《 岩石力学 》

          

实  验  指  导  书     

（水工专业）

  郭敏霞  李元婷 编 写

    西北农林科技大学水利与建筑工程学院

        2011年 12月

目　录

第一章　岩石抗拉强度试验... 1

1.1   实验目的、原理... 1

1.2   试样制备、使用仪器及材料... 1

1.3   实验步骤... 1

1.4  实验过程原始记录、成果及分析... 1

第二章　岩石变形试验... 2

2.1   实验目的、原理... 2

2.2   试样制备、使用仪器及材料... 2

2.3   实验步骤... 2

2.4  实验过程原始记录、成果及分析... 2

参考文献... 4

第一章　岩石抗拉强度试验

1.1   实验目的、原理 

抗拉强度试验采用劈裂法，适用于能制成规则试件的各类岩石。劈裂法是在圆柱体试样的直径方向上，施加相对的线性荷载，使之沿试样直径方向破坏的试验，间接测定岩石的抗拉强度。

1.2   试样制备、使用仪器及材料

试件应符合下列要求：

（1）圆柱体试件的直径宜为48～54mm，试件的厚度宜为直径的0.5～1.0倍，并应大于岩石的最大颗粒的10倍。

（2）其他应符合实验四的要求。

主要仪器包括：

（1）钻石机、锯石机、磨石机、车床等。

（2）测量平台。

（3）材料试验机。

1.3   实验步骤

（1）通过试件直径的两端，沿轴线方向划两条相互平行的加载基线。将两根垫条沿加载基线，固定在试件的两端。

（2）将试件置于试验机承压板中心，调整球形座，使试件均匀受荷，并使垫条与试件在同一加荷轴线上。

（3）以每秒0.3～0.5MPa的速度加荷直至破坏。

（4）记录破坏荷载及加荷过程中出现的现象，并对破坏后的试件进行描述。

1.4  实验过程原始记录、成果及分析

岩石抗拉强度按下式进行计算：

                  （1）

式中    Rt—岩石的抗拉强度（kPa）

        Pmax—试样破环时最大荷载值（kN）

        D—试样直径（m）

        L—试样厚度（m）

表1   岩石抗拉强度试验记录计算表

第二章　岩石变形试验

2.1   实验目的、原理 

在纵向压力作用下测定试样的纵向和横向变形，然后计算岩石的弹性模量和泊松比。弹性模量是指纵向单轴压缩应力与纵向应变之比。一般取单轴抗压强度的50%作为应力和该应力下的纵向应变值进行计算，根据需要也可以确定任何应力下的弹性模量。

泊松比是横向应变与纵向应变之比，一般取单轴抗压强度的50%时的横向应变值和纵向应变值计算。根据需要也可以确定任何应力下的泊松比。

根据岩样的含水状态，按照规程的规定可测出岩石试样烘干状态下和饱和状态下岩石的弹性模量和泊松比。

应注意的是当用电阻片测定变形时，应在试样饱和之前对电阻片进行防潮处理。

2.2   试样制备、使用仪器及材料

采用钻石机、锯石机、磨石机等制样设备取出圆柱体岩芯在室内进行加工，试样加工精度和尺寸要满足下列要求：

试样直径为50mm，直径误差不得超过1mm。高度为100mm，高度误差不得超过3mm。两端面的不平行度，最大不超过0.05mm，端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25°，在钻、切、磨制试样过程中，不允许有人为裂隙出现。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，要求量测准确至0.02mm。

试验前要对岩石的颜色、结构、矿物成分、颗粒大小、胶结物性质等特征进行描述，并记述受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系，节理裂隙的发育程度及其分布。

2.3   实验步骤

试验用压力机应能连续加载且没有冲击，具有足够的吨位，并在总吨位的10%～90%之间进行试验，压力机的承压板，必须具有足够的刚度，压力机还须具有球形座，板面须平整光滑，试样上下两端加的辅助承压板直径不小于试样直径，且也不宜大于试样直径的两倍，并有足够的刚度，板面须平整光滑。压力计应符合国家计量标准的规定。

2.4  实验过程原始记录、成果及分析

（1）弹性模量按下式进行计算：

           （2）

式中    E₅₀—弹性模量（kPa）

        σ₅₀—相应于抗压强度50%的应力值（kPa）

        ε₅₀—应力为抗压强度50%时的纵向应变值。

  （2）泊松比按下式进行计算：

           （3）

式中  μ—泊松比；

      εd50—应力为抗压强度50%时的横向应变值；

      εl50—应力为抗压强度50%时的纵向应变值。

     

表2    岩石变形试验记录计算表

                                          

参 考 文 献

专著：

[1]  张永兴. 岩石力学[M].北京:中国建筑工业出版社,20##年.

国际. 国家标准规范:

[2]  中华人民共和国行业标准. SL264-2001  水利水电工程岩石试验规程[S]. 北京，水利电力出版社， 2001

 

第二篇：岩石力学常规试验

岩石力学常规试验

◆砼、砼与岩体抗剪试验计算

σ——正应力MPa（设计值）；

τ——剪应力MPa（试验所求值，试验前预估一个）

C——粘聚力MPa

υ——摩擦角度（°）

★试验时垂直压力所加的最高值计算：

P=（σ*10.2*A）/（1000*K）

10.2——为转换系数，意义为1MPa=10.1972kg/cm2；

A——为试件剪切面的面积cm2；

K——为千斤顶率定系数T/Mpa；

1000——是为了将分子中的kg转化为T。

★试验时剪切力的最高值（预估）计算：

方法一：

τ=tgυ*σ+C

将计算的τ值代入P=（τ*10.2*A）/（1000*K）可算出剪切压力的大概值。 方法二：

用做过的试点所得数值来对比

剪峰值/压峰值=待求剪峰值/计算压峰值

★试验过程

★垂直：先加垂直压力，零压力读数，加一级压力读数，5分钟后读数，再加下一级压力（读数），5分钟后读数，直至垂直压力施加完成，将垂直表，水平表调零。

★水平：在加剪压力时要同步退垂直压力，加压、读数同垂直。 ★每加一级水平压力时垂直退压值计算：

退压系数=水平千斤顶系数/垂直千斤顶系数*sinυ

υ——试件的斜面角度（斜剪试验），一般为13°

所要退到的垂直压力值=将退压系数*剪压力（每次要加的压力）-垂直压力的峰值

◆变形试验

变形试验垂直最高压力代砼垂直压力公式即可。

◆结构面抗剪试验

结构面抗剪计算可代砼计算公式，垂直不用退压（直剪试验）。

结构面剪断后如要做单点摩擦可不用退垂直压力，根据单点摩擦的分级直接剪，单点摩擦分四级做，比如垂直做到33Mpa，单点摩擦可以做40 Mpa 、30 Mpa 、20 Mpa 、10 Mpa或者32 Mpa、24 Mpa、16 Mpa、8 Mpa。单点摩擦不用垂直表，不用稳定时间，摩擦至1500左右如稳定就可以做一下级。试验做完压力可以不退完，留点压力避免倒塌。

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