巖石的靜力變形參數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)一 測(cè)定巖石的靜力變形參數(shù)一、 基本原理巖石靜力變行參數(shù)主要有靜變形模量、泊松比和剪切模量，本實(shí)驗(yàn)只介紹前兩參數(shù)的測(cè)定。變形模量是指巖石試樣在單軸壓縮條件下軸向壓力與軸向應(yīng)變之比。（1） 初始模量：應(yīng)力-應(yīng)變曲線遠(yuǎn)點(diǎn)處切線的斜率。（2） 切線模量：對(duì)應(yīng)于曲線上某一點(diǎn)m的切線的斜率。（3） 割線模量：曲線上某一點(diǎn)m與原點(diǎn)o連線的斜率。一般取抗壓強(qiáng)度為50%的應(yīng)力水平的割線模量代表該巖石的變形模量。（4） 泊松比：指單軸受壓條件下橫向應(yīng)變與軸向應(yīng)變之比，一般用單軸抗壓強(qiáng)度的50%時(shí)的橫向應(yīng)變值和軸向應(yīng)變值計(jì)算。本試驗(yàn)是將巖石試樣放在壓力機(jī)上加壓，用應(yīng)變計(jì)或位移計(jì)測(cè)記不同應(yīng)力作用下巖石試件的應(yīng)變

2、或變形值，繪出應(yīng)力-應(yīng)變曲線。目前，側(cè)記變形（或應(yīng)變）的儀表很多，如機(jī)械測(cè)表、電位差傳感器和電阻應(yīng)變儀等，其中電阻應(yīng)變儀在我國(guó)應(yīng)用最廣，在此著重介紹這種一起的測(cè)量方法。電阻應(yīng)變儀測(cè)量巖石應(yīng)變的原理是將電阻應(yīng)變片粘貼在試樣的側(cè)面上，當(dāng)巖石受壓下產(chǎn)生變形時(shí)，粘貼在其上的應(yīng)變片與巖石一起變形，應(yīng)變片變形后，其電阻值發(fā)生變化，通過(guò)電阻應(yīng)變儀的電橋裝置測(cè)出電阻值并轉(zhuǎn)換成應(yīng)變值，此值即為巖石應(yīng)變值。二、 儀器設(shè)備（1） 平臺(tái)、角尺、卡尺；（2） 壓力機(jī)：能連續(xù)加荷，沒(méi)有沖擊，具足夠的噸位（能在總噸位的10%90%之間進(jìn)行試驗(yàn)）；（3） 電阻應(yīng)變儀及貼片設(shè)備；（4） 導(dǎo)線焊接工具三、 操作步驟1. 試樣制備

3、（1） 采用圓柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試樣，直徑為5cm，允許變化范圍為4.85.2cm，高10cm，元需變化范圍為9.510.5cm。當(dāng)缺乏圓柱體制樣設(shè)備時(shí)，允許采用5cm×5cm×10cm方柱體。（2） 試樣制備的精度，應(yīng)叨叨下列標(biāo)準(zhǔn)： 沿試樣整個(gè)高度上，直徑差不超過(guò)0.3mm； 兩斷面的平行度，最大不超過(guò)0.05mm； 斷面應(yīng)垂直于試樣軸，最大偏差不超過(guò)0.25度； 試樣表面應(yīng)處理光滑。（3） 每種情況制備不少于3個(gè)試樣。2. 試樣描述描述內(nèi)容包括巖石的名稱(chēng)、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、風(fēng)化程度、膠結(jié)物、微裂隙發(fā)情況及其與主應(yīng)力間的關(guān)系和含水狀態(tài)等。3. 電阻片的粘貼和防潮處理（

4、1） 選擇電阻片：要求電阻絲平直，間距均勻，電阻絲的長(zhǎng)度大于試樣最大顆粒尺寸的10倍，同一試樣的工作片和補(bǔ)償片的電阻值差不超過(guò)±0.2歐姆。（2） 電阻片應(yīng)貼在試樣中部，每個(gè)試樣采用縱向和周向電阻片各2片，沿圓周等距離分布；貼片前，用零號(hào)砂紙打磨試樣面，并用酒精擦洗。（3） 貼片用的膠液，對(duì)于烘干試樣，可采用一般膠合劑；對(duì)天然含水及飽水試樣，需采用防潮膠液，并作防潮處理。（4） 待粘和膠液干固后，用等長(zhǎng)金屬隔離線與電阻片的引線焊接牢固。此時(shí)，電阻片的組織增加值不得超過(guò)0.5歐姆。（5） 將導(dǎo)線固定，并在其端作號(hào)碼標(biāo)記以便識(shí)別。4. 安點(diǎn)接線將準(zhǔn)備好的時(shí)間防止在壓力機(jī)的壓板中間，取另一

5、電阻補(bǔ)償時(shí)間置于試樣附近，按半橋聯(lián)線方式將儀a、b接線柱之間接測(cè)量片，b、c之間接溫度補(bǔ)償片。5. 施加載荷以0.50.8mpa/s的速度施加載荷，直至巖樣破壞或至少超過(guò)抗壓強(qiáng)的之50%：在施加荷載過(guò)程中，記錄各級(jí)壓力下的軸向和橫向應(yīng)變值。每個(gè)電阻片測(cè)的的應(yīng)變值不應(yīng)少于10個(gè)。四、 成果整理（1） 按下式計(jì)算應(yīng)力值： = 式中 p軸向荷載； a試樣橫斷面積； 壓應(yīng)力值，mpa。 （2）計(jì)算縱向應(yīng)變相橫向應(yīng)變平均值。 （3）繪制應(yīng)力軸向應(yīng)變曲線，應(yīng)力橫向應(yīng)變曲線及應(yīng)力體積應(yīng)變曲線，體積應(yīng)變按下式計(jì)算： v =a + 2d式中 v -某一應(yīng)力下體積應(yīng)變； a-同一應(yīng)力下軸向應(yīng)變； d-同一應(yīng)力下橫

6、向應(yīng)變。（4） 在軸向應(yīng)力應(yīng)變曲線上，作原點(diǎn)o與抗壓強(qiáng)度為50%點(diǎn)的連線，其斜率即為變形模量： e0 = 式中 -相當(dāng)于抗壓強(qiáng)度為50%的應(yīng)力值，mpa； -應(yīng)力為抗壓強(qiáng)度的50%時(shí)的軸向應(yīng)變值。（5） 取應(yīng)力為抗壓強(qiáng)度的50%時(shí)的縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變值計(jì)算泊松比（取兩位小數(shù)）： 式中 -應(yīng)力為抗壓強(qiáng)度的50%時(shí)的橫向應(yīng)變；-應(yīng)力為抗壓強(qiáng)度的50%時(shí)的軸向應(yīng)變。（6） 根據(jù)需要，也可確定任一應(yīng)力下的切線模量、割線模量和泊松比。五、 注意事項(xiàng)（1） 如壓力機(jī)承壓板的尺寸大于試樣尺寸的兩倍時(shí)，需要在試樣上下端加輔助承壓板。（2） 貼片應(yīng)盡量避開(kāi)顯著的裂隙和特大礦物顆?；虬呔?。（3） 在試樣加壓前，應(yīng)檢查試件是否均勻受壓。其方法是給試樣加上少許壓力，觀測(cè)各應(yīng)變值是否接近，如縱向應(yīng)變相差較大，應(yīng)重新調(diào)整試件。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 軸向應(yīng)變應(yīng)力彈性模量×103軸向應(yīng)變應(yīng)力彈性模量×103-1250.417-128630.492-25160.640-135660.489-41220.537-143700.490-44240.545-151720.477-47260.553-158750.475-63340.540-164780.476-86440.512-168800.476-99500.505-173830.480-111550.495-178850.478