钙质砂物理力学性质试验中的一些问题
岩石力学与工程学报
CHINESE JOURNAL OF ROCK
MECHANICS
AND ENGINEERING
1999年 第18卷 第2期 Volume18 No.2 1999
钙质砂物理力学性质试验中的几个问题*
刘崇权 汪 稔 吴新生
摘要 钙质砂微观结构和变形机理与陆源砂不同，需采用适用于其特征的试验技术。对钙质砂的土粒比重、孔隙比的测量方法、三轴剪切制样技术、颗粒破碎的评价及强度取值方法进行了探讨。
关键词 钙质砂, 物理力学性质试验
分类号 TU411.3
SOME PROBLEMS FOR THE TESTS OF PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES OF CALCAREOUS SAND
Liu Chongquan1 Wang Ren1 Wu Xinsheng2
(1Institute of Rock and Soil Mechanics, The Chinese Acad emy of Sciences, Wuhan
430071)
(2Long gang Real Estate Compary, Shenzhen 518000)
Abstract The micro-structure and mechanism of deformation of calcareous sand are different from that of terrogenious sand. It is necessary to use new experiment technique to fit its characters. The methods are disscussed for measuring grain specific gravity and void ratio, preparing sample for triaxial test, evaluating particle crushing and estimating soil strength.
Key words calcareous sand, tests of physico-mechanical properties
1 前 言
钙质砂是一种含CaCo3达50%以上的海洋生物成因的特殊土。钙质砂从微观结构上看，棱角度高，粒间孔隙度大，有内孔隙，这些内孔隙或相互联通，或成为盲孔，使常规试样饱和技术很难达到95%以上的饱和度。又由于矿物硬度低，颗粒粗糙度大，使试样在加载剪切过程中，颗粒破碎与剪胀耦合作用，表现出特殊的应力-应变关系及强度特征。为了对其物理力学性质进行详细的研究，必须有一整套适用于其特性的试验技术。本文对钙质砂的土粒比重、孔隙比的测量方法、三轴剪切制样技术、颗粒破碎的评价及强度取值方法进行了探讨。
2 物理性质试验
2.1 土粒比重
通常测试土粒比重的方法有比重瓶法、浮称法、虹吸筒法。《土工试验方法标准》(GBJ123～88)规定：粒径＜5.0mm的土采用比重瓶法；粒径≥5.00mm的土，其中＞20mm的颗粒含量＜10%时，采用浮称法；粒径≥5.0mm的土，其中粒径为20mm的土的含量≥总土质量的10%时，采用虹吸筒法。表1是各种方法测得钙质砂的土粒比重。
表1 土粒比重测试统计表
Table 1 Stastics table of measured grain gravity ratio
测试方法比重G s/g.cm-3
比重瓶法纯水作液体 2.80
2.73煤油作液体
浮称法 2.53～2.71
虹吸筒法 2.25～2.33
当颗粒粒径较大时，在比重瓶法中，制样过程中需经砂浴煮沸，并用真空抽气法排气，这有利于液体浸入颗粒内孔隙。而在浮称法和虹吸筒法中则只是浸水一昼夜。其内孔隙在无压力条件下液体很难浸入，这导致测得的土粒排水体积偏大，G s值偏低。
由于颗粒表面含有易溶盐，用纯水作液体时，盐类全部或部分溶于水中，使瓶、水、土总质量增大，因而引起所测G s值偏大。而煤油作液体时可避免这种情形。
为了进一步验证测试G s值的可靠性，用上述两种方法测得的G s值计算孔隙比与实测孔隙比进行对比，如表2所列。
表2 孔隙比实测值与计算值比较
Table 2 Comparison of measured and calaculated pore ratio
实测e
计 算 孔 隙 比
G s=2.80g.cm-3误差/%G s=2.73g.cm-3误差/%
1.162 1.3213.6 1.268.4 1.014 1.30528.7 1.2472
2.9 1.08 1.28318.8 1.1778.98 1.221 1.258
3.0 1.202-1.56 1.213 1.318.0 1.252 3.2 1.20 1.319.2 1.254
4.5 1.117 1.35221.0 1.2931
5.8 1.231 1.304 5.9 1.247 1.3
1.212 1.3188.7 1.260 4.0
注：本表中孔隙比的实测值为三轴试验试样饱和度达95%以上后，根据试样排水量及
烘干后失水量算出。
从表2中可看出，G s=2.73时，实测值与计算值较为吻合。故在测量土粒比重时，一般推荐采用煤油作液体的比重瓶法，通常可取G s=2.73作经验值。
2.2 相对密度
现行国家规范中用振动与锤击联合使用的方法测试最大、最小孔隙比，进而得到土的相对密度。但由于钙质砂易碎，锤击过程中会改变颗粒级配，使测试结果失真。因此，在测试过程中只用振动叉振动，直至体积不再改变为止。试验测得钙质砂孔隙比为0.8～2.97之间，这显然比普通石英砂的值高了许多。
3 力学性质试验
通常的力学试验中，一般做单轴压缩、直剪、三轴排水剪等试验。
对力学性质试验而言，最重要的是三轴剪切过程中的制样和饱和。通过试验，采用干砂制样，再辅以多种饱和方法联合饱和，使备样、饱和过程可在4～6h完成，且饱和度都达95%以上。其主要过程为：先用二氧化碳冲洗底座，在底座上放置透水石和滤纸一层，然后，装上击实筒和橡皮膜(视有效围压大小使用一层或多层橡皮膜)，将干砂撒在三轴试样制样筒内，用木柄轻按砂面，同时，在击实筒外敲击振动，直至要求的干密度。放入滤纸和透水石装上试样帽，扎紧橡皮膜。试样加一小的负压，以维持试样直立，小心拆去击实筒，按国标要求测量试样直径和高度。若需加2个以上橡皮膜，则在测量直径前不装试样帽，仅在透水石上扎紧第一层橡皮膜，再将第二层橡皮膜装在承膜筒上，小心地套在试样外。然后重新套上击实筒，以保护试样，减少扰动，最后装上试样帽，重新施加负压使其直立。
装上压力室，向室内充水至满，利用加压装置施加很小的围压，一般为10～
20kPa，将高压钢瓶中的二氧化碳经过两级减压(纯度99%以上)至2～10kPa，经试样底座中心小孔通入试样，再从排水管顶端溢出，其目的是用二氧化碳置换试样中的空气，时间为15min，然后关闭进气阀，二氧化碳冲洗完毕。打开进水阀，让水从试样底部中心孔进入样中，进行水头饱和，时间为30～45min。经测定，这两个阶段以后，试样B值(孔隙水压力系数)只有0.6～0.8，远不能达到试验要求。其后施加反压饱和，则可使试样饱和度达98%以上。反压采取分级施加。在此过程中，保持围压大于反压
20kPa以上，以防止试样可能因膨胀而破坏结构，且该差值在施加反力过程中保持常数，每级反压力取50kPa，施加时逐级缓慢施加，在施加反力时不允许试样体积变化或出现附加有效应力，每一级压力需待试样内孔压充分均匀后再施加下一级反压。孔压稳定标准采用孔压消散为零，且水不再流入试样中为止。反压约10min一级。每级反压施加后，测B值，B=(Δu)/(Δσ3)，(Δu为施加反压后的孔隙水压力增量，Δσ3为本级施加的反压力)，当B＞0.95时，说明饱和度已达98%以上，可终止饱和，否则需继续施加反压。一般只需施加二、三级反压即可满足要求，一般不超过四级。
在B值大于0.95时，饱和过程结束，制样完毕。
试验中，要求B值≥0.95。此时饱和度S r可达98%以上。实际上达到饱和所需施加的反压值可由下式估算：
式中：u0——所需施压的反压力/kPa；
u a——大气压力为1.013×102kPa；
h——亨利系数(即空气溶解系数，20℃时为0.02)；
S0——加反压前起始饱和度/%；
S f——最后饱和度/%。
从上式看出提高试样初始饱和度对于降低反压值的意义。一般经过二氧化碳与水头饱和后，B值大于0.8，此时S r值已经已大于90%后，代入(1)式，反压值在200kPa以内，即能达到要求。在B值大到0.95后，保持反压值1h以上，以利于空气的进一步溶解和调整。
4 颗粒破碎的评价
颗粒破碎是一个与粒径、级配、颗粒形状、有效应力状态、有效应力路径、孔隙比、颗粒硬度及含水量有关的复杂过程。颗粒破碎最明显的表现是试验前后级配曲线的变化，因此，许多研究者把试验前后颗分曲线上某一几何点的变化，如D10，D15等作为颗粒破碎的衡量指标。文［1］中全面考虑了颗分曲线，以试验前后颗分曲线与D=0.074竖线三条线所包围的面积为总破碎B t，而将试验前颗分曲线与D=0.074竖线所围的面积为破碎势B p, 从而定义相对破碎B r(图1)：
Hardin的研究表明，B r在其他条件不变，只有颗粒级配为一变量时是与级配无关的量，为一常数。试验表明，对钙质砂而言，B r也是一个与级配无关的量，且与应力、应变、塑性功等标志剪切过程的物理量有相关关系。可以将B r作为评价颗粒破碎的指标，讨论颗粒破碎的一些问题。
(a) B p的定义
(b) B t的定义
图1 B r的定义
Fig.1 Definition of B r
5 钙质砂的强度
由于钙质土地区既有建于岛礁之上的国防及工农业建筑，也有水下几十米甚至上百米水深的海洋平台、海底管线等，需要研究从低压到高压水平的强度特性。图2所示为典型钙质砂三轴固结排水剪应力-应变曲线，可见在低围压下(如σ1=0.2MPa,
σ3=0.1MPa)应力-应变曲线有峰值，剪切中体积增加。在高压下(如σ1=1.0MPa,
σ3=2.5MPa)，应力-应变曲线没有明显峰值出现， 而剪切过程中体积减小。图3是按《土工试验方法标准》(GBJ123-88)规定在三轴试验中对有峰值时取峰值点为破坏点，对峰值不明显时取ε1=15%时作为破坏点得到的强度包线，可见其呈明显的非线性特征，随围压增高，曲线斜率减小 。
图2 典型三轴固结排水剪σ1-σ3～ε1-εv曲线
Fig.2 The σ1-σ3～ε1-εv curve of typical
triaxial consolidated shear tests
图3 摩尔-库仑强度包线
Fig.3 Mohr-Coulomb strength envelope
从σ3=1.0，1.5，2.0MPa的卸载再加载曲线可看出，剪应变以塑性应变为主。试样在加载后会产生连续的塑性变形，在变形足够大时，即使尚未达到应力强度破坏值，变形已使结构物不能正常工作了。因此，强度取值时不仅要考虑应力，还要考虑变形是否满足要求，即将根据结构物的工作状态来确定砂土的强度取值范围。对于钙质砂的强度取值，应实行应力和变形双项控制取值，且应采用变形条件优先。也就是说，根据结构物的允许变形条件，如它大于应力强度峰值对应的应变，则取应力峰值作为强度，反之取该应变所对应的应力值作为强度。
6 结 论
(1) 钙质砂土粒比重宜用以煤油作液体的比重瓶法测定，其一般值为2.73左右。
(2) 钙质砂在三轴剪切试验中采用干砂制样，二氧化碳冲洗，水头饱和、反压饱和联合饱和方法，可使备样和饱和样过程很快完成。
(3) 钙质砂颗粒破碎的评价可用B r作为指标。
(4) 钙质砂强度取值中应综合考虑应力与变形，且变形条件优先的取值方法。
(5) 钙质砂的三轴排水剪破坏包线为非线性曲线，φ值随围压增高而降低。
* “九五”国家科技攻关项目(97-926-03-02)。
作者简介：男，27岁，1994年毕业于中国地质大学水文地质与工程地质系岩土工程专业，现为博士生，主要从事特殊土土力学、海洋土力学方面的研究工作。
作者单位：刘崇权 汪 稔(中国科学院武汉岩土力学研究所 武汉 430071)
吴新生(深圳市龙岗房地产开发公司 深圳 518000)
参考文献
1 Hardin B O. Crushing of soil particles. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 1995, 111 (10)：1177～1192
2 刘崇权，汪 稔. 钙质砂物理力学性质初探. 岩土力学，1998，9(1)：32～37
1998年5月12日收到初稿，1998年7月15日收到修改稿。
钙质砂物理力学性质试验中的几个问题
作者：刘崇权， 汪稔， 吴新生， Liu Chongquan， Wang Ren， Wu Xinsheng
作者单位：刘崇权,汪稔,Liu Chongquan,Wang Ren(中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉,430071)， 吴新生,Wu
Xinsheng(深圳市龙岗房地产开发公司,深圳,518000)
刊名：
岩石力学与工程学报
英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND ENGINEERING
年，卷(期)：1999,18(2)
被引用次数：5次
参考文献(2条)
1.Hardin B O Crushing of soil particles 1995(10)
2.刘崇权;汪稔钙质砂物理力学性质初探 1998(01)
引证文献(5条)
1.孙吉主.汪稔钙质砂的耦合变形机制与本构关系探讨[期刊论文]-岩石力学与工程学报 2002(8)
2.刘崇权.单华刚.汪稔钙质土工程特性及其桩基工程[期刊论文]-岩石力学与工程学报 1999(3)
3.LI Neng-hui.QU Yi-rong.HE Wen-qin.CHEN Hui Study on Key Technology of Using Shell Sand as Backfill for Sea Reclamation [期刊论文]-中国海洋工程（英文版） 2005(4)
4.张家铭.蒋国盛.汪稔颗粒破碎及剪胀对钙质砂抗剪强度影响研究[期刊论文]-岩土力学 2009(7)
5.陈海洋钙质砂的内孔隙研究[学位论文]硕士 2005
本文链接：https://www.sodocs.net/doc/6314889728.html,/Periodical_yslxygcxb199902021.aspx
常用岩土材料参数和岩石物理力学性质一览表
(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下： ) 21(3ν-= E K ) 1(2ν+= E G （7.2） 当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。 表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1 土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要5 中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3
流体弹性特性——用于地下水分析的模型涉及到不可压缩的土粒时用到水的体积模量K f ，如果土粒是可压缩的，则要用到比奥模量M 。纯净水在室温情况下的K f 值是2 Gpa 。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或是求初始孔隙压力的分布状态（见理论篇第三章流体-固体相互作用分析），则尽量要用比较低的K f ，不用折减。这是由于对于大的K f 流动时间步长很小，并且，力学收敛性也较差。在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,? tf 与孔隙度n ，渗透系数k 以及K f 有如下关系： ' f f k K n t ∝ ? （7.3） 对于可变形流体（多数课本中都是将流体设定为不可压缩的）我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。 f 'K n m k C + = νν （7.4） 其中 3 /4G K 1 m += ν f 'k k γ= 其中，' k ——FLAC 3D 使用的渗透系数 k ——渗透系数，单位和速度单位一样（如米/秒） f γ——水的单位重量 考虑到固结时间常量与νC 成比例，我么可以将K f 的值从其实际值（Pa 9 102?）减少，利用上面得表达式看看其产生的误差。 流动体积模量还会影响无流动但是有空隙压力产生的模型的收敛速率（见1.7节流动与力学的相互作用）。如果K f 是一个通过比较机械模型得到的值，则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果K f 远比k 大，则压缩过程就慢，但是一般有可能K f 对其影响很小。例如在土体中，孔隙水中还会包含一些尚未溶解的空气，从而明显的使体积模量减小。 在无流动情况下，饱和体积模量为： n K K K f u + = （7.5） 不排水的泊松比为：
水泥物理力学性能试验试题
工程质量检测人员考核参考题 水泥物理力学性能部分 姓名：单位：准考证号: 一、名词解释 1.什么是普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥？ 2.什么是水泥的比表面积？它的单位如何表示？ 二、填空题 1、硅酸盐水泥的基本组成材料包括水泥熟料、( 石膏 )、混合材料等。 2、硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称Ⅰ类硅酸盐水泥，代号P·I。在硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量5％的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为( Ⅱ型 )硅酸盐水泥，代号（ P·Ⅱ）。 3、硅酸盐系的水泥根据掺加混合材料的数量和种类不同。主要分为以下六个品种，分别是：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、（火山灰）硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、（复合）硅酸盐水泥。 4．水泥取样要有代表性，可连续取，亦可从（ 20 ）个以上不同部位取等量样品。 5. 水泥试验筛必须经常保持洁净、筛孔畅通，使用（ 10 ）次后要进行清洗。 6. 水泥的比表面积试样准备要求为：将110±5℃下烘干并在干燥器中冷却到室温的标准试样，倒入100ml的密闭瓶中，用力摇动 ( 2 ) min, 将结块成团的试样震碎，使试样松散。静置( 2 ) min后, 打开瓶盖，轻轻搅拌，使在松散过程中落到表面的细粉分布到整个试样中。 7. 标准稠度用水量测定有两种方法：（标准）法、代用法。 8. 水泥试体成型试验室的温度应保持在（ 20±2 ）℃，相对湿度应不低于( 50 )%。试体带模养护的养护箱或雾室温度应保持在（ 20±1 ）℃，相对湿度应不低于( 90 )%。试体养护池水温度应保持在（ 20±1 ）℃范围内。 9. 水泥抗压试体的六个测定值中，如有一个超出六个平均值的（±10 ）%，就应剔除这个结果，而以剩下五个的平均数为结果。如果五个测定值中再有超过它们平均数（±10 ）%的，则此组结果作废。 10. 胶砂搅拌机的叶片与锅之间的间隙，是指叶片与锅壁（最近）的距离，应（每月）检查一次。 三、选择题 1.普通硅酸盐水泥中掺加非活性混合材料的最大掺量不得超过水泥的质量( B )。 A. 5% B.10% C.12% 2、代号为P·C的硅酸盐水泥是( B )。 A.矿渣硅酸盐水泥 B复合硅酸盐水泥C火山灰硅酸盐水泥 3. 金属框筛、铜丝网筛清洗时应用（ C ）。 A. 弱酸浸泡 B. 肥皂液 C. 专用清洗剂 4. 水泥细度测定的结果发生争议时，以（ C ）为准。 A. 水筛法 B. 手工筛法 C. 负压筛法 5. 下列哪条中的任一项指标不符合标准规定时为废品水泥（ C ）？ A. 安定性、初凝时间、强度、氧化镁 B. 安定性、初凝时间、强度、三氧化硫 C. 安定性、初凝时间、氧化镁、三氧化硫 6. 下列哪条中的任一项指标不符合标准规定时为不合格水泥（ B ）？ A. 细度、终凝时间、强度、氧化镁 B. 细度、终凝时间、强度、混合物掺加量
水泥物理力学性能试题及答案
水泥物理力学性能试验试题 一）填空题 1、水泥取样可连续取，亦可从（20）个以上不同部位取等量样品，总量至少（12Kg） 2、水泥胶砂试块质量比，水泥：ISO标准砂：水等于（1 : 3 : 0.5 ） 3、水泥胶砂强度试验方法采用尺寸（40mm*40mm*160n）m棱柱体试块的水泥抗压强度和抗折强度 4、达到试验龄期时将试块从水中取出用潮湿棉布覆盖先进行（抗折强度）试验，折断后每截再进行（抗压强度）试验 5、试验室室内空气（温度）和（相对湿度）以及养护池水的（水温）在工作期间每天至少记录一次 6、养护箱的温度与相对湿度至少每4h 记录一次，在自动控制的情况下记录次数酌情减至一天记录（二次）。 7、水泥胶砂振实台为了防止外部振动影响振实效果，需要在整个混凝土基座下放一层厚约 （5mm）天然橡胶弹性衬垫。 8、水泥抗折试验以（50±10N/S ）的速率均匀加荷，直至破坏。 9、制备胶砂后立即进行成型。用勺子将胶砂分（二层）装入试模，装第一层时，每个槽约放 300g，用大播料器垂直模套顶部沿着每个槽来回一次播平，接着振实（60 ）次。再装入第二层，用小播料器播平，再振实（60）次。 10、试体龄期是从（水泥加水搅拌）开始试验时算起。 11、雷氏夹受力弹性应符合要求。当一根指针的根部先悬挂在尼龙丝上，另一根指针的根部再挂上（300g）质量的砝码时，两根指针针尖的距离增加应在（17.5 ± 2.5mm）范围内，并且去掉砝码后针尖的距离能恢复至挂砝码前的状态。 12、由（水泥全部加入水中）至终凝状态的时间为水泥的初凝时间，用什么单位（min ）表示。 13、水泥安定性试验每个样品需成型（两）个试件 14、当两个试件煮后增加距离（C-A）的平均值大于（5.0）mm寸，应用同一样品立即重做一次试验，以复检结果为准
常用的岩土和岩石物理力学参数
(E, ν) 与(K, G)的转换关系如下: ) 21(3ν-= E K ) 1(2ν+= E G (7、2) 当ν值接近0、5的时候不能盲目的使用公式3、5,因为计算的K 值将会非常的高,偏离实际值很多。最好就是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计),然后再用K 与ν来计算G 值。 表7、1与7、2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性(实验室值)(Goodman,1980) 表7、1 土的弹性特性值(实验室值)(Das,1980) 表7、2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况,横切各向同性弹性模型需要5中弹性常量:E 1, E 3, ν12,ν13与G 13;正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13与G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或就是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度与空间参数来表示的弹性常数的公式。表3、7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数(实验室) 表7、3
K f ,如果土粒就是可压缩的,则要用到比奥模量M 。纯净水在室温情况下的K f 值就是2 Gpa 。其取值依赖于分析的目的。分析稳态流动或就是求初始孔隙压力的分布状态(见理论篇第三章流体-固体相互作用分析),则尽量要用比较低的K f ,不用折减。这就是由于对于大的K f 流动时间步长很小,并且,力学收敛性也较差。在FLAC 3D 中用到的流动时间步长,? tf 与孔隙度n,渗透系数k 以及K f 有如下关系: ' f f k K n t ∝ ? (7、3) 对于可变形流体(多数课本中都就是将流体设定为不可压缩的)我们可以通过获得的固结系数νC 来决定改变K f 的结果。 f 'K n m k C + = νν (7、4) 其中 3 /4G K 1 m += ν f 'k k γ= 其中,' k ——FLAC 3D 使用的渗透系数 k ——渗透系数,单位与速度单位一样(如米/秒) f γ——水的单位重量 考虑到固结时间常量与νC 成比例,我么可以将K f 的值从其实际值(Pa 9 102?)减少,利用上面得表达式瞧瞧其产生的误差。 流动体积模量还会影响无流动但就是有空隙压力产生的模型的收敛速率(见1、7节流动与力学的相互作用)。如果K f 就是一个通过比较机械模型得到的值,则由于机械变形将会产生孔隙压力。如果K f 远比k 大,则压缩过程就慢,但就是一般有可能K f 对其影响很小。例如在土体中,孔隙水中还会包含一些尚未溶解的空气,从而明显的使体积模量减小。 在无流动情况下,饱与体积模量为: n K K K f u + = (7、5) 不排水的泊松比为: ） G 3K (22G 3K u u u +-= ν (7、6) 这些值应该与排水常量k 与ν作比较,来估计压缩的效果。重要的就是,在FLAC 3D 中,
岩石力学研究进展报告
岩石力学研究新进展报告 姓名：XXX 学号：XXXXXXXX 专业：岩土工程
岩石力学研究新进展报告 1 引言 时光如白驹过隙，一学期的《XXXXX》课程在不知不觉间结课了。这一学期的学习，使我在岩石力学方面有了很大的启发，特别是分形理论在岩石力学中的应用令我神往。下面我对岩石力学研究的新进展做简要报告。 岩石力学可以作为固体力学的一个新分支，用以研究岩石材料的力学性能和岩石工程的特殊设计方法。岩石力学经过近50年的发展，在土木工程、水利工程、采矿工程、石油工程、国防工程等领域都得到了广泛的应用，随着科学技术的进步，岩石力学涉及的领域会进一步扩大。岩石力学是一门内涵深，工程实践性强的发展中学科。岩石力学面对的是“数据有限”的问题，输入给模型的基本参数很难确定，而且没有多少对过程（特别是非线性工程）的演化提供信息的测试手段。另一方面，对岩体的破坏机体还不能准确的解释。岩石力学所涉及的力学问题是多场（应力场、温度场、渗流场、甚至还存在电磁场等)、多相（固、液、气）影响下的地质构造和工程构造相互作用的耦合问题。这就表明，工程岩体的变形破坏特征是极为复杂的，其大多数是高度非线性的。目前，岩石力学的许多数学模型是不准确和不完整的，可以广泛接受和适用的概化模型并不多。基于此，近年来，多种数值方法、细观力学、断裂与损伤力学、系统科学、分形理论、块体理论等在岩石力学中的应用以及各种人工智能、神经网络、遗传算法、进化算法、非确定性数学等域岩石力学的交叉学科的兴起，为我们提供了全新和有效的思维方式和研究方法，更能激发研究者的创新精神，这也为突破岩石力学的确定性研究方法提供了强有力的理论基础[1]。 本报告主要对分形岩石力学、块体岩石力学、断裂与损伤岩石力学和岩石细观力学四部分的研究新进展做简要报告。由于时间和精力有限（最近导师安排的任务非常多，而且要准备英语和政治期末考试），每部分内容除第一大段的研究新进展综述外，只对近几年的三篇比较好的文献做分析说明，包括两篇中文学术论文和一篇外文学术论文，这12篇学术论文我都比较仔细的看了。以后若有机会和时间，我会在导师和各位老师同学的不吝赐教下，努力做岩石力学的创新性研究，届时会在文献综述部分查阅和介绍更多最新以及更优秀的文献。 2 分形岩石力学 从古至今，岩石已成为人们熟知的工程材料，它是由矿物晶粒、胶结物质和大量各种不同阶次、不规则分布的裂隙、薄弱夹层等缺陷构成，是一种成分和结构高度复杂的孔隙体。岩石力学经过近50年的发展，人们尝试用各种数学力学方法研究和描述岩石复杂的自然结构性状和物理力学性质，提出了多种岩石力学分析和计算方法，为解决实际工程中的岩石力学问题创造了条件。19世纪70年代Mandelbrot创立分形几何学，提出了一种定量研究和描述自然界中极不规则且看似无序的复杂结构、现象或行为的新方法，从此分形几何学广泛地应用于自然科学研究的各个领域，并且在经济学等社会科学也有很巧妙的应用。19世纪80年代，分形几何学开始应用于岩石力学研究，开始形成分形岩石力学这一门新兴交叉学科。人们逐渐发现岩石力学领域中的分形现象相当普遍，不仅岩石的自然结构性状、缺陷几何形态、分布以及地质结构产状、断层几何形态、分布都观察到分形特征或分形结构，而且岩石体强度、变形、破断力学行为以及能量耗
水泥物理力学性能试题及答案
水泥物理力学性能试验试题 （一）填空题 1、水泥取样可连续取,亦可从(20)个以上不同部位取等量样品,总量至少(12Kg) 2、水泥胶砂试块质量比,水泥:ISO标准砂:水等于( 1 : 3 : 0、5 ) 3、水泥胶砂强度试验方法采用尺寸(40mm*40mm*160mm )棱柱体试块的水泥抗压强度与抗折强度 4、达到试验龄期时将试块从水中取出用潮湿棉布覆盖先进行( 抗折强度)试验,折断后每截再进行(抗压强度)试验 5、试验室室内空气( 温度)与( 相对湿度)以及养护池水的( 水温 )在工作期间每天至少记录一次 6、养护箱的温度与相对湿度至少每4h记录一次,在自动控制的情况下记录次数酌情减至一天记录(二次)。 7、水泥胶砂振实台为了防止外部振动影响振实效果,需要在整个混凝土基座下放一层厚约( 5mm)天然橡胶弹性衬垫。 8、水泥抗折试验以( 50±10N/S )的速率均匀加荷,直至破坏。 9、制备胶砂后立即进行成型。用勺子将胶砂分(二层 )装入试模,装第一层时,每个槽约放300g,用大播料器垂直模套顶部沿着每个槽来回一次播平,接着振实(60)次。再装入第二层,用小播料器播平,再振实(60)次。 10、试体龄期就是从( 水泥加水搅拌)开始试验时算起。 11、雷氏夹受力弹性应符合要求。当一根指针的根部先悬挂在尼龙丝上,另一根指针的根部再挂上( 300g)质量的砝码时,两根指针针尖的距离增加应在(17、5±2、5mm)范围内,并且去掉砝码后针尖的距离能恢复至挂砝码前的状态。 12、由( 水泥全部加入水中)至终凝状态的时间为水泥的初凝时间,用什么单位( min)表示。 13、水泥安定性试验每个样品需成型( 两)个试件 14、当两个试件煮后增加距离(C-A)的平均值大于(5、0)mm时,应用同一样品立即重做一次试验,
岩石力学试验报告-2010
长沙理工大学 岩石力学试验报告 年级班号姓名同组姓名实验日期月日理论课教师：指导教师签字：批阅教师签字： 实验一 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七
试验一、岩石单向抗压强度的测定 一、试验的目的： 测定岩石的单轴抗压强度Rc。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，即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。 本次试验主要测定天然状态下试样的单轴抗压强度。 二、试样制备： 1、试料可用钻孔岩心或坑槽探中采取的岩块。在取料和试样制备过程中，不允许人为裂隙出现。 2、本次试验采用圆柱体作为标准试样，直径为5cm，允许变化范围为4.8～5.4cm，高度为10cm，允许变化范围为9.5～10.5cm。 3、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，但高径之比宜为2.0～2.5。 4、制备试样时采用的冷却液，必须是洁净水，不许使用油液。 5、对于遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石，应采用干法制样。 6、试样数量：每组须制备3个。 7、试样制备的精度。 (1)在试样整个高度上，直径误差不得超过0.3mm。 (2)两端面的不平行度，最大不超过0.05mm。 (3)端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25。 三、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，风化程度，胶结物性质等特征。 2、节理裂隙的发育程度及其分布，并记述受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。 3、量测试样尺寸，检查试样加工精度，并记录试样加工过程中的缺陷。 试件压坏后，应描述其破坏方式。若发现异常现象，应对其进行描述和解释。 四、主要仪器设备：
岩石力学数值试验实验报告
岩石力学数值试验实验报告 姓名：郑周立学号： 1108010103 班级：采矿111班指导教师：左宇军 同组人：郑周立、周义现、胡斌、朱红伟、高言、 王坤 实验名称：圆孔对岩石力学性质影响的数值加载 试验 2014年5月16日
圆孔对岩石力学性质影响的数值加载试验 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。 3.通过操作端部效应对岩石力学性质影响的数值实验，了解每一步操作以及岩石破裂过程，最终完成实验得到结果。 二、实验原理: RFPA-2D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、 1、试样尺寸： 100mm*51mm 2、基元数: 100*51 3、应力分析模式: 平面应变 4、圆孔：半径10mm 5、加载方式：单轴压缩 6、加载条件：竖向位移加载 7、均质度m=2 8、加载量：每步0.002mm
9、实验内容： （1）、应力-应变曲线； （2）、强度； （3）、破坏模式 四、实验内容： (一)、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，单击确定第三步选择施加荷载模式... （二）实验结果 弹性模量图 第1步
第4步（开始破坏） 第7步（开始横向破坏） 第32步（彻底破坏） 第200步
最大剪应力图第1步
第4步（开始破坏） 第33步（彻底破坏） 第200步 最大主应力图
水泥物理力学性能试验试题(答案)
广西永正工程质量检测有限公司 一、水泥物理力学性能试验试题 姓名：员工编号：成绩： （一）填空题 1、六大通用水泥：硅酸盐水泥代号P·Ⅰ和 P·Ⅱ；普通硅酸盐水泥代号P·O；矿渣硅酸盐水泥代号P·S；火山灰质硅酸盐水泥代号P·P；粉煤灰硅酸盐水泥代号P·F；复合硅酸盐水泥代号P·C。 2、目前应用最新水泥细度检验方法国家标准号为GB/T1345-2005。 3、水泥试验筛每使用100次后需重新标定，水泥细度试验使用的天平最小分度值应不大于。 4、水泥细度试验时，80μm筛析试验称取试样25g，45μm筛析试验称取试样10g，筛析试验是负压范围4000～6000Pa，开动筛析仪连续筛析2min。 5、试验筛的清洗，每使用10次要进行清洗。 6、当SO2、MgO、初凝时间，安定性中有一项不符合要求，判定该批水泥为废品。不合格品包括：细度、终凝时间、混合掺量超标、强度不够、包装标志中水泥品种、强度等级生产者名称和出厂编号不全，还包括不溶物和烧失量。 7、细度：硅酸盐水泥比表面积>300m2/㎏,普通水泥80um方孔筛余不得超过%。凝结时间：六类水泥初凝都不得早于45min，终凝除硅酸盐水泥不得迟于，其他水泥不得迟于10h。 8、水泥物检（软炼）常规项目：标准稠度用水量、细度、安定性、凝结时间、胶砂强度。 9、试验室温温度（20±2）℃相对湿度≥50% 每一天记一次。每个养护池只养护同类型的水泥试件，不允许养护期间全部换水。 10、凝结时间：初凝时间判定（4±1）㎜，终凝时间㎜没有留下痕迹，临近初凝每隔5min测定一次临近终凝每隔15min测定一次。 11、安定性：雷氏夹法（标准法），雷氏夹安定性检验时应采用宽约10mm的小刀捣插，试件养护时间为24h±2h,沸煮时间为30min±5min ,恒沸时间为3h±5min。 12、安定性用试饼法试验时，以试饼无裂无弯曲判定是否合格，一个不合格则全部不合格。试件养
岩石力学试验报告
岩石力学实验指导书及实验报告 班级 姓名 山东科技大学土建学院实验中心编
目录 一、岩石比重的测定 二、岩石含水率的测定 三、岩石单轴抗压强度的测定 四、岩石单轴抗拉强度的测定 五、岩石凝聚力及内摩擦角的测定（抗剪强度 试验） 六、岩石变形参数的测定 七、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 g d 1 2-+= 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
水泥土物理力学性质试验研究
水泥土物理力学性质试验研究 Water soil physical and mechanical properties of the experimental research 摘要：基于山东省济菏高速公路软基加固试验资料的分析，探讨了水泥土的物理力学性能及其变化规律。结果表明，影响水泥土抗压强度的主要因素有水泥掺量、龄期和含水率，水泥土抗压强度随水泥掺量的增大而增大，两者呈幂函数关系，随龄期的增长而增大，随土样含水率的增加而迅速降低。其应力-应变关系呈非线性关系，表现为弹塑性材料的性质。另外水泥土的压缩系数随水泥掺量的增加而减小，变形模量、抗拉强度和抗剪强度都随抗压强度的增大而增大。 关键词：水泥土；强度；变形；水泥掺量；龄期；含水率 Abstract: based on the shandong province He highway has soft foundation reinforcement test data analysis, probes into the soil water of physical and mechanical performance and the changing laws. The results showed that soil water influence the compressive strength of cement content is the main factors, and moisture content of cement, water the compressive strength of the cement soil with the mixed quantity increases, both a power function relation between, along with the growth of the age increases with the increase of the moisture content of the soil sample lowers quickly. The nonlinear stress-strain relationship, for the performance of the elastic-plastic material properties. In addition of cement-treated soil cement mixed quantity compression coefficient with the increase and decrease, elastic modulus, tensile strength and shear strength as the compressive strength increases. Keywords: water soil; Strength; Deformation; Cement mixed quantity; ); Moisture content 1引言 济菏高速公路地处黄河下游东部黄泛冲积平原，沿线为第四纪覆盖区，出露地层主要为第四纪粉土、粘性土、砂土等，厚度150m-400m。根据野外地质钻探及室内土工试验等勘察资料综合分析，部分路段属于软土地基需进行加固处理，经多方案比较，决定采用水泥土搅拌法。水泥土搅拌法是加固软弱地基的一种新型技术，是以水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处就地将软土和水泥强制搅拌，利用水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基［1］。目前这项技术的发展仅经历三十年，无论从加固机理到设计计算方法或者施工工艺均存在有待完善的地方，有些还处于半理论半经验的状态，再加上施工的隐蔽性，因此对水泥土进行室内试验研究是保证地基加固效果的重要途径。本文结合济菏高速公路工程水泥土搅拌法软基加固实例，通过室内试验，探讨水泥土的物理力学性能及其变化规律，为高速公路软土地基加固提供理论依据。 1、Introduction
江苏省建设工程检测人员上岗证考试水泥物理力学性能B卷.doc
江苏省建设工程质量检测人员岗位合格证考核试卷 水泥物理力学性能 B 卷 （满分 100 分，时间 80 分钟） 姓名考试号单位 一、单项选择题（每题 1 分，共计 40 分） 1. 在进行水泥胶砂制备的各个搅拌阶段，时间误差应控制在内。 A、± 10s B、± 2s C、± 5s D、± 1s 2. 复合硅酸盐水泥的代号为。 A、P·O B、P·F C、P·P D、P·C 3. 测定水泥标准稠度用量水器精度为。 A、，精度为 1% B、，精度为 1% C、± D、，精度为 % 4. 水泥取样应具有代表性，可连续取样，亦可从20 个以上不同部位取等量样品。取样 品宜用取样器，总量不少于。 A、6kg B、12kg C、10kg D、20kg 5. 水泥抗压强度的计算应精确至。 A、1MPa B、 MPa C、 MPa D、5 MPa 6. 水泥胶砂流动度测定，应在内，完成跳动。 A、30s±1s、 25 次 B、25s±1s、 25 次 C、30s±1s、 30 次 D、25s±1s、 30 次 7. 普通硅酸盐水泥终凝时间不大于min 。 A、300 B、360 C、390 D、600 8. 标准法维卡仪，在测定水泥标准稠度、初凝、终凝时其滑动部分的总质量为。 A、280g±1g B、300g±1g C、320g±1g D、350g±1g 9. 硅酸盐水泥分个强度等级。 A、4 B、5 C、6 D、7
10. 标准稠度用水量和安定性按照进行检验。 A、GB/T1345-2011 B、GB/T1345-2005 C、GB/T1346-2011 D、GB/T1346-2005 11. 水泥试体成型试验室的温度应保持在，相对湿度应不低于 50%。 A、20℃± 2℃ B、20℃± 1℃ C、23℃± 2℃ D、23℃± 1℃ 12. 水泥试体带模养护的养护箱或雾室相对湿度不低于。 A、95% B、90% C、80% D、80% 13. 胶砂试件脱模后，养护期间，试体间距不得小于。 A、5mm B、10mm C、20mm D、50mm 14. 水泥凝结时间测定时，临近初凝时，每隔测定一次，临近终凝时间时，每隔 ________测定一次。 A、15min 30min B、10min 20min C、5min 15min D、5min 10min 15.GB/T 208-1994 中水泥密度两次测定结果之差不得超过g/cm 3。 A、B、 C、D、 16. P·Ⅰ型水泥的空隙率采用，P·Ⅱ型水泥的空隙率采用。 A、±，± B、±，± C、±，± D、±，± 17.GB/T 17671-1999 中规定，水泥：标准砂：水的比例为。 A、1:2: B、1:2:1 C、1:3: D、1:3:1 18. 对行星式水泥胶砂搅拌机描述错误的是。 A、应符合 JC/T 681-1997 的要求 B、搅拌锅和搅拌叶片应配对使用 C、叶片与锅之间的间隙为 3±1mm D、叶片与锅之间的间隙应每年检查一 次 19. 水泥胶砂成型时，金属模套壁与模型内壁应该重叠，超出内壁不应大于mm 。 A、B、1 C、D、2 20. 水泥胶砂抗压强度试验机的最大荷载以kN 为佳。 A、200～300 B、300～600 C、20～30 D、30～60 21. 当试验水泥取样至试验要保持以上时，应把它贮存在基本装满和密闭的容器 里，这个容器应不与水泥起反应。 A、24h B、48h C、72h D、8h
中南大学ANSYS上机实验报告
ANSYS上机实验报告 小组成员：郝梦迪、赵云、刘俊 一、实验目的和要求 本课程上机练习的目的是培养学生利用有限单元法的商业软件进行数值计算分析，重点是了解和熟悉ANSYS的操作界面和步骤，初步掌握利用ANSYS建立有限元模型，学习ANSYS分析实际工程问题的方法，并进行简单点后处理分析，识别和判断有限元分析结果的可靠性和准确性。 二、实验设备和软件 台式计算机，ANSYS10.0软件 三、基本步骤 1）建立实际工程问题的计算模型。实际的工程问题往往很复杂，需要采用适当的模型在计算精度和计算规模之间取得平衡。常用的建模方法包括：利用几何、载荷的对称性简化模型，建立等效模型。 2）选择适当的分析单元，确定材料参数。侧重考虑一下几个方面：是否多物理耦合问题，是否存在大变形，是否需要网格重划分。 3）前处理（Preprocessing）。前处理的主要工作内容如下：建立几何模型（Geometric Modeling），单元划分（Meshing）与网格控制，给定约束（Constraint）和载荷（Load）。在多数有限元软件中，不能指定参数的物理单位。用户在建模时，要确定力、长度、质量及派生量的物理单位。在建立有限元模型时，最好使用统一的物理单位，这样做不容易弄错计算结果的物理单位。建议选用kg，N，m，sec；常采用kg，N，mm，sec。 4）求解（Solution）。选择求解方法，设定相应的计算参数，如计算步长、迭代次数等。 5）后处理（Postprocessing）。后处理的目的在于确定计算模型是否合理、计算结果是否合理、提取计算结果。可视化方法（等值线、等值面、色块图）显
岩层实验报告
中国矿业大学矿业工程学院实验报告
《岩层控制》实验报告 实验一矿山岩体力学实验 注：包括岩石抗拉、抗压、抗剪三个内容。 岩石的抗拉强度试验 一、实验目的与要求 岩石在单轴拉伸载荷作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度。由于进行直接拉伸实验在准备试件方面要花费大量的人力、物力和时间，因此采用间接拉伸实验方法来测试岩石的抗拉强度。劈裂法是最基本的方法。 二、实验仪器 （1）钻石机或车床，锯石机，磨石机或磨床。 （2）劈裂法实验夹具，或直径2.0mm钢丝数根。 （3）游标卡尺（精度0.02mm），直角尺，水平检测台，百分表架和百分表。（4）材料实验机。 三、实验原理 图3-1显示的是在压应力作用下，沿圆盘直径y-y的应力分布图。在圆盘边缘处，沿y-y方向（σy）和垂直y-y（σx）方向均为压应力，而离开边缘后，沿y-y方向仍为压应力，但应力值比边缘处显著减少，并趋于平均化；垂直y-y方向变成拉应力。并在沿y-y的很长一段距离上呈均匀分布状态。虽然拉应力的值比压应力值低很多，但由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于x方向的拉应力而导致试件沿直径的劈裂破坏，破坏是从直径中心开始，然后向两端发展，反映了岩石的抗拉强度比抗压强度要低得多的事实。 χy r/R 0.5 -0.5x σyσx y 压缩拉伸应力值/MPa 160120804040 图3-1 劈裂实验应力分布示意图四、实验内容
(1) 了解试件的加工机具、检测机具，规程对精度的要求及检测方法； (2) 学会材料实验机的操作方法及拉压夹具的使用方法； (3) 学会间接测试岩石抗压强度及数据处理方法。 五、 实验步骤 （1） 测定前核对岩石名称和岩样编号，对试件颜色、颗粒、层理、裂隙、风 化程度、含水状态机加工过程中出现的问题进行描述，并填入记录表1-1内。 （2） 检查试件加工精度，测量试件尺寸，填入记录表内。 （3） 选择材料实验机度盘时，一般应满足下式：0.2 P 0< P max <0.8P 0 （4） 通过试件直径两端，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，用两侧夹持螺钉固定好试件，或用两根直径2.0mm 的钢丝放在加载基线上，钢丝间用橡皮筋固定。 （5） 把夹好试件的夹具或夹好钢丝的试件放入材料实验机的上、下承压板之间，使试件的中心线和材料实验机的中心线在一条直线上。 （6）开动材料实验机，施加数百牛载荷后，松开夹具两侧夹持螺钉，然后以0.03~0.05MPa/s 的速度加载，直至试件破坏。 （7）记录破坏载荷，对破坏后的试件进行摄影或描述。 六、 注意事项 （1） 记录试件的完整状态， （2） 选择合适的材料实验机及合适的实验机度盘值， （3） 夹具对试件的加载方向要与试件的轴线在一平面上， （4） 选择合适的加载速率。 七、 数据处理 表1-1 计算试件单向抗拉强度： R 1= 102?DL P π=5.98MPa 式中 R 1—试件的抗拉强度，MPa ； P —试件破坏载荷，kN; D —试件直径，cm; L —试件厚度，cm 。 八、误差分析 （1）试件自身各方面的影响； （2）系统误差；
水泥物理力学性能-复习资料
水泥物理力学性能-复习资料 1、水泥成型室温度应保持在20±2℃，相对湿度应为不低于50% ，养护箱或雾室温度应保持在 20±1℃，相对湿度应为不低于90% ，养护水温度（水泥胶砂强度试验中试体养池水温度）应为20±1℃。 2、水泥代号与名称：硅酸盐水泥——P2I（不掺加混合材料）、P2Ⅱ（加量不超过水泥质量5%石灰 石或粒化高炉矿渣混合材料）；普通硅酸盐水泥——P2O；矿渣硅酸可卡因水泥——P2s；火山灰质硅酸盐水泥——P2P；粉煤灰硅酸盐水泥——P2F；复合硅酸盐水泥——P2C。 3、硅酸盐水泥细度检验结果以比表面积表示，标准指标要求为大于300m/kg ，普通水泥细度检验 结果以筛网上所得筛余物的质量占试样原始质量的百分数（筛余百分数）表示，标准指标要求为不超过10.0% 。 4、氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合标准规定时，均为废品。 5、细度、终凝时间、不溶物和烧失量不符合标准规定，或混合材料掺加量超过最大限量和强度超过 低于商品强度等级指标，水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产省名称和出厂编号不全时，为不合格品。 6、试验室温湿度及养护水温度至少每1d 记录一次，养护箱温湿度至少每4h 记录一次，且每个养 护池只能养护同类型的水泥试件，水泥净浆量水器最小刻度为0.1ml ，精度1% ，水泥胶砂强度试验中，称量用天平精度为±1g ,用自动滴管加225ml水时，滴管精度应达到±1ml 。 7、24h龄期的试件，应在破型试验前20min 内脱模，24h 以上龄期的，在成型后20~24h 之间 脱模。 8、试件破型前15min 从水中取出，不同龄期强度试验时间允许偏差范围：24h±15min ; 48h±30min ；72h±45min ；7d±2h ；28d±8h . 9、水泥胶砂强度检验时，标准砂为中国ISO标准砂，配合比为：一份水泥、三份标准砂、半份水（灰 砂比：1：3 ，水灰比：0.5 ）。 10、用标准法测定标准稠度用水量时，以试杆沉入净浆并距底板6mm±1mm的水泥净浆为标准稠度 净浆；当试针沉至距底板4mm±1mm 时，为水泥达到初凝状态；当试针沉入试体0.5mm 时，为水泥达到终凝状态。由水泥全部加入水中至终凝状态的时间为水泥的终凝时间，用min 表示。 11、采用负压筛法测定水泥细度时，水泥应通过0.9mm方孔筛，用最大称量为100g ，分度值不 大于0.05g 的天平称取25g 试样，在负压为4000~6000Pa 条件下连续筛析2min 。 12、胶砂搅拌机叶与片与锅底，锅壁间的间隙为3±1mm 。 13、抗折强度试验加荷速度：50N/s±10N/s ；抗压强度试验加荷速度：2400N/s±200N/s 。 14、抗折强度以一组三个试件结果平均值作为试验结果，当三个强度值中，有超出平均值±10% 时， 应剔除后再取平均值作为试验结果。 15、抗压强度以一组三个棱柱体上得到的六个抗压强度测定值的算术平均值为试验结果，如其中六个 测定值中有一个超过平均值的±10% ，应剔除，取余下五个的平均值作为结果。如果余下五个测定值中，再有超过平均值的±10% ，结果作废。 16、各类水泥的技术要求。（GB175-1999，GB1344-1999） 17、用雷氏法（标准法）进行安定性试验时，应将净浆一次装满雷氏夹，用宽约10mm 的小刀插捣 数次，抹平，盖上玻璃板，立即移到养护箱养护24h±2h 。之后，取出试件测量雷氏夹指针 尖端间距离（精确到0.5mm），将试件放入沸煮箱水中试件架上，指针朝上，在30min±5min 内加热至沸，并恒沸180min±5min 。两个试件煮后增加的距离（C-A）平均值不大于 5.0mm 为合格。 当两个试件的（C-A）值相差超过 4.0mm 时，同一样品重做试验。再如此，则该水泥安定性不合格。
岩体力学实验..
岩体力学实验 一.实验目的 岩石单轴压缩是指岩石在单轴压缩条件下的强度、变形和破坏特征。通过该实验掌握岩石单轴压缩实验方法，学会岩石单轴抗压强度、弹性模量、泊松比的计算方法；了解岩石单轴压缩过程的变形特征和破坏类型。 二.实验设备、仪器和材料 1.钻石机、锯石机、磨石机； 2.游标卡尺，精度0.02mm； 3.直角尺、水平检测台、百分表及百分表架； 4.YE-600型液压材料试验机； 5.JN-16型静态电阻应变仪； 6.电阻应变片（BX-120型）； 7.胶结剂，清洁剂，脱脂棉，测试导线等。 三.试样的规格、加工精度、数量及含水状态 1. 试样规格：采用直径为50 mm，高为100 mm的标准圆柱体，对于一些裂隙比较发育的试样，可采用50 mm×50 mm×100 mm的立方体，由于岩石松软不能制取标准试样时，可采用非标准试样，需在实验结果加以说明。 2. 加工精度： a 平行度：试样两端面的平行度偏差不得大于0.1mm。检测方法如图5-1所示，将试样放在水平检测台上，调整百分表的位置，使百分表触头紧贴试样表面，然后水平移动试样百分表指针的摆动幅度小于10格。 b 直径偏差：试样两端的直径偏差不得大于0.2 mm，用游标卡尺检查。 c 轴向偏差：试样的两端面应垂直于试样轴线。检测方法如图5-2所示，将试样放在水平检测台上，用直角尺紧贴试样垂直边，转动试样两者之间无明显
缝隙。 3.试样数量： 每种状态下试样的数量一般不少于3个。 4.含水状态：采用自然状态，即试样制成后放在底部有水的干燥器内1～2 d ，以保持一定的湿度，但试样不得接触水面。 四.电阻应变片的粘贴 1.阻值检查：要求电阻丝平直，间距均匀，无黄斑，电阻值一般选用120欧姆，测量片和补偿片的电阻差值不超过0.5Ω。 2.位置确定：纵向、横向电阻应变片粘贴在试样中部，纵向、横向应变片排列采用“┫”形，尽可能避开裂隙，节理等弱面。 3.粘贴工艺：试样表面清洗处理→涂胶→贴电阻应变片→固化处理→焊接导线→防潮处理。 五.实验步骤 1. 测定前核对岩石名称和试样编号，并对岩石试样的颜色、颗粒、层理、 裂隙、风化程度、含水状态等进行描述。 2. 检查试样加工精度。并测量试样尺寸，一般在试样中部两个互相垂直方向测量直径计算平均值。 3. 电阻应变仪接通电源并预热数分钟后, 连接测试导线，接线方式采用公 1—百分表 2-百分表架 3-试样 4水平检测台 图5-1 试样平行度检测示意图 1—直角尺 2-试样 3- 水平检测台 图5-2 试样轴向偏差度检测示意图 图5-3 电阻应变片粘贴
钙质砂物理力学性质试验中的一些问题
岩石力学与工程学报 CHINESE JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND ENGINEERING 1999年 第18卷 第2期 Volume18 No.2 1999 钙质砂物理力学性质试验中的几个问题* 刘崇权 汪 稔 吴新生 摘要 钙质砂微观结构和变形机理与陆源砂不同，需采用适用于其特征的试验技术。对钙质砂的土粒比重、孔隙比的测量方法、三轴剪切制样技术、颗粒破碎的评价及强度取值方法进行了探讨。 关键词 钙质砂, 物理力学性质试验 分类号 TU411.3 SOME PROBLEMS FOR THE TESTS OF PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES OF CALCAREOUS SAND Liu Chongquan1 Wang Ren1 Wu Xinsheng2 (1Institute of Rock and Soil Mechanics, The Chinese Acad emy of Sciences, Wuhan 430071) (2Long gang Real Estate Compary, Shenzhen 518000) Abstract The micro-structure and mechanism of deformation of calcareous sand are different from that of terrogenious sand. It is necessary to use new experiment technique to fit its characters. The methods are disscussed for measuring grain specific gravity and void ratio, preparing sample for triaxial test, evaluating particle crushing and estimating soil strength. Key words calcareous sand, tests of physico-mechanical properties 1 前 言 钙质砂是一种含CaCo3达50%以上的海洋生物成因的特殊土。钙质砂从微观结构上看，棱角度高，粒间孔隙度大，有内孔隙，这些内孔隙或相互联通，或成为盲孔，使常规试样饱和技术很难达到95%以上的饱和度。又由于矿物硬度低，颗粒粗糙度大，使试样在加载剪切过程中，颗粒破碎与剪胀耦合作用，表现出特殊的应力-应变关系及强度特征。为了对其物理力学性质进行详细的研究，必须有一整套适用于其特性的试验技术。本文对钙质砂的土粒比重、孔隙比的测量方法、三轴剪切制样技术、颗粒破碎的评价及强度取值方法进行了探讨。