1-2岩石强度实验要点
2.2 实验测定内容
实验测定内容包括：（1）单向抗压强度；（2）单向抗拉强度；
（3）弹性模量；（4）泊松比；
（5）内聚力；（6）内摩擦角。
2.3 实验设备
（1）抗剪实验采用的仪器设备为：WE-60型万能材料试验机，见图2.1。
（2）抗压和变形实验采用的仪器设备为：
①WE-30型万能材料试验机，见图2.2；
②静态电阻应变仪（型号YJ-31）；
③电阻应变计（型号：BF120～10AA；电阻值：120.2±0.1欧姆；灵敏系数：
2.14±1%；级别：A），见图2.3。
（a）WE-60型万能材料试验机（b）抗剪夹具（变角剪）
图2.1 WE-60型万能材料试验机与抗剪夹具
图2.2 WE-30型万能材料试验机
（a）静态电阻应变仪（b）电阻应变计
图2.3 静态电阻应变仪与电阻应变计
（3）抗拉实验采用的实验设备为：WE-10型万能材料试验机（图2.4）。
（a）WE-10型万能材料试验机（b）抗拉夹具
图2.4 WE-10型万能材料试验机与抗拉夹具
2.4 测量工器具
（1）游标卡尺，精度为0.02mm；
（2）天平（最大量程1000g，精确值1g）；
（3）水平检测台。
2.5 实验采用标准
实验按照《中华人民共和国煤炭工业部标准》（1987-11-18 发布，1987-12-10实施）规定的“煤和岩石物理力学性质测定方法”进行实验测定，包括：MT-38-87煤和岩石物理力学性质测定的采样一般规定；
MT-44-87 煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方法；
MT-45-87煤和岩石变形参数测定方法；
MT-46-87 煤和岩石抗拉强度测定方法；
MT-47-87煤和岩石抗剪实验方法。
各项实验所需标准试样尺寸与最低数量见表2.1。
表2.1 各项实验所需标准式样尺寸与数量表
测定项目标准式样尺寸（cm）标准式样最低数量单向抗压强度直径5，高10 3个
变形参数直径5，高10 3个单向抗拉强度直径5，高2.5 3个
抗剪强度直径5，高10 5个
2.6岩样加工
为测定岩样的物理力学性质，首先要对原始岩样进行加工，使其符合测量标准，方可进行测定。首山一矿邮寄岩样共5块，其中煤样2块，分别为己15煤和煤，己15煤直接顶、底板和基本顶岩样各1块，图2.5为邮寄来的部分岩己16
、17
样。
（a）下位直接顶岩样（b）煤样
图2.5 首山一矿邮寄来的部分岩样
对岩样进行标准规格加工。岩样的钻取采用CS200型自动取芯机，加工后的岩样的直径约为50mm，运用岩石切割机对取芯后的岩样进行切割，用磨石机进行端面磨平，加工后岩样长度为100mm。岩样加工机械为，岩石自动取芯机、岩石切割机、磨石机或磨床，见图2.6。
（a）岩石自动取芯机（b）岩石切割机
（c）侧面双端面磨石机（d）正面双端面磨石机
图2.6 岩石自动取芯机、切割机与磨石机
提取到的岩芯如图2.7所示。
（a）岩石试样（b）己15煤岩芯
图2.7 提取到的部分岩芯
切割后岩样见图2.8。通过加工最后成形岩样为实验规程所要求的圆柱体，岩样各边长误差不超过-0.1～+0.3mm，两端不平行度不大于0.1mm。将岩样放在水平检测台上，用直角尺紧贴岩样垂直测边，要求两者之间无明显缝隙，所加工岩样表面光滑，没有明显缺陷（极个别数量不足岩样除外）。
（a）岩石试件（b）己15煤样试件
图2.8 加工后的部分岩样
2.7 岩样试验
2.7.1岩样抗剪试验
对加工后岩样进行抗剪强度测定。图2.9为用于做抗剪试验的岩样。在测定前，首先对岩样进行直径和长度的测量。测量直径与长度的工具为游标卡尺，其测量量程为300 mm ，精确度为0.02 mm 。
（a ）岩样试件 （b ）煤样试件
图2.9 做抗剪试验的部分岩样
对于抗剪强度的测定，岩石会表现出剪切破坏的性质。一般较坚硬的脆性岩石都能表现出拉伸破坏的性质。
（1）实验步骤
① 核对岩样名称和岩样编号，对岩样颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化度以及加工过程中出现的问题进行分析，从中选15个成型较好的进行编号，上位砂泥岩试件标号1-1～1-3，下位泥岩试件标号2-1～2-3，己
15
煤试件标号
3-1～3-3，下位己16、17煤试件标号4-1～4-3，上位细砂岩试件标号5-1～5-3；
② 在40°～60°范围内选择3个或5个以上的剪切角度。按照不同的剪切角度将岩样分组编号，并在岩样上画出剪切线；
③ 检查岩样加工精度，测量岩样尺寸，按剪切方向，高和直径各测量两次，取其算术平均值；
④ 选择压力机刻度盘时，一般应满足下式：
0max 00.20.8P P P << （2-1） 式中：max P 为预计最大破坏载荷，kN ；0P 为材料试验机度盘最大值，kN 。
⑤ 调整材料试验机刻度盘指针为零，使材料试验机处于工作状态。将已调好的变角剪切夹具下座放在材料试验机上，使其中心线与承压板中心线重合，装上岩样并安好夹具上座，调整承压板球形座，使变角剪切夹具受力均匀；
⑥ 夹具与岩样调整好后，以0.5～1.0MPa/s 的速度加载直至破坏。加载时，人员要离开工作台，保持一定距离并采取适当的保护措施。
图2.10为上位直接顶岩层的加载及破坏后岩样。
（a）加载（1-1）（b）破坏后试件（1-1）
图2.10 加载及破坏后的上位直接顶试件
（2）实验数据
通过对15个岩样试件的实验室抗剪强度测定，得到数据见表2.2。
表2.2岩样抗剪实验破坏载荷（kN）数据表
抗剪标号角度高度载荷正应力剪应力
上位砂泥
岩1-1 45 5.04 173 72.2 50.5 1-2 50 4.98 104 37.5 37.5 1-3 55 5.16 42 12.3 17.5
下位泥岩2-1 45 5.10 226 94.4 66.0 2-2 50 5.03 173 62.4 62.3 2-3 55 4.97 94 27.5 39.2
己15煤3-1 45 5.20 47 19.6 13.7 3-2 50 5.20 61 22.0 22.0 3-3 55 5.00 20 5.8 8.3
己16、17煤4-1 45 5.10 51 21.7 15.1 4-2 50 5.15 58 18.6 18.5 4-3 55 4.79 24 8.1 11.4
上位细砂
岩5-1 45 4.98 255 79.2 55.0 5-2 50 5.12 187 62.5 62.5 5-3 55 5.23 113 39.2 55.6
（3）岩样的抗剪实验计算及相关参数分析
岩样的抗剪实验如图2.11所示。岩石的抗剪强度是指岩石抵抗剪切破坏的极限强度即剪切面上的切向应力。它是岩石力学性质中最重要的指标之一。
剪切破坏面AB上正应力σ和剪应力τ的计算。
1-钢垫板；2-变角剪切夹具上座；3-规则岩样；4-变角剪切夹具下座；5-滚柱
图2.11 变角剪切夹具
各测定角度下的平均正应力值和平均剪应力值τσ-直角坐标系中，不同角度下的平均测值的的连线为曲线，如图2.12所示。
为了便于工程上的应用，可将岩石“正应力-剪应力”强度曲线简化为直线，简化后可用下列方程表示：
c tg τσ?=+ （2-2） 式中：c 为岩石强度曲线在τ轴上的截距，即岩石的内聚力；?为岩石强度曲线
的倾角，即岩石的内摩擦角。
τ
图2.12 岩石剪切强度曲线
粘结力（内聚力）c 和内摩擦角?的值是表达岩石剪断条件的基本参数，岩石力学实验规范所规定的抗剪强度实验就是测定粘结力（内聚力）c 和内摩擦角
?这两项指标。而抗剪强度和这两个参数之间有着密切的关系。
c 和?值的计算：在简化后的直线上任意取点1点和2点，求出剪应力1τ和
2τ，正应力1σ和2σ，代入下面的公式，即可求出c 和?的值。
c =2τ-2σtg ?? （2-3）
21
21
arctg
ττ?σσ-=- （2-4）
2.7.2 岩样抗拉试验
做抗拉试验的岩样如图2.13所示，测定前，首先对岩样进行了直径和长度的测量。测量直径与长度的工具为游标卡尺，其测量量程为300 mm ，精确度为0.02 mm 。
实验步骤
① 测定前核对岩样名称和岩样编号，对岩样颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度以及加工过程中出现的问题进行统计，上位砂泥岩试件标号1-4～1-6，下位泥岩试件标号2-4～2-6，己
15煤试件标号
3-4～3-6，上位细砂岩试件
标号4-4～4-6，己16、17煤试件标号5-4～5-6；
② 检查岩样加工精度，测量岩样尺寸； ③ 选择材料试验机度盘时，一般应满足下式
0max 00.20.8P P P << （2-5） 式中：max P 为预计最大破坏载荷，kN ；0P 为材料试验机度盘最大值，kN 。
（a ）上位直接顶试件 （b ）己15煤样试件
图2.13 做抗拉试验的部分试件
④ 通过岩样直径的两端，沿轴线方向画两条互相平行的线作为加载地基线，把岩样放入夹具内，夹具上下刀刃对准加载基线，用两侧夹持螺钉固定好岩样，见图2.14；
1-尖端为R 1刀刃；2-夹具座；3-刀承；4-岩样；5-夹持螺钉
图2.14 劈裂法抗拉夹具示意图
⑤
把夹好岩样的夹具放入材料试验机上、下承压板之间，使岩样的中心线和材料试验机的中心线在一条直线上，见图2.15；
p
p
3
2
1
1-承压板；2-岩样；3-钢丝
图2.15载荷位置示意图
⑥开动材料试验机，施加几百牛顿载荷后，松开夹具两侧夹持螺钉，然后以0.03～0.05Mpa/s速度加载，直到破坏。
⑦记录破坏载荷，对破坏后的岩样进行拍照，见图2.16。
（a）上位直接顶试件（2-4）（b）上位直接顶破坏试件（2-4）
（c）己15煤试件（3-4）（d）己15煤破坏试件（3-4）
图2.16部分岩样的抗拉试验
（2）实验数据
通过对15个岩样的实验室抗拉强度的测定，得到数据，见表2.3。
表2.3 岩样抗拉实验数据表
岩样编号 直径（cm ）
高度(cm) 破坏载荷(kN)
抗拉强度（Mpa ）
均值 1-4 4.94 2.93 3.59 1.58 1.22
1-5 4.94 2.8 2.42 1.12 1-6 4.94 2.9 2.18 0.97 2-4 5.0 2.9 4.17 1.82 1.37
2-5 5.0 2.7 2.66 1.26 2-6 5.0 2.58 2.10 1.04 3-4 4.97 3.2 1.21 0.48 0.47
3.40 0.65
3-5 4.97 3.27 1.10 0.43 3-6 4-4 4-5 4-6 5-4 5-4 5-6
4.97 4.99 4.99 4.99
5.01 5.01 5.01
3.4 3.12 3.2 3.10 2.9 2.96 3.03
1.33 8.51 7.50 9.02 1.97 1.48 1.09
0.50 3.48 2.99 3.71 0.86 0.64 0.46
（3）岩样的抗拉强度的计算 岩样单向抗拉强度的计算公式: 210l P
R DL
π=
? （2-6） 式中：l R 为岩样的抗拉强度，Mpa ；P 为岩样的破坏载荷，kN ；D 为岩样的直
径，cm ；L 为岩样的厚度，cm 。
2.7.3 岩样抗压及变形实验
在测定前，首先对岩样进行了直径和长度的测量。 实验步骤
① 测定前核对岩样名称和岩样编号，对岩样颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化度以及加工过程中出现的问题进行描述，上位砂泥岩试件标号1-7～1-9，下位泥岩试件标号2-7～2-9，己15煤试件标号3-7～3-9，己16、17煤试件标号4-7～4-9，上位细砂岩试件标号5-7～5-9。
② 检查岩样的加工精度，测量岩样的尺寸（应在岩样高度中部两个互相垂直的方向测量其直径，取算术平均值）填入记录表内。
③ 选择压力机度刻盘时，一般应满足下式：
0max 00.20.8P P P << （2-7） 式中：max P 为预计最大破坏载荷，kN ；0P 为材料试验机度盘最大值，kN 。
④启动材料试验机，使材料试验机处于工作状态。将岩样置于材料试验机承压板中心，调整球形座，使岩样上下在受力均匀，岩样为脆性岩石时，应加设保护外罩。
⑤以0.5～1.0Mpa/s的速度加载直至破坏。
⑥记录破坏载荷以及加压过程中出现的现象，并对破坏后的岩样进行描述和拍照，如图2.17。
（a）上位直接顶试件（2-7）（b）上位直接顶破坏试件（2-7）
（c）己15煤试件（3-7）（d）己15煤破坏试件（3-7）
图2.17 部分岩样的抗压试验
（2）实验数据
通过对15个试件的实验室抗压强度测定，得到数据见表2.4。
（3）相关参数分析
岩石的变形实验过程与抗压实验相同，岩石的单轴抗压强度和弹性模量、泊松比等力学参数取决于岩石的组成结构、矿物颗粒性质以及微观裂隙等，对这些参数的测定十分重要。
表2.4 岩样抗压实验数据表
抗压编号载荷极限（KN）抗压强度（MP a）平均
上位砂泥岩1-7 2.03 10.8
1-8 1.81 9.6 9.4 1-9 1.48 7.9
下位泥岩
2-7
5.02 2
6.6 2-8 4.67 24.8 25.7 2-9 4.86 25.8 15煤 下位16煤
上位细砂岩
3-7
0.82 4.4 3-8 0.92 4.9 4.2 3-9 4-7 4-8 4-9 5-7 5-8 5-9
0.64 0.94 0.82 0.9 1.53 1.33 1.24
3.4 5.0
4.4 4.8 8.1 7.1 6.5
4.7 7.2
① 岩样单轴抗压强度的计算 10P
R F
=
? （2-8）
式中：R 为岩样单向抗压强度，Mpa ；P 为岩样的破坏载荷，kN ；F 为岩样的
初始载面积，cm 2。 ② 应力的计算
'
10p F
σ=? （2-9）
式中：σ为应力，Mpa ；'P 为与应变相对应的载荷，Mpa ；F 为岩样的初始载面
积，cm 2。 ③ 弹性模量的计算 弹性模量可按下式计算。 b a
t b a
E σσεε-=
- （2-10）
式中：t E 为切线（弹性）模量；a σ为应力应变曲线中直线段始点的应力，Mpa ；
b σ为应力应变曲线中直线段终点的应力，Mpa ；a ε为应力应变曲线中直线段始点的应变值；b ε为应力应变曲线中直线段终点的应变值。 ④ 泊松比的计算
根据应力—纵向应变和应力—横向应变两曲线上的对应直线段部分纵向应变和横向应变的平均值计算泊松比μ dp
lp
εμε=
（2-11） 式中：dp ε为应力—横向应变曲线上对应直线段部分应变的平均值；lp ε为应力-纵向应变曲线上对应直线段部分应变的平均值。
2.8 本章小结
试验所得煤岩物理力学参数如表2.5所示。
位置岩性
容重
/(kN·m-3)
单轴抗压
强度/Mpa
弹性模
量/Gpa
泊松
比
内摩擦
角/(°)
粘聚力
/Mpa
抗拉强
度/Mpa
顶板细砂岩27.5 25.7 10.0 0.20 40 6.0 3.4 砂泥岩25.3 9.4 3.5 0.22 34 2.5 1.2
煤层己15煤13.6 4.2 2.5 0.25 19 1.5 0.5
底板
泥岩24.5 7.2 2.5 0.23 32 2.0 1.4 己
巴西劈裂实验实验方案【内容详细】
巴西劈裂实验 一、实验目的 岩石抗拉强度是指岩石承拉伸条件下能够承受的最大应力值。由于巴西劈裂法实验简单，所测得的抗拉强度与直接拉伸法测得的抗拉强度很接近，故常用此法测定岩石抗拉强度。 二、实验原理 劈裂法的基本原理是基于圆盘受对径压缩的弹性理论解。试件破坏时作用在试件中心的最大拉应力为： dt P σπ2t 式中：σt —试件中心的最大拉应力，即为抗拉强度，MPa P —试件破坏时的极限压力，N ； d 、t —承压圆盘的直径和厚度，mm ； 图1 劈裂试验加载和应力分布示意图 三、试样制备 1.试样可用钻孔岩芯或岩块，在取样和试样制备过程中，不允许人为裂隙出现。
2.试样规格：采用直径为50mm，高为25mm~50mm（高度为直径的0.5~1.0倍）的标准圆柱体。试样尺寸的允许变化范围不宜超过5%。对于非均质的粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸者，允许使用非标准试样，但高径比必须满足标准试样的要求。 3.试样数量：试样个数视所要求的受力方向或含水状态而定，一般每种岩石同一状态下，试样数量不少于5块。 4.含水状态：采用自然状态，试样制成后放在底部有水的干燥器内1~2d，以保持一定的湿度，但试样不得接触水面。 5.试样制备精度：整个厚度上，直径最大误差不应超过0.1mm。两端不平行度不宜超过 0.1mm。端面应垂直于试样轴线，最大偏差不应超过0.25度。 四、实验设备 圆柱体试样、游标卡尺、劈裂夹具、钢丝垫条（用直径为2.0mm~3.0mm钢丝）、液压材料试验机。 五、实验步骤 1.测定前核对岩石名称和试样编号，并对试样的颜色、颗粒、层理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描述。 2.用游标卡尺测量试样尺寸，保留两位小数。 3.将试样放置在劈裂夹具内，再用V型夹具及两侧夹持螺钉固定好试样。 4.把劈裂夹具放入试验机的上、下承压板之间，使试样中心线和试验机的中心线在一条直线上。 5.开动试验机，松开劈裂夹具两侧夹持螺钉，然后以0.3 ~0.5 MPa/s的加载速度均匀加载，直至破坏。 6.记录破坏载荷，破坏类型描述。 注意事项： 1.试样上、下两根垫条应与试样中心面位于同一平面内，以免产生偏心载荷。 2.破坏面必须通过上、下两加荷载线，若只产生局部破坏，须重新实验。
岩石抗压强度与地基承载力换算
岩石抗压强度与地基承载力换算 （桩基与扩大基础） 随着我国西部大开发的进程，我省高速公路也在日新月异的发展中，在我省高山丘岭的特殊环境下，桥梁工程在高速公路中也占据主要的领域。 在桥梁工程的建设施工中，桥梁基础是十分关键的部位，在设计和施工中都有相应的严格要求，在设计图纸中对地基承载力也有严格的控制，但有时施工中的特殊因数（比如：桩基孔深、涌水量大，试验人员无法到达孔底检测，试验仪器在孔底无法操作等），就对孔底的地基承载力无法进行相应的试验检测。 此时，就可以从开挖到设计嵌岩深度时开挖出来的岩石作单轴极限抗压强度试验，以换算地基承载力,从而得到相应的检测数据。 在作单轴极限抗压强度试验之前，必须把开挖出来的岩石切割成直径为7~10cm，高度与直径相同的立方体试件，再进行抗压强度试验，取其一组六个试件的平均值为该岩石单轴极限抗压强度的代表值（Ra）。 在已知岩石的单轴极限抗压强度后，还必须了解施工中的几个重要参数和设计图纸中的几个指标，然后进行换算：
[P]=（C1A+C2Uh）Ra 式中： [P]—单桩轴向受压容许承载力（KPa） Ra—天然湿度的岩石抗压强度值（KPa） h—为桩嵌岩深度（m），不包括风化层 U—桩嵌入基岩部分横截面周长（m） 对于钻孔桩和管柱按设计直径采用 A—桩底横截面面积（m2）， 对于钻孔桩和管柱按设计直径采用 C1，C2根据清孔情况，岩石的破碎程度等因素而定的系数 在贵州省崇溪河至遵义的高速公路上K70+310段，是一座3×20米装配式预应力砼空心板桥,下部构造采用双墩柱，基础为直径1.2米桩基，桩基设计要求嵌岩深度不低于3米，地基承载力要求≥3.5MPa，在开挖终孔时嵌岩深度实测值为3.3米，岩石破碎程度一般，取其终孔时开挖出的岩石，切割成7×7×7(cm)试件6个，经过试验测得天然湿度下的抗压强度平均值为36.6MPa，对该桩基地基承载力换算为：
岩石力学试题
岩石力学第二份试卷 Section A Term Explaination术语解释 1.Brittle of rock 岩石的脆性 2.Shear strength of rock 岩石的剪切强度 3.In-situ stress 原(就)地应力 4.Fracture pressure破裂压力 5.Yoang’s modulus 杨氏模量 6.Principal stress主应力 Section B Brief Description简要描述 1.Describe the effective stress principle描述有效应力原理 2.Describe the influence of confining pressure on the deformation and strength characters of rock mechanics描述围压对岩石变形和强度特征的影响 3.Briefly describe the shear strength criterion of Coulomb-Vavier 简要介绍Coulomb-Vavier抗剪强度准则 4.Describe Brazilian test steps and how to obtain the tensile strength of rock with it 描述巴西实验的步骤,以及如何用它获得岩石抗拉强度 Section C calculations计算题 1.In order to study the strength feature of an sandstone ,we select two samples to do the uniaxial compressive strength test .The test results are as follows: the uniaxial compressive strength is 60MPa, the peak strength is 120MPa with the confining pressure of 20MPa. Assuming the shear strength is agreed with Coulomb-Vavier criterion Determine the cohesion and internal friction angle of the rock with Mohr’s circle method. 为了研究砂岩的强度特性, 我们选择两个样本做单轴抗压强度试验。测试结果如下:单轴抗压强度是60 MPa、峰值强度是120 MPa，围压20 MPa。 假设抗剪强度符合Coulomb-Vavier准则, 用莫尔圆方法确定内聚力和岩石 的内摩擦角 2.In an oil field ,well depth is 1000m, sandstone strength confirms to Mohre-Coulomb criterion. Its cohesion is 6.0MPa, its angle of internal friction is 45o, Poisson ratio is 0.25, uniaxial tensile strength is 2MPa. Overburden is 22.6MPa , minimum horizontal in-situ stress is 17MPa , maxmum horizontal in-situ stress is
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
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。通常所说的抗拉试验是指直接拉伸破坏实验。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。 通过本实验要了解标准试件的加工机械、加工过程及检测程序，实验所用夹具的具体要求，掌握岩石单向抗拉强度的测试过程及计算方法。 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，或直径钢丝数根。 3.游标卡尺（精度），直角尺，水平检测台，百分表架和百分表。 4.材料实验机 三、试件规格、加工精度、数量 1.试件规格 标准试件采用圆盘形5?0.2 +0.6cm，直径，厚±，也可采用××（公差±）的长方形试件。 2.试件加工精度、数量应符合MT44-87《煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方法》 中的规定 四、实验原理 图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1 劈裂实验应力分布示意图 五、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。 六、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。
测定岩石的单轴抗压强度
实验5 测定岩石的单轴抗压强度 一、基本原理 岩石的单轴抗压强度是指岩石试样在单向受压至破坏时，单位面积上所承受的最大压应力: （MPa） 一般简称抗压强度。根据岩石的含水状态不同，又有干抗压强度和饱和抗压强度之分。 岩石的单轴抗压强度，常采用在压力机上直接压坏标准试样测得，也可与岩石单轴压缩变形试验同时进行，或用其它方法间接求得。 二、仪器设备 1、制样设备：钻岩机、切石机及磨片机； 2、测量平台、卡尺、放大镜等； 3、烘箱、干燥箱； 4、水槽、煮沸设备或真空抽气设备； 5、压力机。 三、操作步骤 1、试样制备 试样规格：一般采用直径5cm、高10cm的园柱体，以及断面边长为5厘米，高为10厘米的方柱体，每组试样必须制备3块。 试样制备精度要求同实验四： 2、试样描述 试验前应对试样进行描述，内容同实验四。 3、试样烘干或饱和处理 根据试验要求需对试样进行烘干或饱和处理。 烘干试样：在105~110℃温度下烘干24h。
自由浸水法饱和试样：将试样放入水槽，先注水至试样高度的1/4处，以后每隔2h分别注水至试样高度的1/2和3/4处，6h后全部浸没试样，试样在水中自由吸水48h。 煮沸法饱和试样：煮沸容器内的水面始终高于试样，煮沸时间不少于6h。 真空抽气法饱和试样：饱和容器内的水面始终高于试样，真空压力表读数宜为100kPa，直至无气泡逸出为止，但总抽气时间不应少于4h。 4、测量试样尺寸 按试验二量积法中的要求，量测试样断面的边长，求取其断面面积（A）。 5、安装试样、加荷 将试样置于试验机承压板中心，调整有球形座，使之均匀受载，然后以每秒0.5~1.0MPa的加载速度加荷，直至试样破坏，记下破坏荷载（P）。 6、描述试样破坏后的形态，并记录有关情况。 7、按下式计算岩石的单轴抗压强度 式中：σC――岩石的单轴抗压强度（MPa）； P――破坏荷载（N）； A――垂直于加荷方向试样断面积（mm2）。 计算值取3位有效数字。 四、试验报告内容 1、整理记录表(格式如下表) 月日 2、试样描述资料。 3、思考题：
岩石力学参数测试
3.2 侏罗系煤岩层物理力学性质测试 3.2.1试验仪器及原理 本试验采用电子万能压力试验机(图3.24)对侏罗系、石炭系岩石试样进行抗压强度、抗拉强度以及抗剪强度的测定。 (a) 电子万能压力试验机 (b) 单轴抗压强度测试 (c) 抗拉强度测试 (d) 抗剪强度测试 图3.24 岩石力学电子万能压力试验机及试验过程 (1) 岩石抗压强度测定： 单轴抗压强度的测定：将采集的岩块试件放在压力试验机上，按规定的加载速度(0.1mm/min)加载至试件破坏。根据试件破坏时，施加的最大荷载P ，试件横断面A 便可计算出岩石的单轴抗压强度S 0，见式(3.1)。 S 0= P A (3.1) 一般表面单轴抗压强度测定值的分散性比较大，因此，为获得可靠的平均单轴抗压强度值，每组试件的数目至少为3块。 (2) 岩石抗拉强度的测定： 做岩石抗拉试验时，将试件做成圆盘形放在压力机上进行压裂试验，试件受集中荷载的作用，见式(3.2)。
S t = 2P DT π (3.2) 式中：S t ——岩石抗拉强度 MPa ； P ——岩石试件断裂时的最大荷载，KN ； D ——岩石试件直径； T ——岩石试件厚度。 为使抗拉强度值较准确，每种岩石试件数目至少3块。 (3) 岩石抗剪强度测定： 将岩石试件放在两个钢制的倾斜压模之间，然后把夹有试件的压模放在压力实验机上加压。当施加荷载达到某一值时，试件沿预定的剪切面剪断，见式(3.3)。 sin cos n T P A A N P A A τασα? = =? ??? ==?? (3.3) 式中：P ——试件发生剪切破坏时的最大荷载； T ——施加在破坏面上的剪切力； N ——作用在破坏面上的正压力； A ——剪切破坏面的面积； τ——作用在破坏面上的剪应力； n σ——作用在破坏面上的正应力； α——破坏面上的角度。 每组取3块试件，变换不同的破坏角，根据所得的数值，便可在στ-坐标系上画出反映岩石发生剪切破坏的强度曲线。并可求出反映岩石力学性质的另外两个参数：粘聚力c 及内摩察角?。 3.2.2 标准岩样加工 根据需要和所在矿的条件，在晋华宫矿12#煤层2105巷顶板钻取岩样，钻孔长度约22m ，在。根据各段岩心长度统计结果，晋华宫矿顶板岩层的RQD 值为72.4%，围岩质量一般。 岩心取出后，随即贴上标签，用透明保鲜袋包好以防风化，之后装箱，托运到实验室，经切割、打磨、干燥制成标准的岩石试样，岩样制作过程见图3.25。
岩石单轴抗压强度试验
岩石单轴抗压强度试验 文章发表于：2009-7-1 11:28:46 岩石单轴抗压强度试验 岩石单轴抗压强度是试件在无侧限条件下受轴向力作用破坏时单位面积所承受的荷载。 试件含水状态可根据需要选择天然、烘干或饱和状态，同一状态下每组试件数量不应少于3个。 为了消除受载时的端部效应，试件两端安放钢质垫块。垫块直径等于或略大于试件直径。其高度约等于试件直径，垫块的刚度和平整度应符合承压板的要求。 标准试件采用圆柱体，直径为50mm，高径比为2～。 单轴抗压强度：R＝P/A 软化系数：K＝R1/R2 R1、R2分别为饱和和干燥状态下单轴抗压强度平均值。 实验一岩石单轴抗压强度测定实验 双击自动滚屏 一、教学目的 岩石的单轴抗压强度是岩石最重要的物理力学性能之一，是从事岩石工程烟研究、设计、施工和生产中不可或缺的力学参数。本次课的目的旨在使学生在熟悉了岩石的基本力学性能的基础上，掌握岩石单轴抗压强度的测定技术。 二、教学基础要求 通过本次实验课教学，学生须达到如下要求： 1.深入理解试样描述的意义，熟练掌握岩石单轴抗压实验试样描述方法和尺 寸测量方法； 2.熟悉万能材料实验机的工作原理，并熟悉掌握其使用方法； 3.熟悉掌握国际岩石力学学会（ISRM）推荐的“岩石单轴抗压强度测试试验 标准”； 4.能够密切观察实验过程中岩石试件的破坏过程，精确记录其破坏荷载，并 通过试件破坏后描述，准确分析其破坏机理； 5.根据所记录的有关数据，能够熟练地计算各试件的破坏时单轴压应力； 6.能熟练地根据实验结果和破坏后试件描述，剔除破坏应力（或荷载）奇异 的试件，准确计算出岩石的单轴抗压强度； 7.按《岩石力学实验指导书》要求撰写实验报告。 三、实验方法和手段 1.试件致密无节理、裂隙、形状为圆柱形，直径D—50MM、高H—100~125MM， 精度、表面平整度、光洁度、轴线与端面垂直度均符合ISRM推荐规定； 2.实验设备万能材料实验机一台； 3.实验方法沿试件轴线方向加载，加载速度为~s,直至试件破坏。 四、实验过程与步骤 参阅《岩石力学实验指导书》。
岩石力学实验指导书
岩石力学实验指导书
岩石力学实验指导书 修订版 王宝学杨同张磊编
北京科技大学 土木与环境工程学院 2008 年3 月 3
试验是岩石力学课程教学的重要环节，目的在于辅助课堂教学，直观培养学生的知识结构和动手能力。本指导书是根据我校“2005年教学大纲”，并结合我校的实验条件而编写，主要内容有：1、岩石天然含水率、吸水率及饱和吸水率试验；2、岩石比重试验； 3、岩石密度试验； 4、岩石耐崩解试验 5、岩石膨胀试验； 6、岩石冻融试验； 7、岩石单轴抗压强度试验， 8、岩石压缩变形试验， 9、岩石抗拉强度试验(巴西法)，10、岩石抗剪强度试验(变角剪法)，11、岩石三轴压缩及变形试验，12、岩石弱面抗剪强度试验，13、岩石点载荷指数测定试验，14、岩石纵波速度测定试验，15、岩石力学伺服控制刚性试验；16、岩石声发射试验。 本指导书的内容主要参照《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）；《水利电力工程岩石试验规程》DLJ204-81，SLJ2-81；同时参考了国际岩石力学会《岩石力学试验建议方法》，中华人民共和国国家标准《岩石试验方法标准》以及《露天采矿手册》等，由于我们水平有限，文中如有不当之处，欢迎读者批评指正。 编者：王宝学、杨同、张磊 2007年12月
岩石物理性质试验 (1) 一、岩石天然含水率、吸水率及饱和吸水率试验 (1) 二、岩石比重(颗粒密度)试验 (5) 三、岩石密度试验 (10) 四、岩石耐崩解试验 (17) 五、岩石膨胀试验 (20) 六、岩石冻融试验 (28) 岩石力学性质试验 (33) 七、岩石单轴抗压强度试验 (33) 八、岩石压缩变形试验 (39) 九、岩石抗拉强度试验（巴西法） (46) 十、岩石抗剪强度试验(变角剪切) (51) 十一、岩石三轴压缩及变形试验 (56) 十二、岩石弱面剪切强度试验 (68) 十三、点载荷指数的测定 (75) 十四、岩石纵波速度测定 (78) 十五、岩石力学伺服控制刚性试验 (80) 十六、岩石声发射试验 (86)
岩石的抗拉强度试验
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。通常所说的抗拉试验是指直接拉伸破坏实验。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。 通过本实验要了解标准试件的加工机械、加工过程及检测程序，实验所用夹具的具体要求，掌握岩石单向抗拉强度的测试过程及计算方法。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、试件规格、加工精度、数量 1.试件规格 标准试件采用圆盘形5+0.6直径，厚2.5±0.2cm，也可采用5cm ×5cm×2.5cm（公?0.2cm， 差±0.2cm）的长方形试件。 2.试件加工精度、数量应符合mt44-87《煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方 法》中的规定 四、实验原理 图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。 χ r/r0.5σ y y σ x x 40拉伸 160压缩 1208040图1劈裂实验应力分布示意图 五、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
常见岩石的强度性质
当前位置：课程学习/第四章岩块的变形与强度性质/第三节岩块的强度性质 第三节岩块的强度性质 岩块的强度是指岩块抵抗外力破坏的能力。 根据受力状态不同，岩块的强度可分为单轴抗压强度、单轴抗拉强度、剪切强度、三轴压缩强度等。 一、单轴抗压强度σc 1、定义 在单向压缩条件下，岩块能承受的最大压应力，简称抗压强度（MPa）。 2、研究意义 （1）衡量岩块基本力学性质的重要指标。 （2）岩体工程分类、建立岩体破坏判据的重要指标。 （3）用来估算其他强度参数。 3、测定方法 抗压强度试验 点荷载试验 4、常见岩石的抗压强度 常见岩石的抗压强度 二、单轴抗拉强度σt 1、定义 单向拉伸条件下，岩块能承受的最大拉应力，简称抗拉强度。 2、研究意义 （1）衡量岩体力学性质的重要指标
（2）用来建立岩石强度判据，确定强度包络线 （3）选择建筑石材不可缺少的参数 3、测定方法 直接拉伸法 间接法（劈裂法、点荷载法） 4、常见岩石的抗拉强度 常见岩石的抗拉强度 5、抗拉强度与抗压强度的比较 岩石中包含有大量的微裂隙和孔隙，岩块抗拉强度受其影响很大，直接削弱了岩块的抗拉强度。相对而言，空隙对岩块抗压强度的影响就小得多，因此，岩块的抗拉强度一般远小于其抗压强度。 通常把抗压强度与抗拉强度的比值称为脆性度，用以表征岩石的脆性程度。 岩块的几种强度与抗压强度比值
三、剪切强度 1、定义 在剪切荷载作用下，岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力，称为剪切强度。 2、类型 （1）抗剪断强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 （2）抗切强度：指试件上的法向应力为零时，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 （3）摩擦强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面（层面、节理等）再次剪切破坏时的最大剪应力。 3、研究意义 反映岩块的力学性质的重要指标。 用来估算岩体力学参数及建立强度判据。 4、抗剪断强度的测试方法 直剪试验 变角板剪切试验 三轴试验 5、常见岩石的剪切强度 常见岩石的剪切强度
实验二 岩石的单轴抗压强度试验
实验二 岩石的单轴抗压强度试验 一、基本原理 岩石单轴受压至破坏时的最大压应力值称单轴抗压强度，简称抗压强度，以R 表示。岩石单轴抗压强度的测定，一般是采用直接压坏标准试件的方法。 二、仪器设备 （1）岩石制样机械：钻石机、车床、锯石机、磨床； （2）检验工具：游标卡尺（精度0.02mm ）、直角尺、水平检测台、百分表架及百分表； （3）材料试验机。 三、试件规格、加工精度、数量与含水量 （1）采用圆柱体为标准试样，直径为5cm ，允许变化范围为4.8~4.2cm ；高度为10cm ，允许变化范围为9.5~10.5cm 。当缺乏圆柱体制样设备时，允许采用5cm ×5cm ×10cm 的方柱体。 （2）试样加工精度：试样两端面不平行度小于0.1mm ；试样上下端直径偏差不得大于0.2mm 。 （3）试样数量：试样数量按要求的受力状态或含水状态，每种情况下试样的数量一般不少于3块。 四、测定步骤 （1）测定前核对岩石试样名称和岩样编号，对试样的颜色、颗粒、层理、节理、风化程度、含水状态以及加工过程中出现的问题等进行描述并填入表内。 （2）检查试样加工精度、量测试样尺寸，填入记录表内。 （3）选择压力及机度盘：一般应满足 0P 2.0 实验五岩石单轴压缩实验 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 单轴抗压强度试验作业指导书 1目的和适用范围 单轴抗压强度试验是测定规则形状岩石试件单轴抗压强度的方法，主要用于岩石的强度分级和岩性描述。 本法采用饱和状态下的岩石立方体(或圆柱体)试件的抗压强度来评定岩石强度(包括碎石或卵石的原始岩石强度)。 在某些情况下，试件含水状态还可根据需要选择天然状态、烘干状态或 冻融循环后状态。试件的含水状态要在试验报告中注明。 2仪器设备 (1 ) 压力试验机或万能试验机。 (2 ) 钻石机、切石机、磨石机等岩石试件加工设备。 (3 ) 烘箱、干燥器、游标卡尺、角尺及水池等。 3试件制备 建筑地基的岩石试验，采用圆柱体作为标准试件，直径为50mr± 2mm 高 径比为2:1。每组试件共6个。 桥梁工程用的石料试验，采用立方体试件，边长为70mr± 2mm每组试件共 6个。 路面工程用的石料试验，采用圆柱体或立方体试件，其直径或边长和高均为50mr± 2mm每组试件共6个。 有显着层理的岩石，分别沿平行和垂直层理方向各取试件6个。试件上、下端面应平行和磨平，试件端面的平面度公差应小于0.05mm端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过。。对于非标准圆柱体试件，试验后抗压强度试验值公式R e 8R进行换算。 7 2D/H R :非标准试件抗压强度； D :试件直径； H :试件高度。 4试验步骤 用游标卡尺量取试件尺寸(精确至0.1mm)，对立方体试件在顶面和底面上各量取其边长，以各个面上相互平行的两个边长的算术平均值计算其承压面积 ； 对于圆柱体试件在顶面和底面分别测量两个相互正交的直径， 并以其各自的算术 平均值分别计算底面和顶面的面积，取其顶面和底面面积的算术平均值作为计算 抗压强度所用的截面积。 试件的含水状态可根据需要选择烘干状态、 天然状态、饱和状态、冻融循环 后状 态。试件烘干和饱和状态应符合岩石吸水性指导书中相关条款的规定。 按岩石强度性质，选定合适的压力机。将试件置于压力机的承压板中央， 对 正上、下承压板，不得偏心。 以s~s 的速率进行加荷直至破坏，记录破坏荷载及加载过程中出现的现象。 抗压试件试验的最大荷载记录以 N 为单位，精度1 %. 5结果整理 (1) 式中：R —岩石的抗压强度（MPa ）； P —试件破坏时的荷载（N ）； A —试件的截面积（mm 2）。 式中：K p —软化系数； R w —岩石饱和状态下的单轴抗压强度（MPa ）； R d —岩石烘干状态下的单轴抗压强度（MPa ）。 单轴抗压强度试验结果应同时列出每个试件的试验值及同组岩石单轴抗压 强度的平均值；有显着层理的岩石，分别报告垂直与平行层理方向的试件强度的 平均值。计算值精确至。 软化系数计算值精确至，3个试件平行测定，取算术平均值；3个值中最 大与最小 之差不应超过平均值的20%否则，应另取第4个试件，并在4个试件 中取最接近的3个值的平均值作为试验结果，同时在报告中将 4个值全部给出。 试验记录 单轴抗压强度试验记录应包括岩石名称、试验编号、试件编号、试件描述、 件尺 寸、破坏荷载、破坏形态。 岩石的抗压强度和软化系数分别按式（ 1），（2）计算 K p R W R d (2) 2012年第14期 农业科技与信息 作者简介: 孙丽(1977-,女,新疆昌吉市呼图壁县人,主要从事试验工作。 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 因此要合理设计混凝土配合比参数,控制好配合比中的水胶比与砂率,控制非冻胀早期裂缝的发生。 4结束语 施工质量就是企业赖以生存和发展的生命,混凝土 施工是梯形明渠施工的关键。必须精心组织,严格管理, 认真做好每一道工序,确保施工目标的顺利实现。本文论述的梯形明渠混凝土现浇的施工方法不但可以保证施工质量,同时为本段灌区工程的按期完工,投入运营发挥效益争取了宝贵的时间。 (责任编辑 袁宗英 岩石的抗拉强度是岩石的重要力学性质指标,也是岩石结构设计安全与稳定性分析的一个控制参数。近年来,随着中国经济建设的迅猛发展,大型桥梁、隧道、水坝及高层建筑等工程越来越多,在工程建设中经常会遇到岩石,其抗拉强度力学性能指标是设计、检验、控制和评判质量的重要依据。 1试验方法与设备 试验采用劈裂法,适用于能制成规则试件的各类岩 石。劈裂法又称巴西法,为间接拉伸法,在一定程度上能反映岩石抗拉强度特性,方法易行,操作比较简单且实用,具有原理清晰,使用简便,材料消耗少等优点,因此被广泛采用。劈裂法试验是将岩石试件直径轴面方向施加一对线载荷,使试件沿直径轴面方向劈裂破坏。 试验设备有钻石机、锯石机、磨石机、车床、测量平台、角尺、千分卡尺、烘箱、干燥箱、饱和设备、万能试验机。 2试件的制备 加工样时,注意观察试样的层理、裂隙、加载方向。 做到钻孔芯样试件劈裂面的受拉方向应与岩石单轴抗压试验的受力方向一致。 试样一般为岩块和钻孔芯样两种,如果为岩块,则采用钻石机,钻头直径宜为 48~54mm ,钻取岩块,取得岩芯。如果为芯样,则可直接加工,用锯石机,切割芯样,高度与直径比宜为0.5~1.0,试件的高度应大于岩石最大颗粒粒径的10倍。 将切割好的试件,放到磨石机上磨平。试件加工的精度:试件高度、直径或边长允许偏差为±0.30mm 。试件两端面的不平整度允许偏差为±0.05mm 。端面应垂直于试件轴线,允许偏差为±0.25°。 3试验步骤 通过试件直径的两端,在试件的侧面沿轴线方向画 两条加载基线,将两根垫条沿加载基线固定。对于坚硬和较坚硬岩石应选用直径为1mm 钢丝为垫条,对于软弱和较软弱的岩石应选用宽度与试件直径之比为 0.08~ 0.10的硬纸板或胶木板为垫条。 岩石力学练习题 （填空，选择，判断） 一、填空题 1．表征岩石抗剪性能的基本指数是（）和（）。 2．如果将岩石作为弹性体看待，表征其变形性质的基本指标是（）和（）。 3．岩石在单轴压力作用下，随加荷、卸荷次数的增加，变形总量逐次（），变形增量逐次（）。4．所谓洞室围岩一般是指洞室周围（）倍半径范围内的岩体。 5．边坡岩体中，滑移体的边界条件包括（）、（）和（）三种类型。 6．垂直于岩石层面加压时，其抗压强度（），弹性模量（）；顺层面加压时的抗压强度（），弹性模量（）。 7．莫尔强度理论认为：岩石的破坏仅与（）应力和（）应力有关，而与（）应力无关。8．岩石在复杂应力状态下发生剪切破坏时，破坏面的法线与最大主应力之间的夹角总是等于（）的；而破坏面又总是与中间主应力（）。 9．不论何种天然应力条件下，边坡形成后，在边坡表面岩体中的最大主应力的作用方向与边坡面（），最小主应力作用方向与边坡面（）。 10．主要的岩体工程分类有（）、（）、（）、（）等。 11．水对边坡岩体的影响表现在（）、（）和（）。 12．天然应力场的主要成分有（）、（）和（）。 13．地质结构面对岩体力学性质的影响表现在（）和（）。 14．结构面在法向应力作用下，产生（）变形，其变形性质用指标（）表征。 15．岩石抗拉强度的试验室方法有（）和（）。 16．地质结构面按力学条件可分为（）和（）。 17．岩体结构类型可分为（）、（）、( ）、（）和（）。 18．岩体的强度处在（）强度与（）强度之间。 19．结构面的线连续性系数是在（）至（）变化的。 20．水对岩石力学性质的影响表现在（）、（）和（）。 21．格里菲斯强度理论认为材料破坏的原因是（）。 22．八面体强度理论认为材料破坏的原因是（）。 23．有一对共轭剪性结构面，其中一组走向为N30E，而另一组为N30W，则岩体中最大主应力方向为（）。如果服从库仑－纳维尔判据，则岩体的内摩擦角为（）。 24．软弱夹层的基本特点有（）、（）、( ）、（）和（）。 25．岩体中逆断层形成时，最大主应力方向为（），最小主应力方向为（）。 26．原生结构面据其成因中划分为（）、（）、（）。 27．表征岩块变形特性的指标有（）和（）。 28．根据库仑强度理论，最大主应力与破裂面的夹角为（）。 29．据岩体力学的观点看，岩体的破坏类型有（）和（）。 30．岩体中的结构面据其地质成因分为（）、（）和（）。 31．岩体中一点的水平天然应力与铅直天然应力之比称为（）。 32．岩体中正断层形成时的应力状态是：最在主应力方向为（），最小主应力方向为（）。33．均质各向同性的连续岩体中的圆形洞室洞壁上一点的剪应力为（）。 34．洞室围岩压力的基本类型有（）、（）、（）和（）。 35．边坡形成后，边坡表面岩体中的最大主应力作用方向与边坡面（），最小主应力作用方 1.试验原理 石料的单轴抗压强度是石料力学性质中最重要的一项力学指标，是指石料标准试件经吸水饱和后，在规定试验条件下单轴受压达到极限破坏时，单位承压面积的强度。 2.试验目的 测定石料在饱水状态下的单轴抗压强度，用于岩石的强度分级和岩性描述。 3.主要仪具 （1）压力试验机（图2-3）：加载范围为300～2000kn。 （2）承压板：圆盘形钢板。两个承压板之一应是球面座，球面座应放在试件的上端面，并用矿物油稍加润滑，以使在滑块自重作用仍能闭锁。试件、压板和球面座要精确地彼此对中，并与加载机器设备对中，球面座的曲率中心应与试件端面的中心相重合。 （3）石料加工全套设备：切石机或钻石机、磨平机（图2-4）。 （4）其他：游标卡尺（精度0.1mm）、角尺及水池等。 3.试验方法 (单击观看视频) （1）用切石机（或钻石机）从岩石试样或岩芯中钻取标准试件（即 边长50mm±0.5mm的正立方体或直径与高均为50mm±0.5mm的圆柱体试件）6块。对有显著层理的岩石，应分别沿平行和垂直层理方向各取试件6块。试件上下端面应平行和磨平，试件端面的平面度公差应小于0.05mm，端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过。 （2）用游标卡尺量取试件尺寸（精确至0.1mm），对于立方体试件在顶面和底面各量取其边长，以各个面上相互平行的两个边长的算术平均值计算其承压面积；对于圆柱体试体在顶面和底面分别量取两个相互正交的直径，以其算术平均值计算顶面和底面的面积，取顶面和底面面积的算术平均值作为计算抗压强度所用的截面积。 （3）按吸水率试验方法对试件进行饱水处理，最后一次加水深度应使水面高出试件至少20mm。 （4）试件自由浸水48h后取出，擦干表面，放在压力机上进行强度试验。施加在试件上的应力速率应在～／s的限度内。 4.结果计算 石料的抗压强度按下式计算，精确至1mpa： 式中：r--石料的抗压强度，mpa； p --试件的极限破坏荷载，n； a --试件的截面积，mm2。 5.精度要求 取6块试件试验结果的算术平均值作为抗压强度测定值，若其中2块试件与其他4块试件抗压强度的算术平均值相差3倍以上时，则取试验结果相近的4块试件的算术平均值作为抗压强度的测定值。 二. 石料单轴抗压强度试验 1.试验原理 石料的单轴抗压强度是石料力学性质中最重要的一项力学指标，是指石料标准试件经吸水饱和后，在规定试验条件下单轴受压达到极限破坏时，单位承压面积的强度。 2.试验目的 测定石料在饱水状态下的单轴抗压强度，用于岩石的强度分级和岩性描述。 3.主要仪具 （1）压力试验机（图2-3）：加载范围为300～2000kn。 （2）承压板：圆盘形钢板。两个承压板之一应是球面座，球面座应放在试件的上端面，并用矿物油稍加润滑，以使在滑块自重作用仍能闭锁。试件、压板和球面座要精确地彼此对中，并与加载机器设备对中，球面座的曲率中心应与试件端面的中心相重合。 （3）石料加工全套设备：切石机或钻石机、磨平机（图2-4）。 （4）其他：游标卡尺（精度0.1mm）、角尺及水池等。 3.试验方法 (单击观看视频) （1）用切石机（或钻石机）从岩石试样或岩芯中钻取标准试件（即边长50mm±0.5mm的正立方体或直径与高均为50mm±0.5mm的圆柱体试件）6块。对有显著层理的岩石，应分别沿平行和垂直层理方向各取试件6块。试件上下端面应平行和磨平，试件端面的平面度公差应小于0.05mm，端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过0.25o。 （2）用游标卡尺量取试件尺寸（精确至0.1mm），对于立方体试件在顶面和底面各量取其边长，以各个面上相互平行的两个边长的算术平均值计算其承压面积；对于圆柱体试体在顶面和底面分别量取两个相互正交的直径，以其算术平均值计算顶面和底面的面积，取顶面和底面面积的算术平均值作为计算抗压强度所用的截面积。 （3）按吸水率试验方法对试件进行饱水处理，最后一次加水深度应 单轴抗压强度试验作业指导书 1 目的和适用范围 单轴抗压强度试验是测定规则形状岩石试件单轴抗压强度的方法， 主要用于岩石的强度分级和岩性描述。 本法采用饱和状态下的岩石立方体( 或圆柱体) 试件的抗压强度来评定岩石强度( 包括碎石或卵石的原始岩石强度) 。 在某些情况下， 试件含水状态还可根据需要选择天然状态、 烘干状态或冻融循环后状态。试件的含水状态要在试验报告中注明。 2 仪器设备 ( 1 ) 压力试验机或万能试验机。 ( 2 ) 钻石机、 切石机、 磨石机等岩石试件加工设备。 ( 3 ) 烘箱、 干燥器、 游标卡尺、 角尺及水池等。 3 试件制备 3.1 建筑地基的岩石试验，采用圆柱体作为标准试件，直径为50mm ±2mm 、 高径比为2:1。每组试件共6个。 3.2 桥梁工程用的石料试验，采用立方体试件，边长为70mm ±2mm 。每组试件共6个。 3.3 路面工程用的石料试验，采用圆柱体或立方体试件，其直径或边长和高均为50mm ±2mm 。每组试件共6个。 有显著层理的岩石，分别沿平行和垂直层理方向各取试件6个。试件上、下端面应平行和磨平， 试件端面的平面度公差应小于0.05mm ，端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过0.25°。对于非标准圆柱体试件，试验后抗压强度试验值公式H D R /278R e +=进行换算。 R ：非标准试件抗压强度； D ：试件直径； H ：试件高度。 4 试验步骤 4.1 用游标卡尺量取试件尺寸( 精确至0.1mm )，对立方体试件在顶面和底面上各量取其边长，以各个面上相互平行的两个边长的算术平均值计算其承压面积; 对于圆柱体试件在顶面和底面分别测量两个相互正交的直径，并以其各自的算术平均值分别计算底面和顶面的面积，取其顶面和底面面积的算术平均值作为计算抗压强度所用的截面积。 4.2 试件的含水状态可根据需要选择烘干状态、天然状态、饱和状态、冻融循环后状态。试件烘干和饱和状态应符合岩石吸水性指导书中相关条款的规定。 4.3 按岩石强度性质，选定合适的压力机。将试件置于压力机的承压板中央，对正上、下承压板，不得偏心。 4.4 以0.5MPa/s~1.0MPa/s 的速率进行加荷直至破坏，记录破坏荷载及加载过程中出现的现象。抗压试件试验的最大荷载记录以N 为单位，精度 1 %. 5 结果整理 5.1 岩石的抗压强度和软化系数分别按式（1），（2）计算。 A P =R （1） 式中: R — 岩石的抗压强度( MPa )； P — 试件破坏时的荷载( N)； A — 试件的截面积( mm 2)。 d W p R R K = （2） 式中: K p — 软化系数; R w — 岩石饱和状态下的单轴抗压强度( MPa)； R d — 岩石烘干状态下的单轴抗压强度(MPa )。 5.2 单轴抗压强度试验结果应同时列出每个试件的试验值及同组岩石单轴抗压强度的平均值；有显著层理的岩石，分别报告垂直与平行层理方向的试件强度的平均值。计算值精确至0.1MPa 。 软化系数计算值精确至0.01 , 3个试件平行测定，取算术平均值；3个值中最大与最小之差不应超过平均值的20%，否则，应另取第4个试件，并在4个试件中取最接近的3个值的平均值作为试验结果，同时在报告中将4个值全部给出。 5.3 试验记录 单轴抗压强度试验记录应包括岩石名称、试验编号、试件编号、试件描述、件尺寸、破坏荷载、破坏形态。实验五 岩石单轴压缩实验
岩石单轴抗压强度试验
论述岩石抗拉强度与单轴抗压强度两者之间的联系.
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岩石抗压强度试验
岩石抗压强度试验(借鉴类别)
1岩石单轴抗压强度试验