测定岩石三轴压力条件下的强度与变形参数
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。
测定岩石三轴压力条件下的强度与变形参数
测定岩石三轴压力条件下的强度与变形参数岩石的强度与变形参数是岩石力学中重要的研究内容，对于岩石的工程应用和开采过程有着重要的指导意义。
在实际工程中，岩石在三轴压力条件下的强度和变形参数的测定对于工程的安全和可靠性有着重要的影响。
本文将从实验方法、测试数据及分析结果三个方面对岩石三轴压力条件下的强度和变形参数进行测定的过程进行详细介绍。
以岩石三轴压缩试验为例，首先介绍实验方法。
这种试验是最常用的测定岩石强度和变形参数的方法之一、实验基本原理是在一个闭合的容器中，以相等的速率施加垂直压力，并同时在两个相互垂直的方向上施加水平应力。
实验中通常使用与实际设计或开采条件相似的岩石样本，以保证测试结果的可靠性。
其次是测定的测试数据。
在实验过程中，需要测定岩石的强度和变形参数，其中包括抗压强度、拉应力-应变曲线、体积应变和剪切应变等参数。
抗压强度是岩石承受最大垂直压力下的抵抗能力，可以通过测定岩石在试验中的最大承载力来得到。
而拉应力-应变曲线描述了岩石在拉应力下的变形行为，通过测量应力和应变来绘制曲线。
体积应变则是指岩石在三轴压缩过程中的体积变化情况，可以通过测量试样的尺寸变化来计算得到。
剪切应变则是指岩石在剪切力作用下的变形情况，可以通过测量试样的位移和变形形态来计算得到。
最后是对测定结果的分析。
通过实验测定得到的数据，可以对岩石的强度和变形参数进行分析。
在抗压强度方面，可以计算出岩石的抗压强度、抗压变形模量等参数，从而评价岩石的承载能力。
而在变形参数方面，可以分析拉应力-应变曲线的形状和体积应变的变化趋势，从而对岩石的变形特征进行评估。
此外，还可以通过剪切试验获得岩石的剪切强度和应力-应变关系，从而描述岩石的剪切特性。
综上所述，测定岩石三轴压力条件下的强度和变形参数是岩石力学研究中非常重要的内容。
通过实验方法的选择、测试数据的测量和分析结果的评估，可以更好地了解岩石在压力作用下的强度和变形特性，为工程应用提供科学的依据和指导。
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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岩石三轴强度实验细则
岩石三轴强度实验细则一、实验原理二、实验设备1.实验机：用于施加各个方向上的压力。
2.试样：选取具有代表性的岩石样品，大小要适中，平坦度要求高。
3.缓冲液：由于实验中需要施加大的压力，为减小试样的不均匀变形，通常在压力传递介质和试样之间加入缓冲液，如硅胶、水等。
4.张应力应变仪：用于记录试样的应力应变关系曲线。
三、实验步骤1.准备工作a.根据实验要求选取合适的岩石样本，进行预处理，确保试样表面光滑平坦，无明显裂纹和破碎。
b.设置实验机的参数，包括压力的加载速率、实验温度等。
c.准备好试样和缓冲液，并保证其清洁。
2.实验装置组装a.将试样放置于实验机的试验仓内，并用夹具夹紧固定。
b.在试样和实验仓之间注入缓冲液，确保良好的压力传递。
c.进行标定实验，准确测量试样的尺寸和质量等参数。
3.施加压力a.分别施加垂直和平行于试样轴向的压力，使试样承受三个方向上的压力。
b.每次施加压力后暂停一段时间，观察试样的变形情况，记录试样的应力和应变数据。
4.测试过程中的观察和记录a.观察试样的变形情况，记录试样的应力和应变数据。
b.在试样变形或发生破坏时，及时记录相关信息，如试样破裂的位置、载荷下降的情况等。
5.实验结果的处理a.绘制应力应变曲线，以确定岩石的强度特性，包括弹性模量、屈服强度、破坏强度等。
b.根据实验结果，分析试样的变形和破坏机制，并进一步研究岩石的力学性质和变形特性。
四、实验结果的处理方法实验结果的处理方法主要包括应力应变曲线的绘制和分析、岩石强度参数的计算和岩石的变形和破坏机制分析等。
1.应力应变曲线的绘制和分析a.根据试验过程中记录的应力和应变数据，绘制应力应变曲线。
b.基于曲线的斜率和变化趋势，分析试样的弹性行为、屈服行为和破坏行为。
2.岩石强度参数的计算a.弹性模量：利用应力应变曲线的线性范围内的斜率计算得到。
b.屈服强度：找到应力应变曲线的拐点或曲线平稳段的切线斜率，根据应力应变关系计算得到。
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。
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。
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σ1，并根据最大主应力σ1及相应施加的侧向压力σ3，在τ−σ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f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、以及带隔图1-1 三轴试验机试验舱剖面图塞的实验舱。
单轴和三轴 岩石力学建模
单轴和三轴岩石力学建模在岩石力学研究中，单轴和三轴试验是两种常用的岩石力学建模方法。
它们通过实验模拟岩石在不同受力条件下的变形和破坏行为，为岩石工程设计提供重要的参考依据。
本文将分别介绍单轴和三轴试验的原理、操作步骤和应用范围，以及它们在岩石力学领域的指导意义。
首先，让我们来了解单轴试验。
单轴试验是将岩石样品置于坚硬的受力环境中，然后通过施加沿一个轴向的压力来模拟岩石在一维受力条件下的行为。
在试验中，岩石样品受到的轴向应力将逐渐增加，直到达到破坏应力或最大荷载。
通过记录应力-应变曲线，我们可以了解岩石的强度、刚度、变形特性以及破坏模式等。
单轴试验的主要操作步骤包括样品制备、装置设置、加载、记录数据和分析结果等。
单轴试验在岩石力学中具有广泛的应用。
首先，它常用于评估岩石材料的强度和应变特性。
在土木工程中，我们可以通过单轴试验来确定岩石的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及岩石的变形模量等。
这些参数对于岩石的工程设计和施工具有重要的指导意义。
其次，单轴试验还可以用于研究岩石的破坏行为和岩石结构的稳定性。
通过分析岩石的破坏模式，我们可以了解岩石的破坏机制和破坏形态，从而为工程设计提供安全可靠的基础。
接下来，我们来了解三轴试验。
与单轴试验不同，三轴试验是将岩石样品置于一个具有三个相互垂直的轴向应力的受力环境中。
在试验中，通过施加不同的轴向载荷以及额外的侧向压力，模拟岩石在三维受力条件下的行为。
通过记录不同轴向应力和应变的关系，我们可以研究岩石样品的强度特性和变形特性等。
三轴试验的主要操作步骤包括样品制备、装置设置、加载、记录数据和分析结果等。
三轴试验在岩石力学研究中也具有重要的意义。
首先，它可以用于评估岩石材料在多轴应力状态下的强度特性。
岩石在实际工程中常会受到多个方向的应力作用，而多轴强度是评估岩石破坏性的关键参数之一。
通过三轴试验，我们可以了解岩石在不同应力方向下的抗剪强度、抗压强度、抗拉强度等。
其次，三轴试验还可以用于研究岩石的变形特性和变形模式。
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。
岩石力学考试重点
岩石力学考试重点岩石的泊松比：岩石横向与纵向的比值。
扩容：岩石在荷载下，在破坏前产生的一种明显非弹性体积变形。
当外力增加到一定程度，随压力增大，体积不是减小而是大幅增加，且增长速率越来越大最终导致试件完全破坏。
岩爆：岩石破坏后尚余一部分能量，这部分能量突然释放就产生岩爆。
各向异性：岩石全部或部分物理、力学性质随方向不同而表现出差异的现象。
软化系数：岩样饱水状态抗压强度与自然风干状态之比。
岩石吸水率：岩石在常温常压下吸入水的质量与其烘干质量百分比。
弹性：物体在外力作用下瞬间即产生全部变形，去除外力后又能立即恢复原有形状和尺寸的性质。
塑性：物体受力后产生变形，卸载后变形不能完全恢复的性质。
粘性：物体受力后变形不能在瞬时完成，且随的增大而增大。
脆性：物体受力后变形很小即破裂的性质。
延性：物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质。
全曲线：全面显示岩石在受压破坏过程中特征，特别是破坏后强度与力学性质变化规律的曲线。
（OA段：孔隙裂隙压密阶段。
）转化压力：岩石由脆性转化为塑形的临界围压。
塑性滞回环：卸载与加载曲线不重合。
岩石记忆性：每次卸载后再加载，在荷载超过上一次循环的最大荷载后，变形曲线仍沿原来单调加载曲线上升，好像不曾受到反复加载的影响一般。
岩体裂隙度K：沿取样线方向单位长度上的节理数量，K=n/L 切割度：岩体被节理割裂分离的程度，取贯通整体的假想平直断面，节理面面积与断面面积之比。
完整性（龟裂）系数：岩体中纵波速度与岩块之比的平方。
RQD：长度>=10cm岩芯积累长度占钻孔总长度的百分比。
线密度：取样线垂直结构面的K 单结构面强度效应：；地应力：存在于地层中未受工程扰动的天然应力（初始应力、绝对/原岩应力）。
抗冻系数：岩样经冻融后抗压强度下降值与冻融前抗压强度之比。
流变性质：材料的关系与时间因素有关的性质。
流变现象：材料变形过程中具有时间效应的现象。
蠕变：不变，材料变形随时间增加而增长的现象。
岩石动三轴试验原理
岩石动三轴试验原理一、引言岩石是地球上最常见的地质材料之一，其力学性质对于岩土工程和地质灾害研究具有重要意义。
而岩石动三轴试验作为一种常用的岩石力学试验方法，被广泛应用于岩石力学性质研究和工程实践中。
本文将介绍岩石动三轴试验的原理及其基本步骤。
二、岩石动三轴试验原理岩石动三轴试验是一种在应力作用下研究岩石变形和破坏的试验方法。
其原理基于以下两个假设：1. 岩石是一个各向同性材料，其力学性质在各个方向上是相同的。
2. 岩石在受到外界应力作用时，其变形和破坏是由于内部应力超过了岩石的强度引起的。
在岩石动三轴试验中，将岩石样品置于试验设备中，并施加三个方向上的应力。
其中，一个方向上的应力称为主应力，另外两个方向上的应力称为副应力。
通过施加不同大小的应力并观察岩石样品的变形和破坏情况，可以研究岩石的力学性质。
三、岩石动三轴试验步骤岩石动三轴试验通常包括以下几个步骤：1. 样品准备：选择代表性的岩石样品，并进行必要的加工和尺寸处理，使其适应试验设备。
2. 设备调试：根据试验要求，对试验设备进行调试，确保其正常运行并满足试验条件。
3. 样品安装：将样品放置在试验设备中，注意保证样品的正确安装和紧固。
4. 应力施加：根据试验要求，通过试验设备施加主应力和副应力。
主应力通常通过油压或液压系统施加，而副应力则通过外部荷载施加。
5. 变形监测：利用变形传感器或其他监测装置，实时监测岩石样品在应力作用下的变形情况。
6. 试验记录：记录试验过程中的关键参数和观测数据，以备后续分析和研究。
7. 试验结束：根据试验要求，停止应力施加，并将试验设备恢复到初始状态。
8. 数据分析：根据试验结果，进行数据处理和分析，获得岩石的力学性质参数。
四、岩石动三轴试验的应用岩石动三轴试验广泛应用于岩石力学性质研究和工程实践中。
通过该试验可以获得岩石的强度、变形特性、破坏模式等重要参数，为岩土工程和地质灾害研究提供了可靠的依据。
例如，在岩石工程中，可以利用动三轴试验结果确定岩石的承载力和变形特性，从而指导工程设计和施工。
岩体力学 岩石的拉伸、剪切以及三轴压缩试验
12 P
3. 间接方法
（1）抗弯法（梁的弯曲试验）
t MC/I
（2）劈裂法（巴西法）（最常用的测试方法）
t 2P/DH
t
2P
ah
（3）点荷载试验法
Is P/ y2
P
t t kt Is(50) kt y2
三 岩石的抗剪强度
定义 指岩石在一定的应力条件下（主要指
压应力），所能抵抗的最大剪应力，常 用 表示
1. 抗剪断强度试验（下图为试验室直剪试验）：
P A
T A
tanc
现场直剪试验（平推法和斜推法）
变角板剪切试验
根据力的平衡原理，作用 于剪切面上的法向力N和切向力 T可按下式计算：
N Pcos f sin
AA
T Psin f cos
AA
优点？缺点？
τf(Mpa)
σ（MP
2. 抗切试验（下图分别为单剪和双剪试验）：
剪切面上无压应力的剪切试验
3. 弱面抗剪强度（摩擦强度）试验： 摩擦强度 残余强度 非弹性变形
四、三轴压缩状态下的岩石变形特性
1、岩石在常规三轴试验条件下的变形特性
END
岩石在常规三轴试验条件下的莫尔强度包络线
直线型莫尔强度包络线
曲线型莫尔强度包络线
常规三轴压缩试验中围压对岩石刚度的影响
常规三轴压缩试验中围压对岩石变形及其强度的影响
2、岩石在真三轴试验条件下的变形特性
现场三轴压缩试验
4 3
7 2
5 1
6
补充知识：岩石的扩容
扩容----所谓扩容,是指岩石受外力作用后,发生非 弹性的体积膨胀,并且该体积膨胀不可逆，标志是岩石 的泊松比大于0.5。
岩石三轴压缩实验的强度特性及应用_李亚林
４期
李亚林等：岩石三轴压缩实验的强度特性及应用
７５
１．１ 摩尔强度理论简介 １９００ 年，由德国工程师摩尔（Ｍｏｈｒ）创立的强度理论，被后人称为摩尔强度理论。 以广州某重大工程基底中风化泥质粉砂岩的三轴强度包络线图（图 １）为例，对摩尔强
２００６， ２６（３）：４４－ ４６．
Ｓｔｒ ｅｎｇｔｈ Ｃｈａｒ ａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｔｒ ｉａｘｉａｌ Ｃｏｍｐｒ ｅｓｓｉｏｎ Ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ
ＬＩ Ｙａｌｉｎ， ＧＡＯ Ｌｅｉ， ＧＵＯ Ｄｅｓｈｕｎ， ＹＡＮ Ｙｕｄｉｎｇ
２００６， ２６（１）：１１－ １７． ［４］ Ｙａｎ Ｙｕｄｉｎｇ， Ｌｉ Ｙａｌｉｎ， Ｚｈａｎｇ Ｚｈｕａｎ ｅｔ ａｉ， Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｎ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｎ Ｒｏｃｋ ａｎｄ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，
Ｅａｒｔｔｈｑｕａｋｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，２００５， １９（４）：３５４￣３７０． ［５］ 姜慧，胡聿贤，赵凤新，等． 用随机模拟方法研究设定地震的地面运动参数 ［Ｊ］ ． 地震工程与工程震动，
图 １ 广州某工程基底中风化泥质粉砂岩的三轴强度包络线 Ｆｉｇ．１ Ｔｒｉａｘｉａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｅｎｖｅｌｏｐｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｒａｔｅ－ ｅｆｆｌｏｒｅｓｃｅｎｔ ａｒｇｉｌｌａｃｅｏｕｓ ｓｉｌｔｓｔｏｎｅ ｓａｍｐｌｅ
１．２ 岩石三轴强度的特点 表 １ 为中风化泥质粉砂岩的部分三轴实验结果和相关数据。结合图 １ 和表 １ 阐述岩石
（２）由三轴抗压强度实验可得到理论破裂角 θ，此 θ即为破裂面的倾角。可为工程设计 者提供应作重点应力分析的剖面。如岩体内存在薄弱结构面，此薄弱面的倾角若与 θ相近，
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 ？？
岩石三轴试验求泊松比
岩石三轴试验求泊松比岩石三轴试验是一种常用的实验方法，用于研究岩石的力学性质，特别是岩石的强度和变形特性。
在这个试验中，岩石样本被放置在一个封闭的试验装置中，施加垂直于岩石样本的轴向载荷，并通过外部的应力传感器和变形传感器对岩石样本进行监测。
泊松比是岩石的一个重要参数，它描述了岩石在受力过程中的体积变形特性。
泊松比可以通过岩石三轴试验中测量到的应力和变形数据来计算得出。
在岩石三轴试验中，首先需要制备岩石样本。
通常，岩石样本是通过钻孔或者采石等方式获取的。
然后，将岩石样本切割成适当的尺寸，并进行精细加工，以确保试验的准确性。
在试验装置中，岩石样本被放置在一个压力容器中，容器内部填充着流体，通常是水。
然后，施加轴向载荷，即垂直于岩石样本的力。
同时，通过外部的应力传感器来测量岩石样本所受到的应力大小。
在施加轴向载荷的同时，还需要对岩石样本进行横向变形的监测。
这可以通过在试验装置中设置横向变形传感器来实现。
横向变形传感器可以测量岩石样本的横向应变。
通过测量岩石样本的应力和应变数据，可以计算出岩石的泊松比。
泊松比的计算公式为泊松比=横向应变/轴向应变。
其中，横向应变可以通过横向变形传感器测量得到，轴向应变可以通过应变计或者其他测量设备来获取。
通过岩石三轴试验测量得到的泊松比数据可以用于岩石的力学模型建立和工程设计中。
它可以帮助工程师更好地理解岩石的变形特性和强度，从而做出合理的设计和决策。
岩石三轴试验是一项重要的实验方法，可以为岩石力学研究和工程应用提供有价值的数据。
通过准确测量和计算岩石的泊松比，我们可以更好地理解岩石的力学特性，并为工程设计和施工提供可靠的依据。
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测定岩石三轴压力条件下的强度与变形参数
一、基本原理
岩石三轴压力条件下的强度与变形参数主要有：三轴压缩强度、内摩擦角、内聚力以及弹性模量和泊松比。
室内三轴压缩实验是将岩石试样放在一密闭容器内，施加三向应力至试件破
坏，在加压过程中同时测定不同荷载下的应变值。
绘制（
13
σ-σ）-ε应变关系曲线以及
强度包络线，求的岩石的三轴压缩强度（
1
σ）、内摩擦角（ϕ）、内聚力（c）、以及弹性模量（E）和泊松比（μ）等参数。
根据应力状态的不同，可将三轴压缩实验分为真三轴压缩实验，应力状态为：
1230
σ≠σ≠σ>，及假三轴压缩实验（或称等测压三轴压缩实验）应力状态为
1230
σ>σ=σ>，本实验采用假三轴压缩试验。
二、仪器设备
1、岩石三轴应力试验机，该试验机由如下几部分组成。
（1）三轴应力室（图3——17）：由压力室缸体、进油口、传力压杆等组成。
要求穿力杆端面光滑平整，平整度应为0.005mm。
（2）轴向加载系统：由主体、电动高压电泵及控制台等组成，要求该系统有足够的吨位，并能连续加荷，另外上、下承压板需互相平行，其中之一配有球面座，轴向荷载约5000kN。
（3）侧向加载系统：由控制台、电动油泵、增压器和高压输油管组成，该机最大侧向压力可达150MPa。
如无专门的三轴应力试验机，也可以用普通的压力机，配上符合要求的简易三轴应力室和手摇油泵（侧向加载装置）代替。
2试样制备设备：钻石机、切石机、磨石机等。
3变形量测设备：百分表及表座或电阻应变仪，电阻应变片等。
4烘箱、干燥箱、煮沸设备或真空抽气设备。
5其他：卡尺、乳胶套等。
三、操作步骤
1、试样制备
（1）试样规格：采用直径为5cm、高为10cm或直径为10cm，高为20cm的圆柱体。
（2）试样加工精度：试样周边应光滑，沿整个高度上的直径误差不超过0.3mm；试样端面不平整小雨0.2mm，两端面不平整度最大不超过0.05mm；试样端面应垂直于试样轴线，其最大偏差不应超过0.25.
（3）试件数量：视实验目的、受力方向和含水状态等要求而定，每种受力方向和含水状态需制备5~7块。
2、试样描述和尺寸量测
描述内容包括：岩石名称、结构构造、矿物成分等岩性特点及试件形态、结构面情况及与加荷方向的关系等。
3、试样处理
（1）按实验要求的含水状态进行含水状态处理，方法同实验4.
（2）实验前试件的防油处理，步骤如下：首先，在试件表面涂一层（如聚乙烯醇缩醛胶或类似的胶液）；待胶液干后，在试件侧面套上耐油乳胶套，对于试件较多或坚硬裂隙不发育
的岩石，可不用乳胶套，但须用塑料布包住，以防止试件破碎后过多的碎屑落入压力室中。
4、试件安装
（1）先将压力室顶部的螺旋压帽组件卸下并吊在主体的横梁上升起，然后将装有试件的保护筒用卡杆吊起放入压力室中，此时要注意使连接于保护筒下端的凸柱对准压力室底部中心的圆销孔，并放置平稳。
（2）试件在压力室安置好后，用油泵向压了历史注油，直至油液达到预定的位置为止，然后打开排气阀，放下螺旋压帽组件，封闭压力室。
5、变形测量装置的安装
（1）使用百分表测量轴向变形时：将百分表安装在压力室的顶部，测定轴向传力活塞的位移，间接计算时间的轴向变形。
（2）使用电阻应变仪测量变形时：电阻应变片的贴法和导线的焊接以及电阻应变仪的安装同实验4.
6、侧向压力的选择
侧向压力的选择应考虑：1侧向压力的选择应依据工程实际情况，并考虑到测力装置的精度；2选定的侧向压力，须使求出的莫尔包络线能明显地反映出所需要的应力区间；3适当照顾莫尔包络线的各个阶段。
7、选择轴向荷载度量
根据已选定的侧向压力值，按下式选择轴向荷载度盘：
max 3()c P f A =σ+σ
式中：max P —轴向最大荷载（N ）
c σ—试样的单轴抗压强度（MPa ）
3σ—侧向压力（MPa ）
f —系数一般为4~6
A —试样断面积（2
mm ）
8、实验
（1）实验开始以每秒0.05MPa 的加速度施加侧压力和轴向压力，待加至预定的侧向压力值时，使其保持稳定一段时间，其变化范围不得超过预定值的29f ，然后，再继续以每秒0.8~1.0MPa 的加荷速度施加轴向荷载，直至试件破坏，记下试件破坏时的最大轴向荷载及相应的的侧压力值。
（2）在轴向加荷过程中，同时测记各级应力下试件的轴向变形和侧向变形，为了绘制 曲线，变形测量点应不少于10个。
9、破坏试样的描述
实验结束后，打开压力室取出试件进行描述，并量出最大主应力与破坏面之间的夹角。
10、资料和计算成果整理
（1）按下式计算不同侧压力下的轴向（三轴压缩强度） 1P A
σ= 式中：1σ—不同侧压力下的轴向应力值（MPa ）
P —某一侧向压力下试件破坏的最大轴向荷载（N ） A —试件的原始横断面面积（2
mm ）
（2）用侧向应力3σ做横坐标，轴向应力1σ作纵坐标，绘制13σ-σ关系曲线，在曲线上选取一最佳直线段，求出其斜率（m ）和在σ轴上的截距（b ）。
（3）按下式计算岩石的内摩擦角和内聚力 1
1sin 1m m --ϕ=+ (1sin )2sin b c -ϕ=-ϕ
式中：ϕ—岩石的内摩擦角（o ）
c —岩石的内聚力（MPa ）
m —强度包络线直线段斜率
b —强度包络线直线段σ轴上的截距
（4）计算试件的应变
用测微表测定变形时，按下列计算轴向应变
12-a l l l
∆∆ε= 式中：a ε轴向应变值
l 试件高度（mm ）
1l ∆由测微表测定的总变形值（mm ）
2l ∆压力机系统的变形值（mm ）
用电阻应变仪测应变，按下式计算试件的体积应变值
=-2a c υεεε
式中：υε—某一应力下的体积应变值；
a ε—同一应力下的纵向应变值；
c ε—同一应力下的横向应变值。
(5)测绘应力13-σσ—应变关系曲线，并根据13-σσ—应变关系曲线求取岩石的弹性模量和泊松比。