岩石力学基础试验2013.11
岩石力学实验报告
岩石力学实验报告本次实验旨在研究岩石在不同应力状态下的变形和破裂特性。
通过单轴压缩实验、三轴压缩实验和拉伸实验，测量了不同载荷下的应变、应力和变形量，并分析了岩石的强度和变形模式。
实验结果表明，岩石的强度和变形特性受到应力状态、岩石类型和裂隙特性等多种因素的影响。
关键词：岩石力学，单轴压缩实验，三轴压缩实验，拉伸实验，强度，变形模式1. 引言岩石是地球表面的基础构成元素之一，其力学特性对于地质灾害和工程安全等具有重要的影响。
岩石力学是研究岩石受力变形和破裂特性的学科，具有广泛的应用价值。
本次实验旨在通过单轴压缩实验、三轴压缩实验和拉伸实验，探究岩石在不同应力状态下的强度和变形模式。
2. 实验方法2.1 单轴压缩实验单轴压缩实验是一种常用的岩石力学实验方法，可以测量岩石在单向压缩载荷下的应变和应力。
实验中将岩石样本置于压力机中，施加垂直于样本轴向的压力，同时记录载荷和位移数据。
实验过程中应注意控制加载速度和采集数据点数，以保证实验数据的准确性。
2.2 三轴压缩实验三轴压缩实验是一种更加复杂的岩石力学实验方法，可以模拟真实的三维应力状态。
实验中将岩石样本置于三轴压力容器中，施加沿三个方向的压力，同时记录载荷和应变数据。
实验中还需考虑容器壁的摩擦力和容器中水的压力等因素。
2.3 拉伸实验拉伸实验是一种常用的岩石力学实验方法，可以测量岩石在拉伸载荷下的应变和应力。
实验中将岩石样本置于拉伸机中，施加沿样本轴向的拉力，同时记录载荷和位移数据。
由于岩石的拉伸强度通常较低，拉伸实验的结果常常受到一些外界因素的影响，如样本的形状和裂隙。
3. 实验结果与分析通过单轴压缩实验、三轴压缩实验和拉伸实验，得到了不同载荷下的应变、应力和变形量数据。
实验结果表明，岩石的强度和变形特性受到应力状态、岩石类型和裂隙特性等多种因素的影响。
3.1 单轴压缩实验结果在单轴压缩实验中，岩石样本在单向压缩载荷下会产生不同程度的变形和破裂。
岩石力学基础试验2013.11
授课人：孟陆波
成都理工大学
环境与土木工程学院
试验内容
一、岩石单轴压缩变形试验－2学时
二、岩石单轴抗压强度试验－1学时 三、岩石抗拉强度试验－1学时 四、岩石直剪强度试验－4学时
岩石单轴压缩变形试验
引言－岩石变形特性
σ( )
σ ～ε
ε 纵向应变与轴向应力关系曲线
oa阶段：压密阶段，曲线呈上凹 型，岩石内微裂隙在外力作用下发生 闭合； ab阶段：弹性阶段，曲线呈近直 线（近似弹性介质），b点为屈服点。 用E和μ描述其变形特性。 bc阶段：塑性阶段，曲线呈下凹 型，岩石产生不可逆的塑性变形。c 为岩石破坏点。 cd阶段：应变软化阶段，峰值应 力后，岩石仍有一定的承载能力，并 随着应变增大而减小。 d点以后为摩擦阶段，岩石产生宏 观断裂面后，其摩擦具有 抵抗外力 的能力。
岩石抗拉强度试验
计算抗拉强度 σt= 2P/πDH 式中: σt—岩石的抗拉强度(MPa)； P—破坏荷载(N)； D—试件直径(mm)； H—试件高度(mm)。
计算值取三位有效数。
注意：单位换算！
小结
试验报告要求
三个试验：一个试验写一个试验报告，共3篇试 验报告，其中试验一还要画应力－应变曲线图； 报告要及时做，做好后自己先保管好，在下次课 （第四个试验）做完后1个礼拜内一起上交。 注意：试验过程中出现仪器不动等问题（漏油）， 先找老师咨询。 思考：影响岩样试验结果的因素有哪些？ 联系电话：13540651560
50 岩石泊松比； 50 相当于岩石单轴抗压强度50%时的应力值( MPa )； l 50 应力为 50时的纵向应变值； d 50 应力为 50时的横向应变值。
岩石单轴压缩变形试验
重庆大学岩石力学实验报告
1.598
1.727
2
0.919
六、实验结果及分析
图一
图二
图三
附表：
轴向应力σ1 (MPa)
偏差应力σ1-σ3（Mpa)
轴向应变ε1
横向应变ε3
体积应变εv=ε1+2ε3
2.0025315
0.0025315
0
0
0
3.0420135
1.0420135
0.000640496
-3.82E-05
0.000564
45.76
1.187
0.519
2
0.01
42.94
1.189
0.622
2
0.01
40.76
1.189
0.691
2
0.012
37.2
1.21
0.865
2
0.125
31.63
1.245
0.99
2
0.231
29.22
1.234
1.098
2
0.4
27.07
1.214
1.138
2
0.813
25.48
1.222
-0.0078368
-0.00293
11.7247455
9.7247455
0.01321281
-0.0083206
-0.00343
11.3272965
9.3272965
0.013760331
-0.0088554
-0.00395
11.0725215
9.0725215
0.014307851
-0.0093583
0.012747934
岩石力学实验报告
湖南工业大学岩石力学实验报告
班级:
学号:
姓名:
日期:
成绩:
四、岩石单轴压缩及变形试验（综合）
一、试验目的: 二、设备名称:
三、试验步骤: 1.测定岩石试件的尺寸； 2.贴应变片…… 3.…… 4、…… 5、……
1、 四、成果整理和计算: 按下式计算岩石密度: V
M =
ρ 式中: (── 为试样的密度, g/cm3 ；
M ── 为试样的质量, g ； V ── 试件体积,cm 3
2、 计算过程:
按下式计算岩石抗压强度、弹性模量和泊松比:
⑴ 岩石抗压强度计算公式:
σ = P / A
式中: (── 单轴抗压强度, MPa ； P ──岩石试件最大破坏载荷, N ； A ──试件受压面积, mm2 ⑵ 岩石弹性模量、泊松比计算公式: E = σc(50) / εh(50) μ = |εd (50) / εh(50) | 式中: E ── 试件弹性模量, GPa ；
(c(50) ── 试件单轴抗压强度的50(, MPa ；
εh(50) 、εd(50) ── 分别为σc(50) 处对应的轴向压缩应变和径向拉伸应变；
μ── 泊松比。
3、 计算过程:
4、 计算结果见表4-1。
表4-1 岩石单轴压缩及变形试验记录表
根据岩石变形数据绘制应力与应变关系曲线: 下图
注：在坐标纸上画应力与应变关系曲线图要标清图号, 各个坐标的单位、名称等。
左图 应力与应变关系曲线图（该图在
坐标纸上绘制）
5、 岩石应力应
变数据记录见表4-2
表4-2 岩石应力应变数据记录表。
岩石力学实验测试方法--崔振东(中科院地质与地球物理)
3
二、岩石力学试验相关设备 1、岩石力学试样制备设备
岩石钻孔取芯机、岩石切割机、岩石磨平机、 岩石抛光机、岩石预制裂纹切割机等。
钻孔取芯机
4
岩石切割机
精密切割机
5
岩石磨平机
6
岩石抛光机
7
岩石预制裂纹切割机
8
2、试验设备 微机伺服电子万能试验机、微机伺服液压试验 机、及其他特殊试验设备（如点荷载仪、霍普金 森杆撞击系统等）。
21
实验步骤：
试验前测量：原始尺寸、含水 率、密度、矿物成分、微结构等。
初始条件设定：清零、量程等
试样安装：点击“下降”按钮 移动横梁，调整至合适位置，将 试样放入夹具或粘贴在加载端， 施加几十牛的初始载荷拉紧。 加载试验：设定试验速度（以 ASTM和ISRM标准为主），点击 “上升”按钮开始拉伸试验，试 样断裂后试验机自动停止加载。
31
实验结果处理：
Instron 加载平台
Instron 引伸计
Instron 控制系统
Instron 液压动力源
Instron 液压油降温水箱
10
MTS-SANS CMT系列微机控制电子万能试验机
最大载荷 100KN ，采用 Powertest 软件控制加载过程和数据采集，可 进行岩石单轴拉伸、单轴压缩与三点弯曲试验。并配备有高低温箱和 WK650 型高精度温控器，温控范围 -70℃—350 ℃，可实现高低温环境下 的拉伸、压缩与弯曲试验。
13
热电阻温度传感器
光纤温度传感器
利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变 化的原理进行测温。
14
4、其他辅助设备：夹具、应变片、声发射仪等。
岩石力学实验指导书及实验报告.doc
岩石力学实验指导书及实验报告班级姓名目录一、岩石比重的测定二、岩石密度的测定三、岩石含水率的测定四、岩石单轴抗压强度的测定五、岩石单轴抗拉强度的测定六、岩石凝聚力及内摩擦角的测定（抗剪强度试验）七、岩石变形参数的测定八、煤的坚固性系数的测定实验一、岩石比重的测定岩石比重是指单位体积的岩石（不包括孔隙）在105～110o C 下烘至恒重的重量与同体积4o C 纯水重量的比值。
一、仪器设备岩石粉碎机、瓷体或玛瑙体、孔径0.2或0.3毫米分样筛、天平（量0.001克）、烘箱、干燥器、沙浴、比重瓶。
二、试验步骤1、岩样制备：取有代表性的岩样300克左右，用机械粉碎，并全部通过孔径0.2（或0.3）毫米分样筛后待用。
2、将蒸馏水煮沸并冷却至室温取瓶颈与瓶塞相符的100毫升比重瓶，用蒸馏水洗净，注入三分之一的蒸馏水，擦干瓶的外表面。
3、取15g 岩样（称准到0.001克）得g 借助漏斗小心倒入盛有三分之一蒸馏水的比重瓶中，注意勿使岩样抛撒或粘在瓶颈上。
4、将盛有蒸馏水和岩样的比重瓶放在沙浴上煮沸后再继续煮1～1.5小时。
5、将煮沸后的比重瓶自然冷却至室温，然后注入蒸馏水，使液面与瓶塞刚好接触，注意不得留有气泡，擦干瓶的外表面，在天平上称重得g 1。
6、将岩样倒出，比重瓶洗净，最后用蒸馏水刷一遍，向比重瓶内注满蒸馏水，同样使液面与瓶塞刚好接触，不得留有气泡，擦干瓶的外表面，在天平上称重得g 2。
三、结果：按下式计算：s d g g g gd 12-+=式中：d ——岩石比重；g ——岩样重、克；g 1——比重瓶、岩样和蒸馏水合重、克； g 2——比重瓶和满瓶蒸馏水合重、克； d s ——室温下蒸馏水的比重、d s ≈1岩石密度是指单位体积岩石的重量。
有两种做法：称重法和蜡封法。
我们采用的是蜡封法。
一、主要仪器设备烘箱、干燥器、熔蜡锅、天平、线、石蜡、水中称量装置。
二、试件制备选取有代表性的边长约40~50mm 近似立方体的岩石、选3块、修平棱角、刷取表面粘着物。
岩石力学试验技术
岩石力学试验技术岩石力学现场试验技术【摘要】：岩体现场试验成为岩石工程设计和施工中必不可少的了解岩体力学性能的手段[]1，本文通过对岩体现场试验的总结，全面的认识了岩石力学当中岩体的现场试验技术。
只有深入正确的认识了岩体的试验技术，才能更好地解决工程当中的一些实际问题，因此，岩体的现场试验对研究岩石力学以及工程有着十分重要意义。
岩石的力学性质，一方面取决于它的受力条件，另一方面还受岩体的地质特征及其赋存环境的影响。
通过岩体的现场试验，可以更好的了解岩石的力学性能。
【关键词】：岩石力学，现场试验技术，流变特性，物理模型1引言岩石力学试验及其试验技术是岩石专业中最基本的内容，是岩石力学理论及其工程应用研究的基础。
我国的岩石力学试验研究工作最早起步于1958年三峡工程的岩石力学试验研究，1958年6月国家科委决定组织中国科学院、水利电力部、建工部等部门的下属单位及相关高等院校协作攻关，并于同年成立了三峡岩基专题研究组，为我国岩石力学试验技术的发展以及对岩石力学研究工作的重视和促进奠定了基础[]2。
半个世纪以来，岩石力学岩石力学试验及其试验技术的研究为解决我国水利、能源、交通、矿山、人防、和铁道领域工程中的岩石力学问题作出了重大贡献；另一方面，随着工程实践的积累和深入，岩石力学试验技术也在不断的完善与发展。
2 试验技术早期人们对岩石的认识是建立在室内岩石力学试验基础上的，随着科学技术的发展和岩石力学研究的不断深入，人们认识到室内岩石力学试验并不能完全代表工程岩体的力学性能。
主要原因是由于漫长的地质年代经受多次的构造运动作用和侵蚀、剥蚀、风化作用，在岩体中有许多的结构面，其产状、规模和性状各不相同。
岩体可以看做是不连续面与岩块结构复合体，不连续结构面的存在大大降低了岩体的力学性能。
所以，室内岩块试验与现场岩体试验有很大的差别。
岩体的现场试验可以按多种形式分类，比如可以按照受力方式、受荷过程测试参数等进行分类。
岩石力学数字实验报告
岩石力学数值试验实验报告姓名：莫道兴学号： 1008010062班级：采矿101班指导教师：左宇军老师同组人：许云飞辜巍实验名称：不同均质度对岩石力学性质影响的数据拉伸试验 2013年5月16号一、实验目的1、通过对RFPA2D学习，知道RFPA2D基本使用方法；2、了解RFPA2D模拟试验的条件和RFPA2D的基本功能。
二、实验原理RFPA2D是一种基于有限元应力分析和统计损伤理论的材料破裂过程分析数值计算方法，是一个能够模拟材料渐进破裂直至失稳全过程的数值试验工具。
三、实验步骤如下;RFPA数值模型本模型拟采用尺寸为100 X 50mm的岩石试件模型。
试件模型划分为100 X 50个单元。
采用平面应力模型。
逐渐个加载过程采用位移控制的直接拉伸加载方式，即通过在试件端部施加位移实现拉伸加载，每步加载位移量S=-0.0004mm。
操作步骤第一步，启动 RFPA，新建模型建立存放的根目录第二步，划分网格，单击在弹出的窗口中设置模型的大小，单击确定第三步，得到材料图形第四步，施加荷载第五步，单击求解控制信息，设置条件如下：第六步，单击开始计算，最后得到曲线不再上升为止。
四、数值试验结果（一）均质度m=1.5（1）应力—应变全曲线则应力—应变全曲线为：（2）强度应力最大值为3.40990e+001MPa，应变最大值为-0.07960m。
（3）破坏模式材料的完整性与材料的宏观性质及破坏模式的复杂性是其基元相互作用的结果，与构成材料基元其承载能力息息相关，不同完整性的基元抵抗外载的能力就存在不同差别，上述实验中，随着加载步数的增加，应力成线性正增加，应变成线性负增加，当加载到一定程度，应力应变不再增加，数值恒定不变。
（二）均质度m=2（1）应力—应变全曲线则应力—应变全曲线为：（2）强度应力最大值为3.66616e+001MPa，应变最大值为-0.07960m。
（3）破坏模式与上面结果一致。
（三）均质度m=3（1）应力—应变全曲线则应力—应变全曲线为：（2）强度应力最大值为1.93156e+003MPa，应变最大值为-0.07960m。
岩石试验的基本知识及操作流程课件
孔隙度试验是通过测量岩石样品中孔隙的体积和总体积，计 算得到其孔隙度的过程。该试验通常在实验室或现场进行， 所测得的数据可用于评估地下储层的渗透性和注水开发效果。
渗透率试验
总结词
渗透率是衡量岩石渗透性能的重要参数，表示流体通过岩石的难易程度。
详细描述
渗透率试验是通过在一定压力下测量流体通过岩石样品的渗透速度，计算得到其渗透率的过程。该试验通常在实 验室或现场进行，所测得的数据可用于评估地下储层的开发价值和经济性。
三轴抗压强度试验
3. 施加应力，以一定速率连续增加 应力场，同时观察试样的变形情况。
4. 记录试样破裂时的最大应力场，即 岩石的抗压强度。
抗拉强度试验
目的
测定岩石在拉伸荷载作用下的强度特性。
原理
通过施加拉伸荷载，观察试样在逐渐增大的 拉力下的变形情况，从而得到岩石的抗拉强
度。
抗拉强度试验
步骤 1. 准备试样，注意保持其原始结构和完整性。
酸碱度试验
总量岩石样品的酸碱度，可以了解岩石的化学性质。 酸碱度试验通常使用pH试纸或数字pH计进行测量。
碳酸盐含量试验
总结词
确定岩石中碳酸盐的含量及分布
详细描述
通过滴加稀盐酸溶液并加热岩石样品， 可以释放出二氧化碳并测量其含量。 碳酸盐含量试验可帮助了解岩石的形 成环境和地质年代。
岩石试验在地质灾害防治中的应用
地质灾害监测预警
通过岩石试验测定地质体的物理和力学性质，为地质灾害监 测预警提供数据支持。
灾害治理方案制定
根据地质灾害的类型和成因，设计合理的治理方案，提高灾 害防治效果。
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开始试验
在设定好试验条件后，启 动试验设备，开始进行岩 石试验。
采矿专业岩石力学实验指导书
岩石力学实验指导书XXX 编武汉科技大学资源与环境工程学院资源工程系2013年10月目录实验一测定岩石的静力变形参数 (1)实验二测定岩石的单轴抗压强度 (6)实验三测定岩石的点荷载强度 (10)实验一测定岩石的静力变形参数一、基本原理岩石的变形是指岩石在外荷载作用下，内部颗粒间相对位置变化而产生与大小的变化，反映岩石变形性质的参数常用的有：变形模量和松泊比。
岩石变形模量是指试件在单向压缩条件下，压应力与纵向应变之比，又可分为：1、初始模量：应力应变曲线原点处的切线斜率。
2、切线模量：对应于应力应变曲线上某一点M处的切线斜率。
3、割线模量：应力应变曲线某一点M与原点O的联线的斜率；一般取单轴抗压强度的50%的应变点与原点联线的斜率代表该岩石的变形模量。
泊松比是指单向压缩条件下横向应变与纵向应变之比；一般用单轴抗压强度的50%对应的横向与纵向应变之比作为岩石的泊松比。
本试验是将岩石试件置于压力机上加压，同时用应变计或位移计测记不同压力下的岩石变形值，求得应力应变曲线，然后通过该曲线求岩石的变形模量和泊松比。
目前，测记变形（或应变）的仪表很多，如电阻应变仪、千分表、线性差动变换器等等，其中以电阻应变仪使用最广，在此着重介绍这种仪器的测量方法。
电阻应变仪测量岩石应变的基本原理是将电阻应变片粘贴在试件的表面，当岩石受压变形时，电阻应变片与岩石一起变形，并使其电阻值产生变化，通过电阻应变仪的电桥装置，测出该变化的电阻值并自动转换为应变值，此值即为岩石的应变值。
二、仪器设备1、测量平台；2、材料试验机；3、静态电阻应变仪；4、惠斯顿电桥、万用表、兆欧表；5、电阻片及贴片设备；6、电线及焊接设备。
三、操作步骤2、试件描述试验前，对试件应描述下列内容：（1）岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等；（2）加荷方向与岩石试件内层理、节理、裂隙的关系；（3）含水状态。
3、试件尺寸测量对园柱体试件：直径应沿试件整个高度上分别量测两端面和中点三个断面的直径，取其平均值作为试件直径；高度应在两端等距取三点量测试件的高，取其平均值，作为试件的高，同时检验两端面的不平整度。
岩石力学性质试验
试件的加工首先将岩块夹持在钻石机平台上，用Ф50 mm 金刚石钻头钻取岩石试件，然后用锯石机锯成高100 mm 或25 mm 左右的圆柱体试件。
钻锯岩石试件时要用纯净水冷却。
最后在磨平机上将岩石试件两端磨平。
按照要求单轴抗压强度和三轴抗压强度试验试件应采用圆柱体作为标准试样，直径为50mm ，允许变化范围为48~54mm ，高度为100mm ，允许变化范围95~105mm 。
对于非均质粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸者，允许采用非标准试样，但高径比宜为2.0~2.5。
抗拉强度试验试件采用圆柱体为标准试样，直径为50mm ，允许变化范围48~54mm 。
试样的厚度宜为直径的0.5~1.0倍，并大于岩石最大颗粒的10倍。
精度要求：在整个事件高度上，直径误差不得超过0.3mm ；两端面不平整度，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°。
试验一、岩石单轴抗压强度的测定一、仪器设备材料试验机、游标卡尺、电阻应变仪、万用表、试验机、电阻应变片、胶水等。
二、标准试件规格：采用直接为50mm 的圆柱体，高径比为 2 ：1；也可采用50×50×100mm 的长方体。
三、测定步骤：1、测试件尺寸（试件直径应在其高度中部两个互相垂直的方向量测，取算术平均值）填入记录表内。
2、选择压力机度盘：一般应满足0.2P ＜P max ＜0.8P式中：P max ——预计最大破坏载荷，KN P ——压力机度盘最大值，KN3、开动压力机，使其处于可用状态，将贴好电阻片的试件置于压力机承压板中心，接通电源调整电阻应变仪，调整球形坐，使试件上下受力均匀，在逐渐加载过程中不断调整承压板位置，使之均匀受载。
检查的方法是，在试样上施加少许压力后，观测几个纵向应变片的值是否接近。
4、以0.5~1.0MPa/s 的速度加载直至破坏。
5、施加荷载过程中，记录各级应力下纵向和横向应变值。
岩石力学试验指导书
实验一、岩石变形试验一、试验目的本试验目的在于测定规则岩石试件在单轴压缩应力状态下的纵向和横向变形，据此计算岩石的弹性模量和泊松比。
弹性模量分为初始弹性模量，割线弹性模量和切线弹性模量。
它们均由试验结果绘制的应力~应变曲线确定。
泊松比是指单向压缩条件下横向应变与纵向应变之比；对于岩石，一般用应力~应变曲线近于直线段平均纵向应变与相应应力段平均横向应变计算。
二、试验方法目前，实验室广泛采用电测法测定岩石变形。
即用转换元件将待测非电量的变形转换成电量输入电子仪器进行测量。
（1）采用圆柱体试件，试件直径50mm,高100mm。
（2）沿试件高度，直径的误差不超过0.03cm试件两端面不平行度误差，最大不超过0.005cm ；（3）端面应垂直于轴线，最大偏差不超过0.25 ° ；（4）直径应沿试件整个高度上分别量测两端面和中点三个断面的直径，取其平均值作试件直径；高度应在两端等距取三点量测试件的高，取其平均值，作为试件的高，同时检验两端面的不平整度。
尺寸测量、均应精确到0.1mm。
3、试件描述（1 ）岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等；（2）加荷方向与岩石试件内层理、节理、裂隙的关系及试件加工中出现的问题；4、电阻应变片粘贴（1） .选择合适的应变片待用。
同一组所用的应变片应是同一包装袋中的，并且两片之间的电阻值相差不应超过0.5欧姆。
轴线在应变片底座上标出。
在拿取和摆放应变片时，注意不要用手接触应变片的底座，也不要与其它未经清洗的物体接触，以免造成污染。
禁止用镊子或其他坚硬的器具夹持敏感栅部分，防止人为损伤应变片。
（2） .用细沙布打磨试件需要粘贴应变片表面。
打磨方向与贴片方向成交叉45°, 面积约为5X 10mm2o（3） .用棉球蘸少量丙酮（酒精）擦洗贴片位置，棉球脏了再换一个，只到棉球不变色为止。
用铅笔画出贴片位置的方位线，然后在用棉球擦一次。
此后，被清洗的表面不能与其它不清洁的物体接触。
(整理)岩石力学性质试验
岩石力学性质试验一、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5cm，允许变化范围为4.8～5.2cm。
高度为10cm，允许变化范围为9.5～10.5cm。
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1.4.1试样加工设备钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。
1.4.2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。
1.4.3加载设备压力试验机。
岩石力学性质试验——单轴压缩强度和变形试验课件(PPT)
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。
二、单轴压缩强度和变形试验
—成果整理 （一）计算各级应力及单轴抗Байду номын сангаас强度
1、各级应力
式中:
σ= P/A σ—各级应力(MPa)； P—与所测各组应变值相应的荷载(N)； A—试件的截面积(mm2)。
2、岩石单轴抗压强度
R=Pf/A
式中:
R— 岩石单轴抗压强度(MPa)； Pf—试样破坏荷载(N)； A—试件的截面积(mm2) 。
二、单轴压缩强度和变形试验
2、岩石变形试验 岩石在弹性极限以内的单轴压力作用下，其应力和应变 之比近于常数，此比值称为弹性模量。横向应变与纵向应变 之比称为泊松比。 在纵向压力作用下测定试样的纵向变形和横向变形， 并据以计算岩石的弹性模量和泊松比。通常用抗压强度的50 ％的应力和相应的纵向应变值计算弹性模量，用该应力下的 横向应变值和纵向应变值计算泊松比。也可根据需要计算任 何应力下的弹性模量和泊松比。 根据要求，可对不同含水状态的岩样进行试验。
岩石力学性质试验
2Ea C
（3-3）
双向压缩应力条件下（见图3-2），在不考虑摩擦对闭 合裂纹的影响并假定椭圆形裂纹将从最大拉应力集中点开 始扩展，裂纹扩展准则为：
2 （1 - 3） ＝81 （1 +3 3 >0） 1 3
（3-4）
3 1
（1 +3 3 0）
（3-5）
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第一节 岩石单轴压缩变形试验
岩石具有与金属类弹性材料不同的独特的变形特 性，这种变形特性用变形模量、弹性模量和泊松比等 参数表示。
常见岩石的变形模量和泊松比见表3-1。 岩块变形参数主要采用岩块单轴压缩变形试验方 法取得。岩石应力—应变全过程曲线（见图3-3，图 3-4）是研究本构模型的依据，需要在刚性伺服试验 机上进行试验获得。 Hohai University
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岩石单轴压缩试验受多因素的影响：（1）加载速 率；（2）试件尺寸（高径比，规定2：1）（见表32）等。 Hohai University
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第二节 岩石单轴抗压强度试验
岩石单轴抗压强度是岩石试件在无侧 限条件下受轴向作用破坏时单位面积 所承受的载荷。 某些岩石的干抗压强度、饱和抗压强度及软化系 数见表3-3。
1、岩石试件的防油处理； 2、加载速率的选择；
3、侧压力的侧压力的效应；
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第四节 岩石抗拉强度试验
岩石抗拉强度是指岩石试件在外力作用下抵抗拉 应力的能力，为岩石试件拉伸破坏时的极限载荷与受 拉截面积的比值。 岩石抗拉强度的试验方法很多，分为轴向拉伸法、 劈裂法、弯曲试验法和圆柱体或球体的径向压裂法等。 其中劈裂法，由于操作简单且用而被广泛采用。图37为劈裂破坏形式，其抗拉强度按式（3-8）计算。
岩体力学实验报告、指导书
岩体力学实验报告、指导书。
实验1 测定岩石的颗粒密度一、基本原理岩石的颗粒密度（ρ）是指岩石固体矿物颗粒部分的单位体积内的质量：ssm V ρ=（克/厘米3） 岩石的固体部分的质量(m s )，采用烘干岩石的粉碎试样，用精密天平测得，相应的固体体积(V s )，一般采用排开与试样同体积之液体的方法测得，通常用比重瓶法测得岩石固体颗料的体积。
在用比重瓶测定岩石固体颗料体积时，必须注意所排开的液体体积确能代表固体颗料的真实体积，试样中含有的气体，实验中必须把它排尽，否则影响测试精度，所用的液体一般为蒸馏水，并用煮沸法或抽气法排除岩石试样中的气体，若岩石中含有大量可溶盐类、有机质、粘粒时，则须用中性液体如煤油、汽油、酒精、甲苯和二甲苯等，此时必须用抽气法排除试样中的气体。
二、仪器设备1、 岩石粉碎设备： 粉碎机、瓷钵、玛瑙研钵和孔径为0.25mm 的筛；2、 比重瓶：容积为100ml 或50ml(图1－1)；3、 分析天平：称量200克，感量0.001克；4、普通天平：称量500克，感量0.1克；5、真空抽气设备和煮沸设备；6、 恒温水槽；7、 温度计，量程0－50℃，精确至0.5℃； 8、 其它：烘箱、蒸馏水或中性液体、小漏斗、洗耳球等。
三、操作步骤1、试样制备取代表性岩样约100g ，粉碎成岩粉并全部通过0.25mm 筛孔。
粉碎时，若岩石不含有磁性矿物，采用高强度耐磨粉碎机，并用磁铁吸去铁屑；若含有磁性矿物，根据岩石的坚硬程度分别采用磁研钵或玛瑙研钵粉碎岩样。
2、烘干试样将制备好的试样与洗净的比重瓶一起置于烘箱中，使之在100~110℃温度下烘至恒重（一般连续烘12小时即可），取出后放于干燥器内冷却至室温备用。
4、称干试样质量（m s）用四分法取两份岩粉，每份岩粉质量约15g，将试样通过漏斗倾入已知质量的烘干的比重瓶内，然后在分析天平上称取比重瓶加试样的质量，减去比重瓶质量即得干试样的质量。
4、注水排气向装有试样的比重瓶内注入蒸馏水（如岩石为易溶盐岩类，需用中性液体），然后用煮沸法或真空抽气法排除气体。
《岩石力学》实验教学指导书
教育部“世行贷款21世纪初高等教育教学改革项目”《矿业类专业课程体系整体优化与实践》项目编号：1282B05012 采矿工程专业课程体系整体优化与实践附件（四）采矿工程本科专业实验教学指导书山东科技大学二〇〇四年七月目录1．《岩石力学》实验教学指导书2．《安全与人机工程》实验指导书3．《环境工程》实验教学指导书4．傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）实验《岩石力学》实验教学指导书山东科技大学资源与环境工程学院实验中心二○○三年十月《岩石力学》实验教学指导书该实验指导书隶属于《岩石力学》课程，适用于采矿工程、工程力学、交通工程三个专业的本科实验教学，共有5个实验1总学时数为7个学时，其中4个必做实验，1个选做实验。
在学习本课程之前，应先修《材料力学》、《弹性力学》等专业基础课程。
各实验名称、目的、学时等情况见下表。
实验一岩块单轴抗压强度试验一、试验内容测定规则形状岩石试件的单轴抗压强度。
二、试验目的熟悉与掌握测定岩石单轴抗压强度的试验设备、仪器、试验方法与计算方法。
三、仪器设备1．试验加工机械：钻石机或车床、锯石机、磨石机或磨床；2．检验工具：游标卡尺、直角尺、水平检测台、千分表架及千分表；3．加载设备：普通材料试验机。
四、试验步骤 1．试样制备1）试件规格：试件应是整齐的园柱体，直径约为50mm ，高径比为2.0～3.0; 2）试件数量：每组试件应不少于3块，取其平均值作为单轴抗压强度；3）试件加工精度：试件端面磨平度小于0.02mm ；轴线垂度不超过0.001弧度；侧面不平度小于0.3mm ；4）试件含水状态：试件保存期不超过30天，应尽可能保持天然含水量。
2．试样描述测定前核对岩石名称及其编号。
对试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描述并填入记录表内。
3．检查试件加工精度，量测试件尺寸试件加工精度用专门的水平检测台检查。
试件直径应在其高度的中部两个互相垂的方向分别测量，取其平均值，填入记录表内。
岩石力学实验方案
实验方案实验一单轴压缩试验一。
实验的目的以白垩系软岩为研究对象,设置不同的冻结温度，分别对岩样进行一次冻融循环,并测定其冻融前后的单轴抗压强度和杨氏弹性模量,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，单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度，即式样破坏时的最大载荷与垂直与加载方向的截面积之比。
本次试验主要测定饱和状态下试样的单轴抗压强度。
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：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的圆柱体。
（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°. 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。
取加工好的岩石试样15块,放入抽真空设备中进行饱水处理，浸泡24h;2。
a．(1)从饱水后的试样中取3块，进行冻结前常温（+20℃）条件下岩石的单轴压缩试验,并记录应力—应变曲线等信息；(2)从剩下的饱水岩样中取出6块放入低温箱中,在恒温—10℃条件下冻结48h;（3）取出冻结后的3块岩样，进行冻结—10℃条件下岩石的单轴压缩试验,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的单轴压缩试验,并记录应力—应变曲线等信息；b。
以剩余的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、冻结中和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的变化情况.五．成果整理和计算1。
岩石基本物理力学性质其试验方法
第一讲岩石地基本物理力学性质及其实验方法(之一>一、内容提要：本讲主要讲述岩石地物理力学性能等指标及其实验方法,岩石地强度特性.二、重点、难点：岩石地强度特性,对岩石地物理力学性能等指标及其实验方法作一般了解.一、概述岩体力学是研究岩石和岩体力学性能地理论和应用地科学,是探讨岩石和岩体对其周围物理环境(力场>地变化作出反应地一门力学分支.所谓地岩石是指由矿物和岩屑在长期地地质作用下,按一定规律聚集而成地自然体.因为成因地不同,岩石可分成火成岩、沉积岩、变质岩三大类.岩体是指在一定项目范围内地自然地质体.通常认为岩体是由岩石和结构面组成.所谓地结构面是指没有或者具有极低抗拉强度地力学不连续面,它包括一切地质分离面.这些地质分离面大到延伸几公里地断层,小到岩石矿物中地片理和解理等.从结构面地力学来看,它往往是岩体中相对比较薄弱地环节.因此,结构面地力学特性在一定地条件下将控制岩体地力学特性,控制岩体地强度和变形.【例题1】岩石按其成因可分为( >三大类.A. 火成岩、沉积岩、变质岩B. 花岗岩、砂页岩、片麻岩C. 火成岩、深成岩、浅成岩D. 坚硬岩、硬岩、软岩答案：A【例题2】片麻岩属于( >.A. 火成岩B. 沉积岩C. 变质岩答案：C【例题3】在一定地条件下控制岩体地力学特性,控制岩体地强度和变形地是( >.A. 岩石地种类B. 岩石地矿物组成C. 结构面地力学特性D. 岩石地体积大小答案：C二、岩石地基本物理力学性质及其实验方法(一>岩石地质量指标与岩石地质量有关地指标是岩石地最基本地,也是在岩石项目中最常用地指标.1 岩石地颗粒密度(原称为比重>岩石地颗粒密度是指岩石地固体物质地质量与其体积之比值. 岩石颗粒密度通常采用比重瓶法来求得.其实验方法见相关地国家标准.岩石颗粒密度可按下式计算2 岩石地块体密度岩石地块体密度是指单位体积岩块地质量.按照岩块含水率地不同,可分成干密度、饱和密度和湿密度.(1>岩石地干密度岩石地干密度通常是指在烘干状态下岩块单位体积地质量.该指标一般都采用量积法求得.即将岩块加工成标准试件(所谓地标准试件是指满足圆柱体直径为48～54mm,高径比为2.0～2.5,含大颗粒地岩石,其试件直径应大于岩石最大颗粒直径地10倍；并对试件加工具有以下地要求；沿试件高度,直径或边长地误差不得大于0.3mm；试件两端面地不平整度误差不得大于0.05mm；端面垂直于试件轴线,最大偏差不得大于0.25.>.测量试件直径或边长以及高度后,将试件置于烘箱中,在105～110℃地恒温下烘24h,再将试件放入干燥器内冷却至重温,最后称试件地质量.岩块干密度可按下式分式计算求得：(2>岩块地饱和密度岩块地饱和密度是指岩块地空隙中充满水地状态下(饱和状态>所测得地密度.饱和密度地实验方法,通常也可采用量积法,只是在岩块称重前,使试件成为饱和状态.一般可采用真空抽气法和水浸法两种使试件饱和.而有关规范中建议采用真空抽气法,由此求得地指标偏差较小.(3>湿密度湿密度一般认为是指岩块在天然状态下地密度.因为岩块在取样,加工过程中都用水来冷却切割工具,因此在项目中不太采用这个参数而很少求该指标.但是,在有些项目中地特殊需要,必须提供该指标时,通常采用蜡封法求该指标.蜡封法可按下式计算岩块地干密度与湿密度.【例题4】岩石地质量指标包括岩石地( >.A. 颗粒密度和块体密度B. 干密度和湿密度C. 干密度、饱和密度和湿密度D. 颗粒密度和干密度答案：A【例题5】测试岩石地干密度时,需将标准试件置于烘箱中,在( >地恒温下烘24h,再将试件放入干燥器内冷却至重温,最后称试件地质量.A. 105～110℃B. 70～90℃C. 90～110℃D. 80～120℃答案：A【例题6】某岩石中颗粒最大粒径为1cm,用该岩石制作标准试件时,试件直径为( >.A. 48mmB. 50mmC. 54mmD. 12cm答案：D(二>岩石地水理性质1 岩石地含水率岩石地含水率是指岩石试件中含水地质量与固体质量地比值.因为大都岩块地含水率比较小,因此对岩块含水率实验也提出了相对比较高地要求,采集试样不得采用爆破或钻孔法.在试件采取、运输、储存和制备过程中,其含水率地变化不得大于1％.岩块地含水率实验采用烘干法,即将从现场采取地试件加工成不小40g地岩块,放入烘箱内在105～110℃地恒温下将试件烘干,后将其放置在干燥器内冷却至室温称其质量,重复上述过程直至将试件烘干至恒重为止.恒重地判断条件是相邻24h两次称量之差不超过后一次称量地0.1％,最后可按下式计算岩石地含水率：2 岩石地吸水性岩石地吸水性主要采用其吸水率来表示.岩石地吸水率是指岩石在某种条件下吸入水地质量与岩石固体地质量之比值.它是一个间接反映岩石中孔隙多少地一个指标.岩石地吸水率按其实验方法地不同可分成岩石吸水率和岩石饱和吸水率两个指标.(1>岩石吸水率岩石吸水率一般都采用规则试件进行实验(规则试件地具体要求同前所述地标准试件要求>.该实验方法是先将试件放入烘箱,在105～110℃温度下烘24h,取出放入干燥器内冷却至室温后称量.将试件放入水槽,先放入l／4试件高度地水,以后每隔2h将水分别增至试件高度地1／2和3／4处,6h后将试件全部浸入水中,放置4h后,擦干表面水分称量.岩石吸水率可按下式求得：(2>岩石饱和吸水率岩石饱和吸水率是采用强制方法使岩石饱和,通常采用煮沸法或者真空抽气法.当采用煮沸法饱和试件时,要求容器内地水面始终高于试件,煮沸时间不得小于6h；当采用真空抽气法时,同样要求容器内水面始终高于试件,真空压力表面读数为100kPa.直至无气泡逸出为止,并要求真空抽气时间不得小于4h,最后擦干饱和试件表面水分称量,其饱和吸水率可按下式计算：3 岩石地膨胀性和崩解性1>岩石地膨胀性岩石地膨胀性是指在天然状态下含易吸水膨胀矿物岩石地膨胀特性.这主要反映含有粘土矿物地岩石地性质.因为粘土矿物遇水后颗粒之间地水膜将增厚,最终导致其体积增大.这对于岩石地力学特性以及岩石项目地施工将造成较大地影响,有必要掌握这类岩石遇水时地膨胀性,以改进施工与支护设计地参数.岩石地膨胀性通常可用自由膨胀率、侧向约束膨胀率和膨胀压力来表示.(1>自由膨胀率自由膨胀率是表示易崩解地岩石在天然状态下不受任何条件地约束,岩石浸水后自由膨胀(径向和轴向>变形量与试件原尺寸之比.自由膨胀率实验一般是将采用干法加工成地试件放入自由膨胀率实验仪器(见图15-1-1>,按图示地方法放置好试件及其量测仪表,最后缓慢地向盛水容器四周注入纯水,直至淹浸上部透水板.随后测度千分表地变形读数.最先地一小时内,每隔10min测读一次,以后每小时测读一次,直至3次读数差不大于0.001mm后终止实验.另外要求浸水后实验时间不得小于48h.岩石地自由膨胀率可按下式计算：岩石侧向约束膨胀率是岩石试件在有侧限条件下,轴向受有限荷载时,浸水后产生地轴向变形与试件原高度之比值. 岩石侧向约束膨胀实验,一般将加工好地试件放入内涂有凡士林地金属套环内,并在试件上下分别设置薄型滤纸和透水板,随后在试件顶部放上能对试件持续施加5kPa压力地金属荷载块,并在上面安装垂直千分表,安装完毕后可按上述自由膨胀率地实验方法及终止实验条件进行实验.岩石侧向约束膨胀率可按下式求得：(3>膨胀压力岩石地膨胀压力是指岩石试件浸水后保持原表体积不变所需地压力.岩石地膨胀压力通常是将按要求加工成地试件放入金属套环内,并在试件上下两端放置薄型滤纸和金属透水板,随后安装加压系统及位移量测系统.可利用测得地荷载按下式计算膨胀压力.2>岩石地耐崩解性岩石地耐崩解性是表示粘土类岩石和风化岩石抗风化能力地一个指标.是模拟日晒雨淋地过程,在特定地实验设置中,经过干燥和浸水两个标准循环后,试件残留地质量与原质量之比值.岩石地耐崩解性用岩石耐崩解性指数(Id2>来表示.岩石耐崩解性指数可按下式计算：表15-1-1例示甘布尔指出地耐崩解性分级,可对岩石地抗风化特性作定性地分析.4 岩石地超声波波速岩石地超声波波速是利用超声波在岩石中地传播过程中,因为其微裂隙和孔隙地存在影响其传播地速度特性,进而评价岩石致密程度地一个指标.岩石超声波可根据质点地振动方向与其传播方向地异同分成二类波速,当给予岩石一个脉冲后,质点振动地方向与其传播地方向垂直地波速称为横波或剪切波；岩质点地振动方向与传播地方向一致地波速称为纵波或压缩波.岩石地超声波波速一般都在规则试件上进行地.根据换能器布置地方法,波速测试有直透法或平透法两种.其中,直透法是最常用地方法.实验时要求将试件放置于测试架中,并能对换能器施加约0.15MPa地压力,并测试纵波或横波在试件中行走地时间,最后将发射、接收换能器对接,测读零延时.超声波波速按下式求得：【例题7】下列不属于岩石地水理性质地是( >.A. 岩石地含水率B. 岩石地吸水性C. 岩石地膨胀性和崩解性D. 岩石地湿密度答案：D【例题8】岩石地超声波波速可以作为评价岩石( >地一个指标.A. 坚硬程度B. 致密程度C. 膨胀性D. 崩解性答案：B三、岩石地强度特性岩石地强度分成单轴抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及三向压缩强度等.下面主要介绍岩石在这些不同荷载作用下地强度特性.(一>岩石单轴抗压强度岩石单轴抗压强度是指岩石试件在无侧限条件下,受轴向力作用破坏时,单位面积上所施加地荷载.其值可按下式求得1 岩石单轴抗压强度地实验方法按照国家“项目岩体实验方法标准”中地要求,岩石试件地加工应满足前面所叙述地标准试件地要求,并其放在实验机中心,以每秒0.5～1.0MPa地加载速度直至破坏.同时要求在实验前对试件作详细地描述,内容包括岩性和岩石中所包含地节理之间地关系、含水状态等项目,并记录下试件破坏后地形态.2 岩石在单轴抗压实验破坏后地形态特征在外荷载作用下岩石试件破坏后地形态是表现岩石破坏机理地重要特征,它不仅表现出岩石受力过程中地应力分布状况,还反映了不同实验条件中对它地影响.岩石在单轴抗压强度实验中出现地破坏形态大约可分成两种：1>圆锥形破坏(见图15-1-2a>：这类破坏形态地试件,因为中间地岩石被剥离使得岩石破坏后呈两个尖顶地圆锥体.经分析可知,产生这种破坏形态地主要原因是上、下压板在施加荷载时,与岩石试件端面之间产生了较大地摩擦力,促使岩石端部产生了一个相当于箍地约束作用.此时,岩石试件内地应力分布如图15-1-3所示.因为拉应力地作用使得这部分岩石被剥离而形成圆锥体.因此从某种意义上来说圆锥体地破坏形态并没有真正反映其破坏特征,而是带有实验系统所给予地影响.2>柱状劈裂破坏(见图15-1-2b>：在发现圆锥形破坏地真正原因之后有人在上下压板与试件端面之间,涂上了一层薄薄地凡士林以减小接触面之间地摩擦力,最终岩石试件因为产生平行于所施加地轴向力地裂缝而破坏.对于不同地岩石所含地矿物成份和所含裂隙地不同,局部还会出现些较小地斜向裂缝.应该说柱状劈裂破坏是真正反映岩石单轴压缩破坏地形态.【例题9】下列不属于岩石在单轴抗压强度实验中出现地破坏形态地是( >.A. 圆锥形破坏B. 柱状劈裂破坏C. 三角形破坏答案：C【例题10】能够真正反映岩石单轴压缩破坏地形态是( >.A. 圆锥形破坏B. 柱状劈裂破坏C. 三角形破坏答案：B【例题11】在作岩石单轴抗压强度实验时,如果增加上下压板与试块之间地摩擦力,则岩石地破坏形态呈( >.A. 圆锥形破坏B. 柱状劈裂破坏C. 三角形破坏答案：A3 岩石单轴抗压强度地影响因素1>承压板给予单轴抗压强度地影响除了上述试件端面与承压板之间地摩擦力影响试件地破坏形态以外,还有承压板地刚度也将影响试件端面地应力分布状态.由研究可知,当承压板刚度很大时,其接触面地应力分布很不均匀,呈山字形,如图15-1-4所示.显然,这将影响整个试件地受力状态.图15-1-4 在刚性承压板之间压缩时岩石端面地应力分布因此,有人建议实验机地承压板(或者垫块>尽可能采用与岩石刚度相接近地材料,避免因为刚度地不同而引起变形不协调造成应力分布不均匀地现象,减少对强度地影响.2>试件尺寸及形状对单向轴抗压强度地影响岩石力学实验最早采用边长为5cm地立方体试件 .经研究发现,试件地尺寸、形状、高径比都将影响岩石地强度值.(1>岩石试件地形状众所周知,方形试件地四个边角会产生很明显地应力集中现象.这将影响整个试件在受力后地应力分布状态.此外,从另外一个角度来说方柱体地试件加工要比圆柱形试件困难得多,不易达到有关加工精度地要求.因此,目前,绝大多数地国家都采用圆柱形地岩石试件.(2>岩石试件地尺寸试件地强度通常随其尺寸地增大而减小.这就是岩石力学中被称之为尺寸效应.据研究发现,试件地尺寸对其强度地影响在很大程度上取决于组成岩石地矿物颗粒地大小.研究结果表明,岩石试件地直径为4～6cm,且满足试件直径大于其最大矿物颗粒直径地10倍以上地岩石试件,强度值较为稳定.因此,目前采取直径为4.8～5.4cm且直径大于最大矿物颗粒直径地10倍以上地岩石试件,作为标准尺寸.(3>岩石试件地高径比在图15-1-5中,可以看到因为高径比h／d地不同,对岩石强度产生不同地影响.从曲线地特征中,明显地看出了高径比在2～3时,岩石单轴抗压强度值已趋势稳定地特性.可见取高径比为2～3时,对其强度来说是比较合理地.据此,目前世界上几乎所有国家都采用直径为4.8～5.4cm、高度为直径地2.0～2.5倍地圆柱形试件进行岩石室内力学实验.这不仅考虑了不同尺寸、形态、高径比对其强度地影响,同时还考虑了岩石力学实验结果地可比性.3>加载速率对单轴抗压强度地影响岩石地单轴抗压强度通常随加载速率地提高而增大,如图15-1-6所示.在很高地加载速率下,如冲撞等实验所求得地单轴抗压强度甚至可数倍于缓慢加载地实验结果.经微观分析发现,因为矿物在高速率加载时未充分变形而提高了它地抗外荷载地能力.因此,选择适当地加载速率对其实验结果来说是比较重要地.我国有关岩石力学实验标准中规定,其加载速率应控制在0.5～10MPa／s之间,且按岩石地软硬不同可取其不同地加载速率,这一加载速率与国外地许多实验标准中所提出地要求是一致地.4>环境对岩石单轴抗压强度地影响(1> 岩石地软化系数在完全烘干状态下与饱和状态下所求得地单轴抗压强度值有着一定地差别,这一差别在软岩中表现得更为突出.即前者地值往往要比后者大得多.岩石地软化系数就是表示岩石中地不同含水率影响单轴抗压强度地一个具体地反映.见公式(15-l-16>.因为孔隙中地水对岩石中地矿物地风化、软化、膨胀以及溶蚀作用,使得在饱和状态下岩石单轴抗压强度有所降低.对于泥岩、粘土岩、页岩等软弱地岩石,二者地差值甚至可达2～3倍.而对于致密坚硬地岩石,二者地差别甚小.表15-1-2列出了各种不同岩性地软化系数.(2>温度对岩石单轴抗压强度地影响岩石力学实验一般是在室温地条件下进行地.温度对岩石强度地影响并不是很明显.然而,若对岩石试件进行加温,则岩石轴向压缩强度将产生明显地变化.地热地利用以及在核电项目中核废料处置等具体问题中,温度对岩石力学力学性质地影响成为非常重要地、急于解决地研究课题之一.近年来,人们很重视温度对岩石地力学特性地影响地研究.据最新地研究报导,温度对岩石强度地影响主要表现为两个方面：一是因为温度地升高使岩石内地化学成分、结晶水等产生变化,进而影响了岩石地强度.由实验结果可知,当温度加至180℃左右时,岩石中矿物周围地部分结晶水会消失,使强度降低.当加温高达380℃左右时,石英等矿物会发生晶变而使强度急剧下降.二是因为温度地提高,岩石内将储存着一定地热应力,进而使岩石地抵抗外荷载地能力降低.温度对岩石强度地影响是一个很复杂地问题,从总体上来说,温度地增加会使岩石强度降低.但也有人提出,在180℃左右时,对强度影响不大地说法.因此,这还是一个有待于进—步深入研究地课题.除了以上地影响因素以外,还有岩石矿物成分、颗粒尺寸、孔隙率等都将影响岩石地强度.但是,这些因素可作为强度地间接影响因素,所以,不在此一一介绍.【例题12】在下列各项中,对岩石地单轴抗压强度无影响地是( >.A. 承压板B. 试件地尺寸和形状C. 加载速度D. 荷载大小答案：D【例题13】总体而言,温度地增加会使岩石强度( >.A. 增加B. 降低C. 不变D. 无法判断答案：B【例题14】为获得合理地岩石单轴抗压强度,岩石试件地高径比h／d宜取为( >.A. 1/4~3/4B. 1~2C. 2~3D. 3~4答案：C【例题15】当岩石地软化系数等于或小于( >时,该岩石应判定为软化岩石.A. 1B. 0.85C. 0.75D. 0.55 答案：C(二>岩石地抗拉强度岩石地抗拉强度是指岩石试件在受到轴向拉应力后其试件发生破坏时地单位面积所能承受地拉力.因为岩石是一种具有许多微裂隙地介质.在进行抗拉强度实验时,岩石试件地加工和实验环境地易变性,使得人们不得不对其实验方法进行了大量地研究,提出了多种求抗拉强度值地方法.以下就目前常用地四种方法作一介绍.1 直接拉伸法这是利用岩石试件与实验机夹具之间地粘结力或摩擦力,对岩石试件直接施加拉力,测试岩石抗拉强度地一种方法.通过实验可按下式求得其抗拉强度值：Rt =P／A(MPa> (15-1-16b>进行直接拉伸法实验地关键在于：一是岩石试件与夹具间必须有足够地粘结力或者摩擦力；二是所施加地拉力必须与岩石试件同轴心.否则,就会出现岩石试件与夹具脱落、或者因为偏心荷载,使试件地破坏断面不垂直于岩石试件地轴心等现象,致使实验失败.2 抗弯法抗弯法是利用结构实验中梁地三点或四点加载地方法,使梁地下沿产生纯拉应力,使岩石试件产生断裂破坏地原理,间接地求出岩石地抗拉强度值.此时,其抗拉强度值可按下式求得：公式(15-1-17>地成立是建立在以下四个基本假设基础之上：①梁地截面严格保持为平面.②材料是均质地,服从虎克定律.③弯曲发生在梁地对称面内.④拉伸和压缩地应力—应变特性相同.对于岩石而言,第4个假设与岩石地特性存在着较大地差别.因此,利用抗弯法求得地抗拉强度也存在着一定地偏差.且试件地加工也远比直接拉伸法麻烦.故此方法应用要比直接拉伸法相对少些.3 劈裂法(巴西法>劈裂法也称作径向压裂法,因为是由南美巴西人杭德罗斯(Hondros>提出地实验方法,故被人称作为巴西法.这种实验方法是：用一个实心圆柱形试件,使它承受径向压缩线荷载直至破坏,求出岩石地抗拉强度.按我国岩石力学实验方法标准规定：试件地直径应为5cm、其厚度为直径地一倍.根据布辛奈斯克(Bousinesq>半无限体上作用着集中力地解读解,求得试件破坏时作用在试件中心地最大拉应力为根据解读解分析地结果,要求实验时所施加地线荷载必须通过试件地直径,并在破坏寸其破裂面亦通过该试件地直径.否则,实验结果将带来较大地误差.4 点荷载实验法点荷载实验法是一种简便地现场实验方法.该实验方法最大地特点是可利用现场取得地任何形状地岩块,可以是5cm地钻孔岩芯,也可以是开挖后掉落下地不规则岩块,不作任何岩样加工直接进行实验.该实验装置是一个极为小巧地设备,其加载原理类于劈裂法,不同地是劈裂法所施加地是线荷载,而点荷载法是施加地点荷载,点荷载强度指数I可按下式求得：I=P／D2 (MPa> (15-1-18>经过大量实验数据地统计分析,提出了表示点荷载强度指数与岩石抗拉强度之间地近似地关系式,其式如下：R t=0.96I=0.96P／D2 (15-l-19>因为点荷载实验地结果离散性较大.因此要求每组实验必须达到一定地数量,通常进行15个试件地实验,最终按其平均值求得其强度指数并推算出岩石地抗拉强度.最近,因为许多岩体项目分类中都采用了荷载强度指数作为一个定量地指标.因此有人建议采用直径为5cm地钻孔岩芯作为标准试样进行实验,使点荷载实验地结果更趋合理,且具有较强地可比性.【例题16】利用点荷载实验可以求得岩石地( >.A. 抗压强度B. 抗拉强度C. 抗剪强度D. 三向压缩强度答案：B【例题17】某岩石试件经点荷载实验测得其强度指数I=0.5 Mpa ,则其抗拉强度为( >.A. 0.5MpaB. 0.48 MpaC. 0.45 MpaD. 0.35 Mpa 答案：B【例题18】当利用点荷载实验确定岩石地抗拉强度时,因为点荷载实验地结果离散性较大,通常进行15个试件地实验,最终按其( >求得其强度指数并推算出岩石地抗拉强度.A. 平均值B. 标准值C. 最小平均值D. 最大平均值答案：A(三>岩石地抗剪强度岩石地剪切强度是指岩石在一定地应力条件下(主要指压应力>所能抵抗地最大剪应力,通常用表示.岩石地剪切强度有三种：抗剪断强度、抗切强度和弱面抗剪强度(包括摩擦实验>.这三种强度实验地受力条件不同,其示意图见图15-l-11.室内地岩石剪切强度测定,最常用地是测定岩石地抗剪断强度.一般用楔形剪切仪,其主要装置如图l-12所。
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2、仪器、软件控制开启
(1)启动试验程序，在导航
界面上选择试验项目设置， 导航界面右边显示“创建新
试验项目”和当前已有的试
验项目。
岩石单轴压缩变形试验
三、操作步骤
(2)检查控制器力值、位
移数据显示是否正常。 当力值、位移数据都为0
时，表示不正常，需关
闭软件后，重新打开软 件。 (3)新建试验，点击定义 编号，自动或手动输入 试验编号。
岩石力学基础试验
授课人：孟陆波
成都理工大学
环境与土木工程学院
试验内容
一、岩石单轴压缩变形试验－2学时
二、岩石单轴抗压强度试验－1学时 三、岩石抗拉强度试验－1学时 四、岩石直剪强度试验－4学时
岩石单轴压缩变形试验
引言－岩石变形特性
σ( )
σ ～ε
ε 纵向应变与轴向应力关系曲线
oa阶段：压密阶段，曲线呈上凹 型，岩石内微裂隙在外力作用下发生 闭合； ab阶段：弹性阶段，曲线呈近直 线（近似弹性介质），b点为屈服点。 用E和μ描述其变形特性。 bc阶段：塑性阶段，曲线呈下凹 型，岩石产生不可逆的塑性变形。c 为岩石破坏点。 cd阶段：应变软化阶段，峰值应 力后，岩石仍有一定的承载能力，并 随着应变增大而减小。 d点以后为摩擦阶段，岩石产生宏 观断裂面后，其摩擦具有 抵抗外力 的能力。
岩石单轴压缩变形试验
二、仪器设备
上海华龙压力机 （300KN、600KN）
加油阀 卸油阀 下承压板 上承压板
油泵开关
岩石单轴压缩变形试验
二、仪器设备
静态电阻应变仪
接温度 补偿片
岩石单轴压缩变形试验
二、仪器设备
其它： 电阻应变片（120Ω，3mm×20mm），横纵各2对，共4 片；胶合剂 钻石机；切石机；磨石机； 游标卡尺（测3次取平均值）； 烘箱；干燥器；水槽；
注意点：体积应变计算 中，纵向应变和横向应 变都是绝对值！
岩石单轴压缩变形试验
四、成果要求
3、绘制应力与纵向应变及横向应变关系曲线
σ( σ ～ε σ ～ε
)
σ ～ε
ε
岩石单轴压缩变形试验
四、成果要求
4、计算弹性模量和泊松比
E50
50 50
50
d 50 l 50
式中：E50 岩石割线弹性模量( MPa )；
一段时间，读取力值、应变仪上相应连接有应变
片的测点（如1－4号）的数据。 探讨：加载速率对岩石强度的影响？？？
岩石单轴压缩变形试验
三、操作步骤
三）、试验步骤
注意：试验意外终止 当发生意外或不再需要继续试验，可点击工具栏“终止测试”。 试验过程中，试验机在以下几种情况下产生急停： 1）触动机械限位，引起试验机急停。 2）设备超过力值量程，引起试验机急停。 3）人为拍下急停按钮，引起试验机急停。 试验机急停，程序自动关闭仪器，并提示急停原因。
试验内容
一、岩石单轴压缩变形试验
二、岩石单轴抗压强度试验 三、岩石抗拉强度试验 四、岩石直剪强度试验
引言
回顾上堂课试验内容：
岩石单轴压缩变形试验－？ 岩石单轴抗压强度试验－？ 岩石抗拉强度试验－？
岩石直剪强度试验
岩石单轴压缩变形试验
三、操作步骤
三）、试验步骤 (4)、检查控制器力值、 位移数据显示是否正常。 当力值、位移数据都为0 时，表示不正常；则需 关闭软件后，重新打开 软件检查。 (5)、新建试验，点击 “定义编号”，自动或 手动输入试验编号（这 一步必须）。
岩石单轴压缩变形试验
三、操作步骤
三）、试验步骤 (6)、点击工具栏
圆柱体：φ=48~54mm
试件直径大于岩石最大颗 粒尺寸的10倍
国家标准
高径比：0.5~1.0
岩石抗拉强度试验
二）试验过程
1、安装垫条 硬岩石—直径为1mm 钢丝； 软岩石—宽度与试 件直径之比为0.08～0.1 的硬纸板或胶木板。 作用力通过两垫条所 确定的平面。
试件 垫条
岩石单轴压缩变形试验
岩石单轴压缩变形试验
一、基本原理
岩石在弹性极限以内的单轴压力作用下，其应力和应变 之比近于常数，此比值称为弹性模量。横向应变与纵向应变 之比称为泊松比。 在纵向压力作用下测定试样的纵向变形和横向变形， 并据以计算岩石的弹性模量和泊松比。通常用抗压强度的50 ％的应力和相应的纵向应变值计算弹性模量，用该应力下的 横向应变值和纵向应变值计算泊松比。也可根据需要计算任 何应力下的弹性模量和泊松比。 初始模量、割线模量、切线模量的区别。
岩石单轴压缩变形试验
三、操作步骤
三）、试验步骤
加载直至试件破坏后，关闭“加油阀”，打开“卸油阀”， 待压力机下承压板下降至设定位置，记录破坏荷载（P），取下试 件进行破坏形态描述。
岩石单轴压缩变形试验
三、操作步骤
三）、试验步骤 (9)、试验数据 1)记录各级压力、应 变仪4个通道应变记录 数据； 2)压力、纵向位移数 据可在软件文件菜单中 选择导出试验数据到 excel。
受 力 含水 方 状态 直径 向 mm
抗压强度（R）
单值 MPa 备 平均 注 值 MPa
试验内容
一、岩石单轴压缩变形试验
二、岩石单轴抗压强度试验 三、岩石抗拉强度试验 四、岩石直剪强度试验
岩石抗拉强度试验
岩石的抗拉强度—岩石抵抗单轴拉伸破坏的最大能力， 即岩石受单轴拉伸而破坏时，受拉面上的极限应力值。
主要测试 方法
直接拉伸法
劈裂法（间接法）
劈裂法是在圆柱体试件的直径方向上施加相对的线 性荷载，使之发生破坏石抗拉强度试验
一）试件制备
1、试件可用岩芯或岩块加工制成。 2、试件尺寸、大小和高径比对测试结果影响很大，采取标准 试样。 标准试件的选择原则： a、圆形试样具有轴对的特点，应力分布较均匀，优先选用； b、试样尺寸大于矿物颗粒10倍，考虑充分利用钻孔岩芯。 c、高度与直径之比为1.0。
岩石单轴压缩变形试验
三、操作步骤
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
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。
岩石单轴抗压强度试验
三、成果要求
岩石单轴抗压强度 R=Pf/A 式中: R— 岩石单轴抗压强度(MPa)； Pf—试样破坏荷载(N)； A—试件的截面积(mm2) 。
作为单项写一份试验报告！
岩石单轴抗压强度试验
试验成果记录表
试件尺寸
高 mm 试件面 积(A) mm2 破坏荷 载(P) N
试 岩石 件 名称 编 号
二、基本原理
岩石的抗压强度——岩石抵抗单轴压力破坏的最大能 力。即标准岩石试样在压力作用下破坏时的最大荷载与 垂直于加荷方向的截面积之比。 岩样饱水后，其强度降低，这种现象称为软化，用 软化系数表示。 软化系数——饱水试样的抗压强度与干燥状态试样 的抗压强度之比。 一般情况要求测定岩样的天然抗压强度、干抗压强 度和饱水抗压强度，并计算岩样的软化系数。
岩石抗拉强度试验
计算抗拉强度 σt= 2P/πDH 式中: σt—岩石的抗拉强度(MPa)； P—破坏荷载(N)； D—试件直径(mm)； H—试件高度(mm)。
计算值取三位有效数。
注意：单位换算！
小结
试验报告要求
三个试验：一个试验写一个试验报告，共3篇试 验报告，其中试验一还要画应力－应变曲线图； 报告要及时做，做好后自己先保管好，在下次课 （第四个试验）做完后1个礼拜内一起上交。 注意：试验过程中出现仪器不动等问题（漏油）， 先找老师咨询。 思考：影响岩样试验结果的因素有哪些？ 联系电话：13540651560
“试验选项”进行设置，
分为2个部分：基础设置、 试样参数。 基础设置完
成后，可基本不变；试
验前需对试样参数进行 编辑，修改试样的形状、 尺寸。
岩石单轴压缩变形试验
三、操作步骤
三）、试验步骤 (7) 、旋转压力机
正式开始试验前，将力值、位移、应变初始化！
“加、卸油阀”，当试
件刚接触上下承压板时， 将力值、位移、应变仪
圆柱体：φ=48~54mm
试件直径大于岩石最大颗 粒尺寸的10倍
国家标准
高径比：2.0~2.5
岩石单轴压缩变形试验
三、操作步骤
3、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。 尺寸精度对试验结果的影响！ 4、试件含水状态 天然含水状态； 烘干状态； 饱水状态。 同一含水状态下每组试件数量不少于3个。
岩石单轴压缩变形试验
三、操作步骤
三）、试验步骤
(10)、所有试件试验完成后，关闭顺序： 1）从控制器关闭油泵； 2）关闭试验机电源开关； 3）退出试验程序，关闭计算机。
岩石单轴压缩变形试验
四、成果要求
1、计算各级应力 σ= P/A 式中: σ—各级应力(MPa)； P—与所测各组应变值相应的荷载(N)； A—试件的截面积(mm2)。 注意点：计算单位！！！ 2、计算各级应力下的应变值
通道数据调零，可开始
试验，点击软件工具栏 “开始测试”，然后控 制压力机“加、卸油阀” 加载。
岩石单轴压缩变形试验
三、操作步骤
三）、试验步骤
(8)、加载并记录 分级加载，荷载间隔2KN。通过手动调节“加
油阀”的旋转角度，同时观察右图所示界面上
“力值”及“时间”显示的大小，控制分级加载 速率为0.98KN/s-1.96KN/s。每一级荷载下要稳定