岩石力学实验指导书及实验报告

四、测定结果的计算与整理
1、应力按下式计算： 式中：σ—应力，MPa；
σ= P F
P—与应变对应的载荷，N；
F—试件初始面积，mm2。 2、体积应变按下式计算
ευ = εl − 2ε d
式中：ευ —体积应变值；
ε l —纵向应变值；
ε d —横向应变值。
3、绘制应力—纵向应变曲线；应力—横向应变曲线；应力—体积应变曲线。 4、根据破坏载荷计算单项抗压强度 R
8
µ = εd εl
式中：ε d ——应力—横向应变曲线上对应直线段部分应变的平均值。
εl ——应力—纵向应变曲线上对应直线段部分应变的平均值。
变形参数测定纪录表格
试件长
mm、宽 mm、直径 mm、面积 mm2。
纵向荷载 P N
纵向应力σ MPa
纵向应变ε l
横向应变ε d
体积应变 ευ
E50=
R=
把每组（5 份）捣碎后的试样一起倒入孔径 0.5mm 分样筛中筛分，端平分样筛轻筛， 筛动幅度约 200mm 即可，筛至不再漏下煤粉为止。
把筛下的粉末用漏斗装入计量筒内，轻轻敲打使之密实，然后轻轻插入具有刻度的 活塞尺与筒内粉末面接触。在计量筒口相平处读数 L。
当 L≥30mm 时冲击次数 n 即可定为 3 次，如 L＜mm 时，则第一组试样作废。每份试 样冲击次数 n 改为 5 次。重复上述步骤测煤粉高度 L。
三、结果
按下式计算：
g d = g + g 2 − g1 d s
式中：d——岩石比重； g——岩样重、克； g1——比重瓶、岩样和蒸馏水合重、克； g2——比重瓶和满瓶蒸馏水合重、克； ds——室温下蒸馏水的比重、ds≈1
测定 次数
岩石比重测定记录表
试 样 重 g 比重瓶试样蒸馏 比重瓶满瓶蒸 试样 岩 石 平 均 备注
一、仪器设备
材料试验机、劈裂法实验夹具、游标卡尺。 二、试件规格
标准试件采用圆盘形，直径 50mm、厚 25mm；也可采用 50×50×50mm 得方形试件。 三、测定步骤
1、2 同抗压强度相同。 3、通过试件直径的两端，沿轴线方向画两条互相平行的线作为加载基线，把试件 放入夹具内，夹具上下刀刃对准加载基线，放入试验机的上下承压板之间，使试件的中 心线和试验机的中心线在一条直线上。 4、开动试验机，以每秒 0.03~0.05MPa 的速度加载直至破坏。
四、坚固性系数的计算
式中： f —坚固性系数
f = 20n L
n —每份试样冲击次数 L —每组试样筛下煤粉的计量高度
煤的坚固性系数测定纪录表 试样编号 冲击次数 n 计量筒读数 L 坚固性系数 f
备注
f 平均值
10
R= P F
式中：P—破坏载荷，N F—试件初始面积，mm2。
5、在应力—纵向应变曲线上，原点与 50%抗压强度点连线的斜率即为割线模量 E50。 6、在应力—纵向应变曲线上，直线段的斜率为切线模量 Et（通称弹性模量）。 7、根据应力—纵向应变和应力—横向应变曲线上对应直线段部分纵向和横向应变的 平均值计算泊松比 µ
1、将试样放入 105~110οC 的烘箱中烘至恒重后取出、放在干燥器内冷却至室温、 称重得 g 。
2、丝线绑住试件、置于刚过熔点的石蜡中 1~2 秒钟提出、检查试件上，蜡有无气 泡、可用小电烙铁或热针刺破并涂平孔眼、在天平上称重得 g1。
3、将蜡封后的试件挂在天平钩上、在水中称重得 g2。 四、结果计算
剪 切 角 度 （度）
破 坏 载 荷 （N）
正 应 力 （MPa）
剪 应 力 （MPa）
备 注
6
画强度曲线、求 C、ϕ 值。
量出：C= ϕ=
7
试验七、岩石变形参数测定
一、仪器设备 电阻应变仪、万用表、试验机、电阻应变片、胶水等。
二、试件与抗压强度测定试件的要求相同 三、测定步骤
将电阻应变仪接上电源，预热半小时连接线路，预调平衡，施加初载荷，检查仪器 工作情况，按每秒 0.5~1.0MPa 的速度逐渐加载，按估计破坏载荷的十分之一间隔读一 次读数，纪录载荷与应变值。直至破坏。
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 g1。 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 g2。
R= P F
式中：R——试件抗压强度，MPa P——试件破坏载荷，N F——试件面积，mm2
试岩 件石 编名 号称
试件 含水 状态
岩石单向抗压强度测定记录表格
试件尺寸（mm）
长
宽
直 径
高
试件 面积 F (mm2)
破坏 载荷 P
N
抗压 强度 R
MPa
平均抗 压强度
MPa
备 注
4
试验五、岩石抗拉强度的测定（劈裂法）
2、将试件放在 105~110οC 烘箱中烘至恒重后取出，放置干燥器中冷却至室温， 称重得 g2。 三、测定结果计算
w = g1 − g 2 ×100% g2
式中： w ——岩石天然含水率； g1 ——保持天然水分的试件重量，克；
g2 ——烘至恒重的试件重量，克。
岩石含水率测定记录表
试 件
试 件 天 然 重 试 件 烘 干 重 试件含水率 岩 石 平 均 备注
岩石平均
备
定 气中重 在空气重 次 g（克） g1（克） 数
水中重 g2（克）
dg （克／厘米 3）
密度 dο
注
（克／厘米 3）
2
实验三、岩石含水率的测定
岩石在天然状态下所含水分的重量与岩石烘干后的重量之比为岩石的含水率。 一、仪器设备
天平、烘箱、干燥箱。 二、试验步骤
1、从岩样中心取保持天然含水状态的边长约 4~6 厘米的立方体试件，即称重得 g1，在现场采取的岩石，测含水率就要用塑料袋把欲测岩石密封住，保持水分。
四、测定结果的计算
单个试件剪切破坏面上的正应力、剪应力按下式计算：
σ = P × cosα F
式中：P——试件剪断破坏载荷，N F——剪切面面积，mm2
τ = P × sinα F
α——试件与水平面夹角。
岩石剪切试验记录表
岩
试
石岩 件
试石 含
件名 水
编称 状
号
态
试件尺寸 （mm）
长宽
剪 切 面 积 （mm2）
Et=
µ=
1 1
9
试验八、煤的坚固性系数的测定
一、仪器设备
捣碎筒、计量筒、分样筛（0.5mm）、天平、小锤、漏斗。
二、制样 把煤样用小锤制成块度为 20~30mm 小块。称 50 克为一份、每五份为一组、称三
组。 三、测定步骤
将捣碎筒放置在砼或水泥地板上，放入试件一份，奖 2.4kg 重锤提高到 600mm 高度， 使其自由落下冲击试样，每份冲击三次，把 5 份捣碎后的式样装在同一容器中。
dg
ห้องสมุดไป่ตู้
=
g g1 − g2 −
g1 − g
ds
gn
式中：dg——岩石的干密度，克／厘米 3； g——试件干重，克； g1——蜡封试件在空气中重，克； g2——蜡封试件在水重中，克； ds——水的密度，克／厘米 3； gn——石蜡密度，克／厘米 3，0.90 克／厘米 3。
岩石密度测定记录表
测 试件在空 蜡封试件 蜡封试件在 试件密度
编 号
g1 （克）
g 2 （克）
w （%）
含 水 率 wo
（%）
3
试验四、岩石单向抗压强度的测定
一、仪器设备
材料试验机、游标卡尺。
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。
岩石力学实验指导书及实验报告
班级： 姓名： 山东科技大学土木工程实验教学中心编
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 105～110oC 下烘至恒重的重量与同 体积 4oC 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
2、选择压力机度盘：一般应满足 0.2P ＜Pmax＜0.8P 式中：Pmax——预计最大破坏载荷，KN
P ——压力机度盘最大值，KN 3、开动压力机，使其处于可用状态，将试件置于压力机承压板中心，调整球形坐， 使试件上下受力均匀，0.5~1.0MPa 的速度加载直至破坏。 四、测定结果的计算 试件的抗压强度：
一、仪器设备 材料试验机、变角剪切夹具、游标卡尺。
二、试件规格 标准试件采用 50×50×50mm。
三、试验步骤
1、实验机度盘的选择原则与抗压强度测定之盘选择原则相同。 2、测量试件尺寸、选择剪切角度填入表内。 3、把变角剪夹具选好角度，试件放上后即可以每秒 0.5~1.0MPa 的速度加载直至破坏。
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。
（克）
水合重 g1（克） 馏 水 合 重 g2 比 重 d 比重 dο （克）
1
实验二、岩石密度的测定
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。 三、测定步骤
四、测定结果计算
RL
=
2P 3.14DL
式中：RL——岩石单向抗拉强度，MPa P——试件破坏载荷，N
D——试件直径，mm
L——试件厚度，mm
抗拉强度测定记录表
试岩 件石 编名 号称
试件 含水 状态
试件尺寸 （mm）
直径 厚度
D
L
破坏 载荷 P
N
抗拉 强度 RL
MPa
平均抗 拉强度
MPa
备 注
5
试验六、岩石的抗剪试验