岩石前三个实验报告

岩石天然含水率、吸水率及饱和吸水率试验
一、试验目的
通过测定岩石天然含水率、吸水率及饱和吸水率，了解岩石的水理性质，并可计算得到饱水系数，判断岩石中大、小开孔隙的相对比例关系。

二、试验原理
1.天然含水率是指天然条件下岩石自身所含有的水的质量与试样固体质量比的百分数。

2.岩石吸水率是指烘干试样在大气压和室温条件下，岩石吸水量与试样固体质量比的百分数。

3.岩石饱和吸水率试验是指试样在强制状态下，岩石吸水量与试样固体质量比的百分数。

三、试验方法
岩石天然含水率试验采用烘干法，岩石吸水率采用自由浸水法测定，岩石饱和吸水率采用煮沸法或真空抽气法测定。

对于天然含水率的试件应采取保水措施，在采取运输储存和制备过程中含水率的变化不应超过1%，每个试件的尺寸应大于组成岩石最大颗粒的10倍，每个试件的质量不得小于40g，每组试验试件的数量不宜少于5个。

对于吸水率试验每组试验试件的数量不得少于3个。

四、仪器设备
1.钻石机、切石机、磨石机、砂轮机等；
2.烘箱和干燥器；
3.天平，精度0.01g；
4.真空抽气设备等。

五、操作步骤
1. 岩石天然含水率试验
（1）在天然状态下制备试样，并对试验进行描述包括：岩石名称、颜色、矿物成分、结构风化程度、胶结物性质等。

（2）天然试样称重后，置于烘箱内，在105-110℃的恒温下烘24小时，取出放入干燥器内冷却至室温后称量。

（3）重复（2）程序，直到将试样烘干至恒量为止，即相邻24小时两次称量之差不超过后一次称量的0.1%。

2. 吸水率及饱和吸水率试验
（1）将烘干称重后的试样逐步浸水，首先淹没试样高度的1/4，然后每隔两小时升高水面至试样的1/2和3/4处，六小时后全部浸没试样。

（2）试样在水下自由吸水48小时，取出后擦去表面水分，称重。

（3）用沸煮法或真空抽气法对试样进行强制饱和。

（4）当采用煮沸法饱和试件时，煮沸容器内的水面应始终高于试件，煮沸时间不得少于6小时。

经煮沸的试件，应放置在原容器中冷却至室温取出，并沾去表面水分称量。

（5）当采用真空抽气法饱和试件时，饱和容器内的水面应高于试件，真空压力表读数宜为
100kPa ，直至无气泡逸出为止，但总抽气时间不得少于4小时。

经真空抽气的试件应放置在原容器中，在大气压力下静置4小时，取出并沾去表面水分称量。

六、成果整理
1.数据记录表
2.按下式计算岩石天然含水率、吸水率、饱和吸水率及饱和系数：
0a a 100100100=d
d a d
d s d
s d
s
m m m m m m m m m S ωωωωω-=
⨯-=⨯-=
⨯
式中ω、a ω、s ω、S 分别为岩石天然含水率、吸水率、饱和吸水率及饱和系数，0m 、d m 、a m 、s m 分别为试样天然质量、烘干质量、浸水48小时质量和强制饱和质量，g 。

单轴抗压强度试验
一、试验目的
岩石单轴抗压强度是反映岩石力学性质的重要参数，通过测定岩石单轴抗压强度，为工程设
计提供依据。

二、试验原理
岩石试样在无侧限条件下，单位面积上所能承受的最大荷载称为岩石的单轴抗压强度。

三、试验方法
通过岩石压力机，在0.5～0.8Mpa的加载速率下，加荷至试样破坏。

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。

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。

如需作饱和单轴抗压强度试验，应对试样进行饱和。

四、仪器设备
1.钻石机、切石机、磨石机、砂轮机等；
2.游标卡尺；
3.压力机。

五、操作步骤
1.打开电源让仪器预热5-10分钟，预热完成后打开液压电源，同时打开计算机。

2.将试样置于压力机承压板中心。

3.安装4#传感器，传感器装上后，根据“自检查”状态下所显示的读数值，将位移传感器调整到合适的位置。

此时，读数值由红色变为黄色，即表示位移传感器安装到位。

4.传感器安装到位后，打开计算机中的控制软件，选择控制模式“自动”或“手动”，选择控制方式“力”或“变形”。

5. 控制模式和控制方式选择后，都有相应的试验参数，应逐一选好或输入，保证没有空缺值。

其中，终点值是当前步骤的最终位置，到达终点后系统将控制量保持在该点，直到接收到新的指令；极限值对系统起着保护作用，当试验值达到极限后，系统将退出试验，返回到初始状态。

6. 试验开始先做预加载，使压头与试件完全接触，消除间隙。

预加载完成后屏幕上会给出
提示，表示可以正式开始试验。

7.试样破坏后停止试验，关闭计算机，切断电源。

六、成果整理
按下式计算岩石单轴抗压强度
A
P
c =
σ 式中：
c σ——岩石单轴抗压强度（MPa ）
； P ——最大破坏载荷（N ）
； A ——垂直于加载方向的试样横截面积（mm 2）。

岩石单轴抗压强度试验记录表
压缩变形试验
一、试验目的
岩石压缩变形试验，是在纵向压力作用下测定试样的纵向（轴向）和横向（径向）变形，据此计算岩石的弹性模量和泊松比。

二、试验原理
弹性模量是纵向单轴应力与纵向应变之比，一般取单轴抗压强度的50%作为应力和该应力下的纵向应变值进行计算。

根据需要也可以确定任何应力下的弹性模量。

泊松比是横向应变与纵向应变之比，一般取单轴抗压强度50%时的横向应变值和纵向应变值进行计算。

根据需要也可以求任何应力下的泊松比。

三、试验方法
通过岩石压力机，在0.5～0.8Mpa的加载速率下，加荷至试样破坏，加荷过程中监测试样的纵向（轴向）和横向（径向）变形。

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。

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。

四、仪器设备
1.钻石机、切石机、磨石机、砂轮机等；
2.游标卡尺；
3.压力机。

五、操作步骤
1.打开电源让仪器预热5-10分钟，预热完成后打开液压电源，同时打开计算机。

2.将试样置于压力机承压板中心。

3.安装4#、5#、6#传感器，传感器装上后，根据“自检查”状态下所显示的读数值，将位移传感器调整到合适的位置。

此时，读数值由红色变为黄色，即表示位移传感器安装到位。

4.传感器安装到位后，打开计算机中的控制软件，选择控制模式“自动”或“手动”，选择控制方式“力”或“变形”。

5. 控制模式和控制方式选择后，都有相应的试验参数，应逐一选好或输入，保证没有空缺值。

其中，终点值是当前步骤的最终位置，到达终点后系统将控制量保持在该点，直到接收到新的指令；极限值对系统起着保护作用，当试验值达到极限后，系统将退出试验，返回到初始状态。

6. 试验开始先做预加载，使压头与试件完全接触，消除间隙。

预加载完成后屏幕上会给出提示，表示可以正式开始试验。

7.试样破坏后停止试验，关闭计算机，切断电源。

六、成果整理
1.数据记录
2.绘制应力应变曲线
3. 计算弹性模量和泊松比
（1）在纵向应变曲线上，做通过原点与应力相当于50%抗压强度处的应变点的连线，其斜率即为所求的弹性模量（或称割线模量）。

50
50
50h E εσ=
式中：
50E ——弹性模量（MPa ）；
50σ——相当于50%抗压强度的应力值（MPa ）； 50h ε——应力为抗压强度50%时的纵向应变值。

（2）取应力为抗压强度50%时的横向应变值和纵向应变值计算泊松比。

50
50
h d εεμ=
式中：
μ——泊松比；
50d ε——应力为抗压强度50%时的横向应变值； 50h ε——应力为抗压强度50%时的纵向应变值。