巖石三軸壓縮及變形試驗(yàn)打印

學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名班級(jí)巖石三軸壓縮及變形試驗(yàn)

巖石三軸壓縮及變形試驗(yàn)裝訂線裝訂線本規(guī)定可用于測(cè)定烘干和飽和狀態(tài)的的試樣，試樣的含水狀態(tài)用以下方法處理：烘干狀態(tài)的試樣，在105～110C24h。飽和狀態(tài)的試樣，按7.1規(guī)定的進(jìn)展飽和。軸抗壓強(qiáng)度。二、試樣備制。試樣為圓柱體，直徑不小于5cm2～2.5依據(jù)三軸試驗(yàn)機(jī)的性能和試驗(yàn)爭(zhēng)論要求選擇。5～70.3mm。兩端面0.25三、試樣描述四、主要儀器設(shè)備7.4.1，7.4.2。電阻應(yīng)變片、粘結(jié)劑、萬(wàn)用表等?！不驍?shù)據(jù)采集器、壓力傳感器、引伸儀等。除用電阻應(yīng)變儀0.1%和量程能滿足變形測(cè)定需要的其它儀表。三軸應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)〔11五、試驗(yàn)程序試樣的防油處理首先在預(yù)備好的試樣外表上涂上薄層膠液〔如聚乙烯醇縮醛膠等后，再在試樣上套上耐油的薄橡皮保護(hù)套或塑料套，與試樣兩端的密封件協(xié)作，以防止試樣試驗(yàn)中進(jìn)油及試樣破壞后碎屑落入壓力室。安裝試樣把密封好的試樣放置于保護(hù)筒中，將壓力室頂部的螺旋壓帽組件卸下并吊裝在保護(hù)筒的下端有一凸出的球柱，此時(shí)要留意使球柱對(duì)準(zhǔn)壓力室底部中心的圓銷(xiāo)孔，并放置平穩(wěn)。試樣在壓力室中安置好后，即可向壓力室內(nèi)注油，直至油液到達(dá)預(yù)定的位置為止，然后用螺旋壓帽組件封閉壓力室。安裝測(cè)量變形儀表用測(cè)微表或位移傳感器適用于測(cè)定試樣的縱向變形，測(cè)表可按裝在壓力室遼寧工程技術(shù)大學(xué)巖石三軸壓縮及變形試驗(yàn)遼寧工程技術(shù)大學(xué)巖石三軸壓縮及變形試驗(yàn)1頁(yè)〔7頁(yè)〕頂部，三軸試驗(yàn)機(jī)壓力室構(gòu)件的變形，應(yīng)在試驗(yàn)前率定，在計(jì)算變形時(shí)予以扣除。變片，將試樣上焊接好的導(dǎo)線從壓力室的導(dǎo)線孔中引出，與應(yīng)變儀連接。圖三軸試件示意圖〔〔裝訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〕須考慮下述條件：所選定的側(cè)向應(yīng)力須使所求的莫爾包絡(luò)線能明顯的反映出所需要的應(yīng)力。應(yīng)適當(dāng)?shù)卣湛吹侥獱柊j(luò)線的各個(gè)階段。最小側(cè)壓力的選定，應(yīng)考慮試驗(yàn)機(jī)的精度。選擇軸向載荷量程依據(jù)已選定的側(cè)向應(yīng)力值，按下述閱歷公式選擇軸向載荷量程：Pmax

(c

k3

)AP

max

——可能的軸向破壞載荷〔N；裝裝訂線——試樣的單軸抗壓強(qiáng)度〔MPa；c——側(cè)向應(yīng)力〔MPa；3k4～7；A——試樣的橫截面積〔mm2。加載速度試驗(yàn)時(shí)，先施加側(cè)向壓力到預(yù)定值，其加載速度宜掌握在每秒0.05MPa左右，2%，然后以每秒0.8—1.0MPa的加載速度施加軸向荷載，直至破壞，并記錄破壞時(shí)的最大載荷及相應(yīng)的側(cè)向壓力值。變形記錄在施加軸向荷載的過(guò)程中，同步記錄下各級(jí)應(yīng)力下的縱向和橫向應(yīng)變〔承受電阻應(yīng)變儀〕或縱向變形值〔承受測(cè)微表。為了繪制應(yīng)力～應(yīng)變曲線〔151011-1。裂開(kāi)形式描述六、成果整理和計(jì)算計(jì)算不同側(cè)向應(yīng)力下的軸向應(yīng)力值P1A式中： ——不同側(cè)向應(yīng)力時(shí)的軸向應(yīng)力值〔MPa；1P——軸向破壞載荷〔N；A——試樣的橫截面積〔mm2?！惭b訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〔裝訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〕

1

求巖石的內(nèi)摩擦角和粘聚力C3σσ(MPa)13503002502001501005000204060σ(MPa)3裝訂線圖13 裝訂線1

最正確關(guān)系曲線3ττ(MPa)20017515012510075502500255075100 125 150 175 200225 250σ(MPa)14莫爾應(yīng)力圓〔裝訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〕〔裝訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〕1

3

為橫坐標(biāo)繪制～1 3

最正確關(guān)系曲線〔直線，如圖13所示，按下式直接求C，值：C

1sinc2cosk1arcsink1 式中：C——巖石的粘聚力〔MPa； ——巖石的內(nèi)摩擦角〔度；——～最正確關(guān)系曲線縱坐標(biāo)的應(yīng)力截距〔MPa；c 1 3k——～1 3

最正確關(guān)系曲線的斜率?！?〕在～1 3

最正確關(guān)系曲線〔直線〕與正應(yīng)力坐標(biāo)圖上以(1

/2為圓心，以(3

/2為半徑繪制莫爾應(yīng)力圓〔如圖3裝訂線14裝訂線繪制應(yīng)力--應(yīng)變曲線用測(cè)微表測(cè)定變形時(shí)，軸向應(yīng)變按下式計(jì)算： Lh L式中：——軸向應(yīng)變值；hL——試樣高度

LL1

L2L——試樣壓縮變形值〔mm；L——測(cè)定的總變形值〔mm；1L——三軸壓力室構(gòu)件的變形值〔mm。2用電阻應(yīng)變儀測(cè)定應(yīng)變時(shí)，按下式計(jì)算試樣的體積應(yīng)變值〔〔裝訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〕

v h

2d裝裝訂線 ——某一應(yīng)力下的體積應(yīng)變值；v——某一應(yīng)力下的縱向應(yīng)變值；h——某一應(yīng)力下的橫向應(yīng)變值。d繪制應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系曲線，如圖15所示。圖15 三軸抗壓強(qiáng)度應(yīng)力～應(yīng)變曲線圖依據(jù)應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系曲線，分別計(jì)算彈性模量，泊松比:E (150

)3503式中：E ——彈性模量50

h50()1 350

50%主應(yīng)力差的應(yīng)力值〔MPa； 50%時(shí)的縱向應(yīng)變值。h50取應(yīng)力為抗壓強(qiáng)度50%時(shí)的橫向應(yīng)變值和縱向應(yīng)變值計(jì)算泊松比?！惭b訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〕d〔裝訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〕式中：——泊松比；

h50d50

——應(yīng)力為主應(yīng)力差50%時(shí)的橫向應(yīng)變值；裝裝訂h5050%時(shí)的縱向應(yīng)變值。試 樣 尺 寸最直徑試 樣 尺 寸最直徑(mm)高度(mm)橫截面積(mm2)側(cè)向應(yīng)力(M3Pa)大破壞載荷(N)軸向應(yīng)力(M1Pa)E(MPa)泊松比備注C=摩擦角φ=巖試受含石樣力水名編方狀稱(chēng)號(hào)向態(tài)線裝裝訂線試試樣描述〔〔裝訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〕學(xué)號(hào)姓學(xué)號(hào)姓名班級(jí)裝訂線測(cè)定巖石的抗拉強(qiáng)度測(cè)定巖石的抗拉強(qiáng)度巖石的抗壓強(qiáng)度是指巖石在單向受拉條件下，受拉面上能承受的最大拉應(yīng)力。目前，測(cè)定巖石抗壓強(qiáng)度的方法很多，大致可分為直接位伸法和間接法兩大類(lèi)，而間接法又以劈裂法應(yīng)用最為廣泛。下面重點(diǎn)介紹直接拉伸法和劈裂法。Ⅰ直接拉伸法一、根本原理直接拉伸法是將試件夾持在夾持器內(nèi)，然后平行于試件軸施加拉伸荷載直至巖石破壞，通過(guò)破壞荷載求得巖石的抗拉強(qiáng)度〔σ〕即：t二、儀器設(shè)備1、制樣設(shè)備：鉆石機(jī)、鋸石機(jī)、磨石機(jī)、車(chē)床等；2100kN；、拉伸夾持器〔圖1：不少于3套；4、測(cè)量平臺(tái)、卡尺、放大鏡等；5、烘箱、枯燥器；6、水槽、煮沸設(shè)備或真空抽氣設(shè)備；7、樹(shù)脂膠及粘接設(shè)備。三、操作步驟1、試件制備試件規(guī)格承受直徑為5cm，高為10cm的園柱體，每組3塊，在試件制備過(guò)程中，不允許人為裂隙產(chǎn)生。試件制備的精度應(yīng)満足如下要求：沿試件高度，直徑的誤差不超過(guò)0.03cm；試件兩端面不平行度誤差，最大不超過(guò)0.005cm；端面應(yīng)垂直于軸線，最大偏差不超過(guò)0.25°；2、試件描述試驗(yàn)前，對(duì)試件應(yīng)描述以下內(nèi)容：巖石名稱(chēng)、顏色、礦物成分、構(gòu)造、風(fēng)化程度、膠結(jié)物性質(zhì)等；加荷方向與巖石試件內(nèi)層理、節(jié)理、裂隙的關(guān)系及試件加工中消滅的問(wèn)題；含水狀態(tài)及所使用的方法。2、試件尺寸量測(cè)及描述按試驗(yàn)二量積法中的要求，量測(cè)試件斷面的邊長(zhǎng)，求取其斷面面積〔A。試件描述內(nèi)容：包括巖石名稱(chēng)、顏色，主要礦物成分、構(gòu)造構(gòu)造、層理、節(jié)理等裂隙發(fā)育狀況及拉伸應(yīng)力間的關(guān)系。3、試件烘干或飽和處理依據(jù)試驗(yàn)要求需對(duì)試件進(jìn)展烘干或飽和處理。105~11024h。自由浸水法飽和試件：將試件放入水槽，先注水至試件高度的1/4處，以后每隔2h分別注水至試件高遼寧工程技術(shù)大學(xué)測(cè)定巖石的抗拉強(qiáng)度遼寧工程技術(shù)大學(xué)測(cè)定巖石的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)1頁(yè)〔5頁(yè)〕裝線裝線1/23/4處，6h后全部浸沒(méi)試件，試件在水中自由吸水48h。煮沸法飽和試件：煮沸容器內(nèi)的水面始終高于試件，煮沸時(shí)間不少于6h。真空抽氣法飽和試件：飽和容器內(nèi)的水面始終高于試件，真空壓力表讀數(shù)宜為100kPa，直至無(wú)氣泡逸4h。4、試件膠結(jié)試件與夾持器膠結(jié)前，應(yīng)將試件端面及夾持器接合面用丙酮洗凈，然后將膠合劑均勻地涂抹在試件及夾持器端面上，膠結(jié)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)中心。膠接后，在其上稍加重壓，使兩者嚴(yán)密結(jié)合，靜直至枯燥。5、安裝試件、加荷將膠接有巖樣的拉伸夾持器安裝在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的夾頭內(nèi)，留意須使試件平行于機(jī)器軸線，然后，0.3MPa的速率加荷至試件破壞，記錄整個(gè)試驗(yàn)中荷載的最大值及試件徹底破壞的荷載值。6、描述試件破壞狀況描述內(nèi)容包括：破壞面的平直程度，與軸線的關(guān)系及破壞部位等狀況，如破壞面為沿某一裂隙破壞或沿端面四周破壞時(shí)，則該次試驗(yàn)無(wú)效。7、按下式計(jì)算巖石的抗拉強(qiáng)度〔裝式中：σ――巖石的抗拉強(qiáng)度〔；tP――試件破壞時(shí)的拉伸荷載〔N；訂線tA――試件橫載面積〔m2。內(nèi)四、試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容不準(zhǔn)做訂1、整理記錄表格，格式如下表：巖石軸向拉伸試驗(yàn)記錄表答〕工程名稱(chēng)：最大破 巖石抗壞載荷 拉強(qiáng)度最大破 巖石抗壞載荷 拉強(qiáng)度備注〔N〕 〔MPa〕橫截面積〔mm2〕平均直徑平均高度〔mm〕〔mm〕含水狀態(tài)受力方向試件編號(hào)巖石名稱(chēng)寸尺樣試試件與夾持器膠接時(shí)，要留意膠接牢靠，并留意檢查夾持器軸與試件軸線是否全都。Ⅱ劈裂法一、根本原理劈裂法是在試件的直徑〔園柱體試件〕方向上，施加一線性荷載，使之沿試件直徑方向發(fā)生壓致拉裂破壞，然后依據(jù)彈性理論求巖石的抗拉強(qiáng)度。劈裂法適用于能制成規(guī)章試件的各類(lèi)巖石。試驗(yàn)時(shí)，線性荷載是通過(guò)一個(gè)特制夾具或在試件上、下各加一根壓條實(shí)現(xiàn)的〔圖6-2。二、儀器設(shè)備1、制樣設(shè)備：鉆石機(jī)、鋸石機(jī)、磨石機(jī)、車(chē)床等；2、測(cè)量平臺(tái)、卡尺、放大鏡等；3、烘箱、枯燥箱、水槽、煮沸設(shè)備或真空抽氣設(shè)備；4、材料試驗(yàn)機(jī)。裝訂裝訂線5、墊條1、試件規(guī)格劈裂試驗(yàn)適用于能制成規(guī)章試件的各類(lèi)巖石，試件可用巖心或巖塊加工制成。一般承受直徑為48~54mm，高度為直徑的0.5~1.0倍，并大于巖石最大顆粒的10倍的園柱體試件。同一含水狀態(tài)下，每組3塊。試件制備的精度應(yīng)満足如下要求：沿試件高度，直徑的誤差不超過(guò)0.03cm；試件兩端面不平行度誤差，最大不超過(guò)0.005cm；端面應(yīng)垂直于軸線，最大偏差不超過(guò)0.25°；2、試件尺寸測(cè)量及描述按試驗(yàn)二中量積法的要求，量測(cè)度樣的直徑，高度或邊長(zhǎng)，并劃出加荷中線。試件描述內(nèi)容：巖石名稱(chēng)、顏色、礦物成分、構(gòu)造、風(fēng)化程度、膠結(jié)物性質(zhì)等；加荷方向與巖石試件內(nèi)層理、節(jié)理、裂隙的關(guān)系及試件加工中消滅的問(wèn)題；含水狀態(tài)及所使用的方法。〔裝訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〔裝訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〕依據(jù)試驗(yàn)要求需對(duì)試件進(jìn)展烘干或飽和處理。105~11024h。自由浸水法飽和試件：將試件放入水槽，先注水至試件高度的1/4處，以后每隔2h分別注水至試件高1/23/4處，6h48h。煮沸法飽和試件：煮沸容器內(nèi)的水面始終高于試件，煮沸時(shí)間不少于6h。真空抽氣法飽和試件：飽和容器內(nèi)的水面始終高于試件，真空壓力表讀數(shù)宜為100kPa，直至無(wú)氣泡逸4h。4、安裝試件、加荷通過(guò)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2根墊條沿加載基線，固定在試件兩端。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。0.3~0.5MPa的加荷速度加荷，直至試件破壞，記錄下破壞荷載，描述試件破壞后的形態(tài)。t5、按下式計(jì)算巖石的抗拉強(qiáng)度t式中：σ――巖石的抗拉強(qiáng)度〔；P――破壞荷載〔N；――試件直徑〔m――試件高度〔m。計(jì)算值取3位有效數(shù)字。四、試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1、整理記錄表格，格式如下表：抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)〔劈裂法〕記錄表試件試件編號(hào)試驗(yàn)狀態(tài)受力方向試件尺寸〔mm〕抗拉強(qiáng)度〔MPa〕P〔N〕單值平均值2、整理試件描述資料。裝訂裝訂線五、留意事項(xiàng)1、試件上、下兩根墊條應(yīng)與試件中心面位于同一平面內(nèi)，以免產(chǎn)生偏心荷載。2、破壞面必需通過(guò)上、下兩加荷線，假設(shè)只產(chǎn)生局部破壞，須重試驗(yàn)。六、思考題1、同一巖性的巖石分別用直接拉伸法和劈裂法進(jìn)展試驗(yàn)，假設(shè)不考慮其它因素的影響，求得的抗拉強(qiáng)度是否一樣？為什么？2、試比較直接拉伸法與劈裂法間的異同點(diǎn)?！病惭b訂線內(nèi)不準(zhǔn)做答〕學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)姓名班級(jí)

遼寧工程技術(shù)大學(xué)測(cè)定巖石的抗拉強(qiáng)度巖石抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)(變角剪切)裝裝訂線積之比，稱(chēng)為巖石試樣的抗剪強(qiáng)度。利用幾個(gè)不同角度的抗剪夾具做試驗(yàn)，得出試樣沿剪斷面破壞的正應(yīng)力和剪應(yīng)力之間的關(guān)系，以確定巖石抗剪強(qiáng)度曲線的一局部。二、試樣備制505050mm707070mm的立方體，誤差小于0.2～0.3mm，試樣各端面嚴(yán)格平0.07mm0.03mm。32～3個(gè)，所以一組試驗(yàn)的試樣6～9個(gè)以上。圖8 巖石變角剪示意圖 圖9 巖石變角剪加載示意圖三、試驗(yàn)設(shè)備、用具壓力試驗(yàn)機(jī)，抗剪夾具三個(gè)，卡尺及其它關(guān)心設(shè)備。四、試驗(yàn)程序描述試樣的顏色、顆粒、層理方向、加工精度等狀況，在試樣上劃出剪切線。用游標(biāo)卡尺量測(cè)試樣的高、寬、長(zhǎng)的尺寸，準(zhǔn)確到0.05mm，并計(jì)算剪切面的面積。把試樣和抗剪夾具一起放在壓力試驗(yàn)機(jī)的承壓板上，夾具與墊板之間放滾軸以消退摩擦力，試樣和抗剪夾具四周放防護(hù)罩。以每秒0.5～1.0MPa的速度加載，直到試樣剪斷為止，記錄下破壞時(shí)的載荷，格式見(jiàn)10-1。20、30、45不同夾具，分別逐個(gè)進(jìn)展試驗(yàn)，每個(gè)角度做3件。裝訂線遼