是将岩土样品放置在渗透仪器中，通过施加恒定的压力，测量流量和渗透压差，从而计算材料的渗透系数。
恒流渗透试验是将岩土样品放置在渗透仪器中，通过施加恒定的流量，测量渗透压差和时间，从而计算材料的渗透系数。
三水头渗透试验是通过施加不同水头高度，测量渗透压差和时间，从而计算材料的渗透系数。
三、岩土材料的抗剪强度测定法岩土材料的抗剪强度是分析和设计岩土工程的重要参数。
常用的抗剪强度测定方法有直剪试验、剪切试验和三轴剪切试验等。
直剪试验是将岩土样品放置在闭合的剪切仪器中，施加相等而相反方向的剪切荷载，通过测量剪切应力和剪切应变的关系，确定其抗剪强度和变形特性。
岩石力学实验及地层压裂设计
谷铭
室 单轴压缩实验
内
测
三轴压缩实验
试 抗剪强度实验
项
目
抗拉强度试验
（巴西劈裂实验）
声波实验
单轴抗压强度、杨氏模量、 泊松比 抗压强度、杨氏模量、泊松 比、剪切模量、剪切强度
剪切强度
抗拉强度
动态杨氏模量、泊松比、剪切模量
其他（如点荷载实验、断裂韧性试验、声波实验）
1、单轴压缩试验
岩石单轴抗压强度：是指试样只在一个方向受压（无围压）时所
1）直接拉伸实验
受力状态
t
Pt A
将岩石两端固定，拉伸
式中：P为试件承受最大的载荷 A垂直拉应力的横截面积
将岩石加工成特殊形状
3
P（d
2 2
d12）
d
2 1
1 2 P
2）间接法
由于直接法技术复杂，要求高。故而各种间接法被人们所应用。如巴西劈
裂法。
试验方法：采用圆柱体和立方体试
G
3 ts2 ts2
4
t
2 p
t
2 p
1.0
b (3*Vp2 4*Vs2 ) ma (3*Vm2ap 4 *Vm2as )
式中：
tp 为纵波时差（s / ft ）；
ts 为横波时差（s / ft ）；
b 为密度测井值（g / cm）3 ；
VP 为纵波速度（m/s）； VS 为横波速度（m/s）；
岩石力学参数：岩石在弹性极限以内的轴向压力作用下，其轴向应力 和应变之比称为弹性模量。横向应变与纵向应变之比称为泊松比。
p
D
横向应变 ε2=ΔL2/D
GCTS岩石三轴仪
GCTS岩石三轴仪RTR-1000 特点&规格●动静闭环数字电液伺服控制，可以进行应变或者应力控制，也可以进行破坏后的行为试验●高压三轴压力室，配备有液压提升/锁定装置，可以快速，方便和安全的安装试样●轴向加载1000kN，1500 kN(升级选项)，加载框架刚度达到1750 kN/mm(可以升级到10,000 kN/mm，或者3,500 kN/mm的刚度)（根据要求，也可以提供更大的加载能力）●集成的围压&孔压控制面板和双增压器，压力可以达到140 MPa，压力分辨率0.01Mpa，液体体积分辨率0.01CC●岩芯试样尺寸:最大75mm(3英寸)●动态频率：0-10Hz●轴向& 径向LVDT测量，变形范围±2.5mm，变形分辨率0.001mm●温度：150℃，可选200℃温度范围●压力室自动安装装---无需紧固件●符合国际岩石力学学会关于岩石三轴试验的标准以及ASTM标准RTR-1000描述RTR-1000岩石三轴测试系统是一套闭环数字伺服控制的装置，可以快速安装试样。
一套三轴压力室的自动液压装置和滑动底座使得这套系统相对于传统的三轴压力室，试样安装起来更为迅速和方便。
压力室的快速安装和拆除可以通过按下一个按钮实现。
无需额外的螺栓和紧固件来组装三轴压力室，这就使得用户可以有更多的时间按来专注于实验的进行。
通常使用GCTS的数据采集包进行操作，该数据采集包包括Windows (98/2000/NT/XP) 测试软件和数字信号调节系统。
快速，方便和安全的操作时的这套系统特别适合应用于生产任务。
该系统可以根据用户的要求设计制作来测试不同尺寸的试样。
自动传感器识别功能使得当需要更换传感器来完成不同的测试程序时，传感器接入十分方便。
三轴压力室是由不锈钢制成的并且适合用最大至75mm的圆柱形试样。
标准单元带有一个刚性加载活塞以及低摩擦石墨密封。
这种独立的压力室的优点在于一旦当试样完全准备好之后，压力室可以方便的降低并且可以自动锁定。
第二章 室内试验(岩土测试技术)
第三节 土的强度试验
土的强度试验（剪切试验）的主要目的：测定土 在不同排水条件和应力状态下，土的抗剪强度指 标c、φ。
室内土的强度试验主要有直接剪切试验、三轴压 缩试验和无侧限抗压试验。
和天然密度。
块体密度试验可分为量积法、水中称量法和蜡封法。 量积法适用于能制备成规则试件的各类岩石； 水中称量法适用于除遇水崩解、溶解和干缩湿胀外的其它
各类岩石； 蜡封法适用当土条直径搓成3mm时产生裂缝，并开始断裂，表示试样的含水率 达到塑限含水率。当土条直径搓成3mm时不产生裂缝或土条直径大于 3mm时开始断裂，表示试样的含水率高于塑限或低于塑限，都应重新 取样进行试验。
5 取直径3mm有裂缝的土条3～5g，测定土条的含水率。
第二节 土的变形性质的试验
最常用的是：固结与压缩试验 固结？压缩？ 试验原理-太沙基一维固结理论
试验过程中无侧向变形，在k0条件下压 缩
固结试验适用与饱和黏性土压缩性指 标的测定
压缩试验适用于非饱和土压缩性指标 的测定（不能测固结系数）
常规压缩试验
高压固结试验
按加荷方式不同可分为标准固结试验和连
颗粒分析成果整理
表2-2 颗粒分析成果表
土样
粒组（mm）百分含量
编号 >2 2-0.5 0.5-0.25 0.25-0.075 0.075-0.005
1 28 10
15
20
10
<0.005 17
土样 编号 >2
1 28
表2-3 颗粒分析成果表
小于某粒径（mm）累积百分含量
真三轴实验
高等岩石力学——真三轴试验问题：真三轴试验如何做到2σ≠3σ，方法的误差来源。
真三轴仪大多是对方柱试件进行试验。
瑞典皇家地质学院的Kjellman设计的通过六块刚性板在三个方向上独立施加主应力的仪器，由于仪器本身复杂性及各方向的相互干扰，造成大的误差。
后来对真三轴试验仪进行了改进，安装一对侧向压力板，以施加2σ，其特点是试样有一对面暴露在压力室中，能减少这个方向上与其他两个方向边界间的干扰，同时能比较容易形成和观察到如剪切面等破坏形式，但误差的来源还是不能独立的施加大、中、小主应力。
并且这种仪器很难进行如应力路径在π平面的6个角域中自由变化的真三轴试验。
后来又研制出了许多真三轴仪如下图两个：当前最常见的是真三轴刚性伺服试验机可以进行真三轴试验。
主要用途：可以完成砼及岩石类材料的单轴、双轴和真三轴的拉压组合试验，实现全过程的测试。
也可完成剪切、梁的弯曲、断裂试验等。
此试验机竖向机架设1σ方向伺服油缸，横向框架设2σ方向伺服油缸和真三轴压力室，推入竖向框架内可进行材料的常规三轴或真三轴压力试验。
其中1σ、2σ为刚性加载，3σ由普通油液液压加载。
三轴室设施加空隙水压力及各主应力方向位移量测量装置。
三轴试验中，横向框架处于浮动工况。
这种真三轴刚性伺服试验机，虽然能进行真三轴试验，但是只能进行方柱试件的真三轴试验，实现了真三轴试验中的2σ≠3σ，圆柱试件可进行普通三轴试验。
其加载路径通过如下方式进行，先加静水压（1σ=2σ=3σ），然后3σ保持不变，增加1σ和2σ到2σ的设计值，保持2σ不变，增加1σ直至试件破坏。
此装置进行真三轴试验，纵向荷载1σ和横向荷载2σ都是通过与试件等截面的金属块加压，这样不存在端面的侧向约束问题，而仅存在端面摩擦力。
减少加载金属块与试件端面间的摩擦力，中间可以加聚四氯乙烯板，在试件和加压板之间设置减摩垫层，刷行加载板，柔性加载板，金属箔液压垫。
但在试件端面加了聚四氯乙烯板，端面摩擦力还是存在，且摩擦力与垂向应力成正比，对于一定的端面摩擦力，沿端面垂向试件越长，摩擦力对试件变形破坏起的阻碍作用越小。
三轴压缩试验原理
三轴压缩试验原理一、引言三轴压缩试验是土工试验中最常见的一种试验方法，它是用来研究岩石和土壤在三轴状态下的力学性质。
该试验方法可以测定材料的强度、变形和应力-应变关系等重要参数，是岩土工程设计和施工中不可或缺的一项基础性试验。
二、试验设备及样品准备1. 仪器设备：三轴压缩试验机、荷重传感器、变形计等。
2. 样品准备：样品应具有代表性，通常采用直径为5cm，高度为10cm左右的圆柱形样品。
在制备过程中需要注意保证样品密实度和湿度，避免空隙和水分对试验结果的影响。
三、试验原理1. 应力状态：三轴压缩试验是将圆柱形样品置于两个平行平板之间，在垂直于样品轴线方向施加垂直荷载，并在两个侧面施加水平荷载，使得样品受到均匀的三向应力作用。
这种应力状态被称为三向压缩或三向受压状态。
2. 应变状态：在三轴压缩试验中，样品会发生不同形式的变形。
主要包括径向收缩和轴向延伸两种形式。
径向收缩是指样品直径在垂直荷载作用下的减小，轴向延伸则是指样品高度在水平荷载作用下的增加。
3. 应力-应变关系：三轴压缩试验可以得到材料在三向压缩状态下的应力-应变关系曲线。
该曲线可以反映出材料的强度和变形特性，并且可以用于岩土工程设计中的计算和分析。
四、试验步骤1. 样品制备：按照标准规范制备圆柱形样品。
2. 试验前处理：将样品放入恒温室中保持一定湿度，避免干燥或过湿对试验结果的影响。
3. 试验装置：将样品放置于三轴压缩试验机中，并连接荷重传感器和变形计等设备。
4. 荷载施加：根据试验要求，施加垂直荷载和水平荷载，使得样品受到均匀的三向应力作用。
5. 数据采集：记录荷重传感器和变形计等设备的数据，得到材料在三向压缩状态下的应力-应变关系曲线。
6. 数据处理：根据试验结果进行数据处理和分析，得出样品的强度、变形和应力-应变关系等参数。
五、试验误差及注意事项1. 样品制备过程中需要注意保证样品密实度和湿度，避免空隙和水分对试验结果的影响。
2. 试验装置需要严格按照标准规范进行校准和调整，避免设备误差对试验结果的影响。
岩石三轴强度实验细则
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）基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13δδδ<=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：1σ>2σ>3σ;2、假三轴（常规三轴）：1σ>2σ＝3σ，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；加工精度，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。
2 ．测量好试件尺寸后，用耐油橡胶或乳胶质保护套，能有效防止油液与样品接触。
第二章 室内试验(岩土测试技术)
适用于粒径小于0.5mm，有机 质含量不大于试验总质量5% 的土 圆锥76g、30°锥角、试样杯 内径40mm，高度30mm。 放锥在自重作用下下沉，5s后 测下沉深度，并取锥体附近土 样测含水率 再加水或吹干，调匀，重复测 定，不少于3次（宜为3~4mm 、7~9mm、15~17mm）
测定粘性土的液塑（锥式液限仪）
第四节 岩块物理性质试验
《工程岩体试验方法标准》（GB/T 50266-2013） 《公路工程岩石试验标准》
一、岩石含水率试验
岩石在天然状态下的含水率可以间接反映岩石中空隙的多 少、岩石的致密程度等特性。 岩石含水率：指试件在105℃~110 ℃温度下烘至恒量时 失去的水分质量与达到恒量时试件干质量的比值，以百分 数表示。 含结晶水矿物的岩石，烘干温度应控制在（40±5） ℃。 一般用于测定黏土质岩石在地质环境中的自然含水状态。 试件必须保持天然含水率，取样不得采用爆破或湿钻，在 取样、运输、存储和试件制备过程中，试件含水率的损失 不宜超过1%。
7）绘制孔隙比—有效压力曲线 、固结系数—有效压力曲线
第三节 土的强度试验
土的强度试验（剪切试验）的主要目的：测定土 在不同排水条件和应力状态下，土的抗剪强度指 标c、φ。 室内土的强度试验主要有直接剪切试验、三轴压 缩试验和无侧限抗压试验。
一、直剪试验
直接剪切试验是利用盒式剪切仪，在试样上施加竖向压 力，直接测定总抗剪强度指标的一种试验方法。 适用于砂土及渗透系数k<10-6cm/s的黏土。 直剪仪可分为应变控制式和应力控制式两种，目前常用 的是应变控制式直剪仪。
加压活塞 刚性护环 透 水 石 土 样 环刀
水泥固化土的室内三轴试验分析
水泥固化土的室内三轴试验分析结合水泥固化土的力学性能分析需求，本文通过开展室内三轴试验对固化剂掺量和养护时间给土体力学性能带来的影响展开了分析。
从试验结果来看，相较于素土，水泥固化土拥有更高的应力、强度和刚度，力学性能得到了明显改善。
随着固化剂掺量和养护时间的增加，土体轴向应力、破坏应力、强度提高系数和刚度均有所增加，因此能够使土体力学性能得到改善。
标签：水泥固化土;室内测试;三轴试验1 试验材料与方法1.1 试验材料试验采用水泥固化剂为固化材料，用土为铁路路基土，属于粗颗粒土，含水量9.5%，最大干密度为2.12g/cm?。
在试验过程中，按照《公路土工试验规程》，需要对土样进行重塑制备，先将样品捣碎风干[1]。
过2mm筛后，按含水量要求进行闷料，经过一昼夜后使样品中水分保持均匀。
采用所需水泥进行搅拌，然后分三层进行击实。
各层需要利用拉毛器进行刨毛处理，避免分层问题的发生。
在制样期间，需要将干密度控制在2.12g/cm?。
在试块制作阶段，需要按照95%压实度进行，尺寸为80mm×39.1mm。
脱模后，需要采用聚乙烯塑料袋进行封装，然后在20±2℃、湿度55%±2%的条件下利用养护室养护，分别开展3d、7d、28d 的三轴试验。
水泥固化土的强度变化速度较快，在28d能够达到最大强度的95%，因此可用于开展三轴试验。
1.2 试验方法开展三轴试验，可选用TSZ30-2.0型应变控制型三轴剪切仪。
由于试验采用的土样并非是饱和土，所以可以保持1.25mm/min速率进行试件剪切。
在对试件进行加载时，需要采用不固结不排水的方法，围压达到200kPa。
等压固结2h后，可以对围压进行加载，然后利用计算机实现轴向应力、强度提高系数等数据的采集、分析和处理。
为对试验结果进行客观分析，采用素土作为空白试样进行试验结果对比。
对比结果固化剂掺量取值分别为0%、3%、4%、5%、6%和7%，养护时间分别为3d、7d、28d。
岩石三轴试验求泊松比
岩石三轴试验求泊松比1.引言1.1 概述概述：岩石三轴试验是一种常用的实验方法，它可以通过施加不同的力和应变状态来模拟地下岩石体受到的力学作用。
在岩石力学研究中，泊松比是描述岩石变形特性的一个重要物理量，它反映了岩石在受力时的应变行为和变形模式。
因此，通过岩石三轴试验求解泊松比成为了岩石力学研究领域中一个重要且常见的问题。
本文将首先介绍岩石三轴试验的基本原理和方法，包括试验装置、试样制备、加载方式等。
然后，我们将详细讨论泊松比的定义和意义，解释泊松比在岩石力学中的重要性以及它与其他力学参数的关系。
接着，我们将说明如何利用岩石三轴试验得到泊松比的具体计算方法。
最后，我们将指出泊松比求解结果对岩石力学性质研究的重要性，包括岩石的稳定性、变形特性及工程应用等方面。
通过本文的研究，我们可以更深入地了解岩石三轴试验的基本原理和方法，并掌握求解泊松比的技巧和方法。
同时，我们也可以认识到泊松比在岩石力学研究中的重要意义，为岩石工程和地质灾害预测等领域提供有力的支撑。
本文的研究成果将对岩石力学研究领域的进一步发展和应用具有重要的指导意义。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照如下方式编写：文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分，以探讨岩石三轴试验求解泊松比的问题。
引言部分将首先对本文的主题进行概述，简要介绍岩石三轴试验和泊松比的背景和基本知识。
接着，将介绍文章的结构和组成部分，以使读者对全文有一个清晰的认识。
最后，明确本文的目的，即通过岩石三轴试验求解泊松比，以便进一步研究岩石的力学性质。
正文部分将详细介绍岩石三轴试验的基本原理和方法。
首先，将阐述岩石三轴试验的具体步骤和实验装置，以便读者理解实验过程。
接着，将详细解释岩石三轴试验中各个参数的测量方法和意义。
同时，还将介绍岩石三轴试验中使用的应力路径和加载方式。
在此基础上，将详细解释泊松比的定义和意义，以使读者对该指标有一个清晰的了解。
结论部分将总结本文的研究内容和结果。
直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围
直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围1. 直剪试验的原理和适用范围直剪试验是一种用于测定土体抗剪强度的常用试验方法。
其原理是通过在土样上施加垂直荷载和水平荷载，来模拟土体受到的剪切应力，从而确定土体的抗剪强度和内部摩擦角。
此试验适用于各种类型的土壤和岩石，包括粘性土、砂土和软岩等。
通过直剪试验，可以得到土壤和岩石在自然状态下的抗剪强度参数，为工程设计和地质勘察提供重要参考。
2. 三轴压缩试验的原理和适用范围三轴压缩试验是一种用于研究土体和岩石在三轴应力状态下的力学性质的试验方法。
其原理是通过在土样上施加径向应力和轴向应力，来模拟土体受到的复杂力学状态，从而确定土体的应力-应变关系和变形特性。
此试验适用于各种类型的土壤和岩石，特别适用于研究岩石的变形和破坏特性。
通过三轴压缩试验，可以得到土壤和岩石在不同应力状态下的力学参数，为地下工程和岩土工程提供重要依据。
3. 文章内容梳理在本文中，我们将从浅入深地探讨直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围。
我们将从试验背景和基本原理入手，介绍这两种试验的主要目的和实施过程。
我们将详细讨论直剪试验和三轴压缩试验的适用范围及其在地质和工程实践中的重要性。
我们将结合个人观点和理解，总结这两种试验对于土体和岩石力学性质研究的意义和前景。
4. 个人观点和理解作为文章写手，我个人认为直剪试验和三轴压缩试验作为土体力学性质研究的重要手段，具有不可替代的价值。
通过这两种试验，我们可以深入了解土壤和岩石的力学特性，为地下工程和岩土工程的设计和施工提供科学依据。
我对这两种试验的原理和适用范围非常重视，相信它们在未来的地质和工程领域将发挥更加重要的作用。
总结回顾：在本文中，我们深入探讨了直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围。
我们从试验背景和基本原理出发，分析了这两种试验在地质和工程领域的重要性。
结合个人观点和理解，我们对这两种试验的价值和前景进行了总结和展望。
通过本文的阐述，相信读者能够对直剪试验和三轴压缩试验有一个全面、深刻和灵活的理解。
围岩抗压强度测试方法及原理
围岩抗压强度测试方法及原理
围岩抗压强度测试方法主要有单轴抗压和三轴抗压。
以下是这两种方法的详细介绍：
1.单轴抗压测试：是将岩石样品在试件上进行轴向力的作用，测定其破坏压力。
这种方法模拟了岩石在单向受压的情况，可以用来确定岩石的抗压强度。
2.三轴抗压测试：则模拟了岩石受到三个主应力的状态，通过变化施加的应力测定破坏压力。
这种方法更接近岩石在实际工程中受到的应力状态，因此能更准确地评估岩石的抗压强度。
围岩抗压强度测试的原理是，通过施加轴向压力使岩石产生形变，当压力达到一定值时，岩石会发生破坏。
这个压力值就是岩石的抗压强度，是衡量岩石抵抗压力能力的一个重要指标。
在单轴抗压测试中，当压力不断增大时，岩石内部微小的裂纹会逐渐扩展，当这些裂纹汇集成一条大的裂纹时，岩石就会发生破坏。
而在三轴抗压测试中，岩石不仅受到轴向压力的作用，还受到侧向压力的作用，因此，其抗压强度会更高。
岩石力学试验建议方法.上集
岩石力学试验建议方法．上集
摘要：
一、引言
二、岩石力学试验的意义和应用
三、岩石力学试验方法概述
四、试验方法的详细步骤与注意事项
五、结论与展望
正文：
【引言】
岩石力学试验是研究岩石力学性质的重要手段，对于工程建设、地质勘探以及矿产资源开发具有重要意义。
本文将介绍岩石力学试验的建议方法，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
【岩石力学试验的意义和应用】
岩石力学试验旨在揭示岩石在不同应力条件下的力学性质和变形规律。
这些试验成果对于优化工程设计、提高施工安全、降低成本等方面具有显著作用。
同时，岩石力学试验成果还可为地质灾害防治、岩体稳定性评价等领域提供科学依据。
【岩石力学试验方法概述】
岩石力学试验方法主要包括室内试验和现场试验两大类。
室内试验主要包括直剪试验、三轴压缩试验、径向压缩试验等；现场试验主要包括岩体变形监测、岩体强度试验等。
各类试验方法各有特点，适用范围有所不同。
【试验方法的详细步骤与注意事项】
1.试验准备：包括试验设备、试验方案、试样制备等。
2.试验操作：根据试验方法进行数据采集、处理和分析。
3.结果判断：参照相关标准和规范，对试验成果进行评价。
4.注意事项：确保试验安全和试样质量，严格遵循试验规程。
【结论与展望】
岩石力学试验是研究岩体力学性质的关键途径，建议方法为相关领域提供了有益参考。
未来，随着试验技术和设备的不断发展，岩石力学试验将更加高效、精确，为我国岩石工程建设和资源开发贡献力量。
请注意，这篇文章是为了满足您的要求而写的，其中的信息和示例可能不完全符合实际岩石力学试验的方法。
GCTS岩石三轴仪
GCTS岩石三轴仪RTR-1000 特点&规格●动静闭环数字电液伺服控制，可以进行应变或者应力控制，也可以进行破坏后的行为试验●高压三轴压力室，配备有液压提升/锁定装置，可以快速，方便和安全的安装试样●轴向加载1000kN，1500 kN(升级选项)，加载框架刚度达到1750 kN/mm(可以升级到10,000 kN/mm，或者3,500 kN/mm的刚度)（根据要求，也可以提供更大的加载能力）●集成的围压&孔压控制面板和双增压器，压力可以达到140 MPa，压力分辨率0.01Mpa，液体体积分辨率0.01CC●岩芯试样尺寸:最大75mm(3英寸)●动态频率：0-10Hz●轴向& 径向LVDT测量，变形范围±2.5mm，变形分辨率0.001mm●温度：150℃，可选200℃温度范围●压力室自动安装装---无需紧固件●符合国际岩石力学学会关于岩石三轴试验的标准以及ASTM标准RTR-1000描述RTR-1000岩石三轴测试系统是一套闭环数字伺服控制的装置，可以快速安装试样。
一套三轴压力室的自动液压装置和滑动底座使得这套系统相对于传统的三轴压力室，试样安装起来更为迅速和方便。
压力室的快速安装和拆除可以通过按下一个按钮实现。
无需额外的螺栓和紧固件来组装三轴压力室，这就使得用户可以有更多的时间按来专注于实验的进行。
通常使用GCTS的数据采集包进行操作，该数据采集包包括Windows (98/2000/NT/XP) 测试软件和数字信号调节系统。
快速，方便和安全的操作时的这套系统特别适合应用于生产任务。
该系统可以根据用户的要求设计制作来测试不同尺寸的试样。
自动传感器识别功能使得当需要更换传感器来完成不同的测试程序时，传感器接入十分方便。
三轴压力室是由不锈钢制成的并且适合用最大至75mm的圆柱形试样。
标准单元带有一个刚性加载活塞以及低摩擦石墨密封。
这种独立的压力室的优点在于一旦当试样完全准备好之后，压力室可以方便的降低并且可以自动锁定。
TAW-2000岩石三轴试验机压力室操作
试验前1、启动油泵（静态）2、调整压力大于5MPa一般为10MPa即可10MPa可加载轴向力700kN3、连接提升油缸与压力室活塞4、确认阀门3为打开状态并且压力室里没有油5、将安全圈与固定瓦分开6、用手柄控制提升油缸提升压力室到相应高度7、将安装好引伸计的试样放在压力室底座上，对准定位肖8、连接软件检测引伸计是否有读数9、在第8步正常下，把垫块与球座放在试样“上压垫”上面，也用定位肖对准10、用手柄控制压力室下落与压力室底座密合位置11、合好固定瓦与安全圈12、分开提升油缸与压力室并把压力室活塞“上连接装置”拧下来放在一边13、用手柄控制提升油缸下落使压力室活塞继续下降至不动位置（一点一点的按如果是小岩样或者砂、土样更要注意以防止式样被压坏）然后把提升油缸升起来14、对压力室冲液：将阀门3、4、5打开阀门6可开可不开把透明的气管与阀门3出口相连15、启动油泵（冲液）--送油16、用软件控制围压加载系统向后退，对螺旋加载缸里冲液。
软件有俩种方式，如图1与图2 建议用图2设置17、当阀门3出油且围压加载系统向后退到目标值停止后可关闭冲液泵。
油泵(冲液)--停止18、关闭阀门3、4、5.打开阀门6三轴试验压力室安装试验冲液准备完成图1 图2试验后1、卸载围压至0后2、连接透明气管与阀门33、打开阀门3、4、关闭阀门5、64、连接压力室活塞与提升油缸5、然后提升自平衡活塞，直到压力室整体提升，然后再将压力室小车下落至导轨上，活塞不可顶进去。
6、启动油泵回油油泵（冲液）--回油7、当气管内产生连续油气混乱现象即为压力室液体被抽回油箱（回油大约10分钟左右）8、拔掉阀门3上的气管9、确认阀门3打开10、打开安全圈与固定瓦11、用手柄控制提升油缸升起压力室筒12、拆除压垫，球座与引伸计式样等注意事项：所有阀门均为顺时针关闭逆时针打开、先连接提升油缸与压力室后打开安全圈与固定瓦、提升压力室筒前必须确认阀门3为打开状态、当提升压力室筒时如果连底座也一同带起那么需停止操作检查固定瓦是否全部脱离开，如果固定瓦全部脱离开仍然无法分离则检查小车是否在正确位置有无倾斜图1。
岩石的三轴强度
影响常规三轴压缩强度的因素 1 侧向压力（围压） 侧向压力（围压） 2 试样尺度效应：长度和体积 试样尺度效应：
360
B
300 240
40 MPa
20 MPa
σS／MPa
180 120 60 25 45 65
10 MPa
试样直径 50 mm
0MPa
85
105
L／mm
不同围压下三轴强度与试样长度的关系
影响常规三轴压缩强度的因素 1 侧向压力（围压） 侧向压力（围压） 2 试样尺度效应：长度和体积 试样尺度效应：
3
加载路径：卸载路径， 加载路径：卸载路径，降围压试验
岩体不仅是一种材料， 岩体不仅是一种材料，而且还是一个复杂的应力 应变环境。地下工程、 应变环境。地下工程、边坡工程的开挖实际上就 是岩体在某一方面的应力或应变得到释放， 是岩体在某一方面的应力或应变得到释放，从而 破坏了原有的力学平衡状态，使岩体产生新的变 破坏了原有的力学平衡状态， 甚至断裂、破碎。 形，甚至断裂、破碎。 研究岩体在应力卸载过程中的破坏，对理解地震 研究岩体在应力卸载过程中的破坏， 发生也具有重大的理论意义。 发生也具有重大的理论意义。 值得一提的是，三峡工程永久船闸是在大山体中 值得一提的是， 刻槽开挖形成的，闸室段长1617 1617米 刻槽开挖形成的，闸室段长1617米；最大边坡开 挖深度170 170米 一般在50 120米 开挖坡度30 50～ 30～ 挖深度170米，一般在50～120米；开挖坡度30～ 90° 其中闸室深槽为90 90° 90°，其中闸室深槽为90°。为此开展了大规模 的岩石卸荷力学的研究 。
岩石的三轴强度
常规三轴压缩的破坏形态
θ0 = 45o+ φ/2 ？？
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。
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σ1= P/A
式中: σ1—不同侧压条件下的轴向应力(MPa)；
P—试件轴向破坏荷载(N)； A—试件的截面积(mm2)。
三轴压缩强度和变形试验
—成果整理
2、根据极限轴向 应力σ1和围压σ3求岩 石的内摩擦角φ和内聚 力C。 1）以1/2 ×(σ1 －σ3）为纵坐标， 1/2 ×(σ1 ＋ σ3）为 横坐标，将各点绘在直 角坐标系中，然后用最 小二乘法绘制出最佳关 系曲线。
50 40 30 20 10 τ( )
φ
C
0 10 20 30 40 50 60 σ(
应力莫尔圆
三轴压缩强度和变形试验
—成果整理 3）以σ1纵坐标， σ3为横坐标点绘的 最佳关系曲线为直 线，可按下式直接求 C、 φ值。
轴压 σ 1 (MPa) y = 12.8x + 165.04 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 围压 σ3 (MPa)
三轴压缩强度和变形试验
三）成果整理
LVDT mm 0.100067 0.20016 0.300253 0.400002 0.500095 0.600016 0.700109 0.80003 0.900124 1.000217 1.100138 1.200059 1.300152 1.400073 FORCE N 6957.645 7345.287 8167.088 8508.214 9128.441 9593.612 10896.09 11997 12710.26 13408.01 14136.78 13997.23 12865.31 13470.04
y = 12.8x + 165.04
5
10
15
σc－曲线在纵坐标上的截距(MPa) ；
围压 σ3 (MPa)
三轴压缩强度和变形试验
—成果整理 3、绘制应力～应变曲线 1）、计算纵向、环向和 体积应变值。
250 200 150
d
（σ1 -σ3 ）（M Pa）
ε = ε − 2ε
v l
100 50
σ3 =0
施加轴 向荷载 直至试 件破坏
轴向荷载的加载速度：
国家标准
国际推荐
应力控制：0.5～1MPa/s；
位移控制：0.1mm/min
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法 2、试验过程 1）制备试件： 尺寸：φ25×50mm、 φ50×100mm、 φ100×200mm ；高径比＝2：1。 精度要求： 在试件整个高度上，直径误差不超过 0.3mm； 两端面的不平行度，最大不超过0.05mm； 端面应垂直于试件轴，最大偏差不超过 0.25度。
σ3 =12
2）、绘制应力差～轴向 应变（εL）曲线。 3）、计算弹性模量和泊 松比。
σ3 =4 σ3 =8
0 0 0.005 0.01 0.015
εL
三轴压缩强度和变形试验
—成果整理
4、破坏后试件描述
描述破坏形式，并量测破坏面与最大主应力作 用面之间的夹角。
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
断层泥
3 1 (σ-σ)/2(
)
50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60(σ+σ)/2( 3 1 )
最佳关系曲线。
三、三轴压缩强度和变形试验
—成果整理
2）在最佳关系 曲线上，选择若干 组对应值，以每一 应力组的1/2 ×(σ1 ＋σ3）值为圆心， 以 1/2 ×(σ1 － σ3）值为半径，在 τ～σ图上绘制应 力圆，并作这些圆 的包络线，据此确 定它们的C、 φ 值。
三轴压缩强度和变形试验
—概述 岩石常规三轴 试验试验装置 侧向等压的三轴 压缩试验： （ σ2＝σ3）；
常规三轴室
三轴压缩强度和变形试验
—概述 2、三轴不等应力试验（ 真三轴、σ1 ＞ σ2 ＞ σ3 ）； 主要研究中间应力σ2的影响。通过大量试验研 究， σ2对岩石的三轴极限强度和变形是有影响的，但 其影响与σ3的影响比起来要小得多。 但对各向异性岩石，当弱面走向垂直于中间主应力 时， σ2对岩石强度的影响可达20％左右。 为了确定岩石的极限应力圆包络线，还应同时测定 岩石的单轴抗拉强度和单轴抗压强度。
—成果整理
CON. PRES N/mm^2 1.058321 1.053151 1.047982 1.047982 1.037643 1.06349 1.047982 1.047982 1.037643 1.06349 1.047982 1.047982 1.037643 1.053151
data
三轴压缩强度和变形试验
三、三轴压缩强度和变形试验
—试验方法 2）安装试件： a、套热缩管、隔油；
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法预定侧压力值 以0. 5～1.0MPa/s——施加轴向 荷载，直至试件完全破坏。
试样安装完 毕，给压力 室注油，准 备施加围压
c =
σ
c
(1 − s i n φ )
σc－曲线在纵坐标上的截距(MPa) ；
三轴压缩强度和变形试验
破碎岩样三轴试验：
三轴压缩强度和变形试验
破碎岩样三轴试验：
三轴压缩强度和变形试验
破碎岩样三轴试验：
三轴压缩强度和变形试验
小尺寸岩样高围压三轴试验：
三、三轴压缩强度和变形试验
—仪器设备
5、试验程序
a、控制方式 位移：LVDT。 荷载：Force。 两种方式可任意互换。 b、加载方式 加载、卸载、保持；可任意互换。 c、数据采集 主控信号： LVDT、 Force、Time、围压。 采集方式：连续、间隔。
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
二）试验方法 1、常规试验方法
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法 （2）多级破坏状态的三轴试验方法:
施加4～5级围压σ3 在每级围压下，施加轴向荷载 观察变形曲线，在屈服点， 保持轴压，增加围压
直 至 试 件 破 坏
轴向荷载的加载速度： 应变控制：每秒10－2～ 10－5 。
国际推荐
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法 单点法 三轴试 验过程 中荷载 与轴向 位移的 关系曲 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
提
纲
三轴压缩强度和变形试验
三轴压缩强度和变形试验
—概述 岩石三轴试验是在三向应力状态下，测定和研究 岩石变形和强度特性的一种试验。 按应力的组合方式，可分为两种情况： 1、侧向等压的三轴压缩试验（ σ1 ＞ σ2＝ σ3）； 主要研究围压（ σ2＝σ3）对岩石变形、强度及 破坏的影响，测定岩石三轴抗剪强度指标。
三、三轴压缩强度和变形试验
—概述 三轴不等应力试 验装置 试件 （ 真三轴、 σ1 ＞ σ2 ＞ σ3）
应变仪
真三轴试验机
三、三轴压缩强度和变形试验
一）仪器设备
1、伺服控制刚性试验机 a、用岩 石试件的变 形（纵向、 横向变形） 控制加载速 度； b、刚度 大。 —仪器设备
三、三轴压缩强度和变形试验
a、同一含水状态下，每组不少于5个试件， 分别施加不同的侧压，在轴向荷载的连续加载 下，使这些试件破坏。— 单个破坏状态试验； b、侧向压力的确定： 根据工程需要和岩石的特性确定； 按等差级数进行分级，也可按等比级数分 级，分级数不得少于5级。
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
施加一级 围压σ3 试验过程中 保持不变
三轴压缩强度和变形试验
—成果整理 （3）资料整 理 a、计算不同 侧压条件下的 轴向应力：
三轴压缩强度和变形试验
—成果整理 b、绘制侧压与轴向应力曲线：
2 cosφ −1 m − 1 φ = s in m +1
式中： C—岩石的内聚力(MPa)； φ— 岩石的内摩擦角（度）； m－曲线斜率。
y = 12.8x + 165.04 400 350 轴压 σ 1 (MPa) 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 围压 σ3 (MPa)
2、三轴压力室
利用伺服控制刚性试验机 提供轴向荷载，将三轴压力室 底座推至试验机活塞中心，放 下三轴压力室，并用螺栓与底 座连接。
—仪器设备
三轴压力室底座 滑轨
三轴压力室
轴向荷载加 压油缸
三、三轴压缩强度和变形试验
—仪器设备 3、液压稳压综合控制系统 围 压： 0～100MPa； 试件尺寸： φ25×50mm； φ50×100mm； φ100×200mm。
三轴压力稳压系统
三轴压力加压系统
三、三轴压缩强度和变形试验
—仪器设备
4、系统程序
a、定义（Edit） 输入信号（Input Channals)； Signals)；控制通道（Control
手动模板显示（LUCP Display) ；计数器（Meters）；示波 器。 b、调节（Adjust ) Input Signals: Force－3000、1200、450KN LVDT－50、5mm
三、三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
破碎带
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
两端 面经 处理 平整 后的 试样
三轴压缩强度和变形试验
—试验方法
二）试验方法
2、多级破坏状态试验方法（单点法） （1）一个试件采用多级加载方法获得强度 包络线的试验方法； 此种方法被“国际岩石力学学会标准化委员 会”采纳，作为测定岩石三轴压缩试验的建议方 法颁布。
三、三轴压缩强度和变形试验
—成果整理
2 cosφ −1 m − 1 φ = s in m +1