巖石力學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)書

PAGE《巖石力學(xué)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（水工專業(yè)）郭敏霞李元婷編寫

西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院

2011年

12月目錄第一章巖石抗拉強(qiáng)度試驗(yàn) 11.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原?11.2試樣制備、使用儀器及材料 11.3實(shí)驗(yàn)步驟 11.4實(shí)驗(yàn)過程原始記錄、成果及分析 1第二章巖石變形試驗(yàn) 22.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原?22.2試樣制備、使用儀器及材料 22.3實(shí)驗(yàn)步驟 22.4實(shí)驗(yàn)過程原始記錄、成果及分析 2參考文獻(xiàn) 4第一章巖石抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理抗拉?qiáng)度試驗(yàn)采用劈裂法，適用于能制成規(guī)則試件的各類巖石。劈裂法是在圓柱體試樣的直徑方向上，施加相對的線性荷載，使之沿試樣直徑方向破壞的試驗(yàn)，間接測定巖石的抗拉強(qiáng)度。1.2試樣制備、使用儀器及材料試件應(yīng)符合下列要求：（1）圓柱體試件的直徑宜為48～54mm，試件的厚度宜為直徑的0.5～1.0倍，并應(yīng)大于巖石的最大顆粒的10倍。（2）其他應(yīng)符合實(shí)驗(yàn)四的要求。主要儀器包括：（1）鉆石機(jī)、鋸石機(jī)、磨石機(jī)、車床等。（2）測量平臺(tái)。（3）材料試驗(yàn)機(jī)。1.3實(shí)驗(yàn)步驟（1）通過試件直徑的兩端，沿軸線方向劃兩條相互平行的加載基線。將兩根墊條沿加載基線，固定在試件的兩端。（2）將試件置于試驗(yàn)機(jī)承壓板中心，調(diào)整球形座，使試件均勻受荷，并使墊條與試件在同一加荷軸線上。（3）以每秒0.3～0.5MPa的速度加荷直至破壞。（4）記錄破壞荷載及加荷過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象，并對破壞后的試件進(jìn)行描述。1.4實(shí)驗(yàn)過程原始記錄、成果及分析巖石抗拉強(qiáng)度按下式進(jìn)行計(jì)算：（1）式中Rt—巖石的抗拉強(qiáng)度（kPa）Pmax—試樣破環(huán)時(shí)最大荷載值（kN）D—試樣直徑（m）L—試樣厚度（m）表1巖石抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)記錄計(jì)算表試樣編號巖石名稱含水狀態(tài)試樣尺寸破壞最大荷載（kN）單軸抗拉強(qiáng)度（kPa）平均值（kPa）平均厚度(mm)平均直徑（mm）備注描述試驗(yàn)破壞形態(tài)第二章巖石變形試驗(yàn)2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理在縱向壓力作用下測定試樣的縱向和橫向變形，然后計(jì)算巖石的彈性模量和泊松比。彈性模量是指縱向單軸壓縮應(yīng)力與縱向應(yīng)變之比。一般取單軸抗壓強(qiáng)度的50%作為應(yīng)力和該應(yīng)力下的縱向應(yīng)變值進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)需要也可以確定任何應(yīng)力下的彈性模量。泊松比是橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比，一般取單軸抗壓強(qiáng)度的50%時(shí)的橫向應(yīng)變值和縱向應(yīng)變值計(jì)算。根據(jù)需要也可以確定任何應(yīng)力下的泊松比。根據(jù)巖樣的含水狀態(tài)，按照規(guī)程的規(guī)定可測出巖石試樣烘干狀態(tài)下和飽和狀態(tài)下巖石的彈性模量和泊松比。應(yīng)注意的是當(dāng)用電阻片測定變形時(shí)，應(yīng)在試樣飽和之前對電阻片進(jìn)行防潮處理。2.2試樣制備、使用儀器及材料采用鉆石機(jī)、鋸石機(jī)、磨石機(jī)等制樣設(shè)備取出圓柱體巖芯在室內(nèi)進(jìn)行加工，試樣加工精度和尺寸要滿足下列要求：試樣直徑為50mm，直徑誤差不得超過1mm。高度為100mm，高度誤差不得超過3mm。兩端面的不平行度，最大不超過0.05mm，端面應(yīng)垂直于試樣軸線，最大偏差不超過0.25°，在鉆、切、磨制試樣過程中，不允許有人為裂隙出現(xiàn)。量測試樣尺寸，檢查試樣加工精度，并記錄試樣加工過程中的缺陷，要求量測準(zhǔn)確至試驗(yàn)前要對巖石的顏色、結(jié)構(gòu)、礦物成分、顆粒大小、膠結(jié)物性質(zhì)等特征進(jìn)行描述，并記述受載方向與層理、片理及節(jié)理裂隙之間的關(guān)系，節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及其分布。2.3實(shí)驗(yàn)步驟試驗(yàn)用壓力機(jī)應(yīng)能連續(xù)加載且沒有沖擊，具有足夠的噸位，并在總噸位的10%～90%之間進(jìn)行試驗(yàn)，壓力機(jī)的承壓板，必須具有足夠的剛度，壓力機(jī)還須具有球形座，板面須平整光滑，試樣上下兩端加的輔助承壓板直徑不小于試樣直徑，且也不宜大于試樣直徑的兩倍，并有足夠的剛度，板面須平整光滑。壓力計(jì)應(yīng)符合國家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。2.4實(shí)驗(yàn)過程原始記錄、成果及分析（1）彈性模量按下式進(jìn)行計(jì)算：（2）式中E50—彈性模量（kPa）σ50—相應(yīng)于抗壓強(qiáng)度50%的應(yīng)力值（kPa）ε50—應(yīng)力為抗壓強(qiáng)度50%時(shí)的縱向應(yīng)變值。（2）泊松比按下式進(jìn)行計(jì)算：（3）式中μ—泊松比；εd50—應(yīng)力為抗壓強(qiáng)度50%時(shí)的橫向應(yīng)變值；εl50—應(yīng)力為抗壓強(qiáng)度50%時(shí)的縱向應(yīng)變值。表2巖石變形試驗(yàn)記錄計(jì)算表試樣編號巖石名稱含水狀態(tài)試樣尺寸縱向荷載(kN)縱向應(yīng)力(kPa)縱向應(yīng)變值(εd50)橫向應(yīng)變值（εd50）彈性模量（kPa）泊松比平均厚度(mm)平均直徑(mm)1片2片平均3片4片平均試件描述備注參考文獻(xiàn)專著：[1