巖體力學實驗報告ttf.doc

實 驗 報 告項目 巖石的單軸抗壓強度實驗 礦業(yè)工程 系 08 級 采礦工程 專業(yè)（2）班 成績 姓名：劉佳海 學號：120080201086 第 4 組 日期：2011年6月21 一.實驗項目巖石的單軸抗壓強度實驗。二.實驗目的測定巖石的單軸抗壓強度Rc。當無側(cè)卸式樣在縱向壓力作用下出現(xiàn)壓縮破壞時，單位面積上所承受的載荷稱為巖石的單軸抗壓強度，即式樣破壞時的最大載荷與垂直與加載方向的截面積之比。巖石的單軸抗壓強度主要用于巖石的強度分級和巖性描述。本次試驗主要測定天然狀態(tài)下試樣的單軸抗壓強度。三.實驗儀器設備1.鉆石機、切石機、磨平機等其他制樣輔助設備2.測量平臺、角尺、游標卡尺3.壓力機壓力機滿足的要求：. 壓力機應能連續(xù)加載且沒有沖擊，具有足夠的噸位，能在總噸位的10%90%之間進行實驗；. 壓力機的承壓板必須具有足夠的剛度，其中之一為具有球形座，板面平整光滑；. 承壓板的直徑應不小于試樣的直徑，同時也不宜大于試樣直徑的2倍。如壓力機承壓板尺寸大于試樣尺寸的2倍以上時，需在試樣上下兩端加輔助承壓板。輔助承壓板的剛度和平整度應滿足壓力機承壓板的要求。. 壓力機的校正與檢驗，應符合國家計量標準的規(guī)定。四.實驗原理所謂巖石的單軸抗壓強度是指巖石試件在無側(cè)限的條件下，受軸向力作用破壞時單位面積上所承受的荷載，即Rc=式中 Rc單軸抗壓強度，有時也稱作無側(cè)限強度 P在無側(cè)限條件下，軸向的破壞荷載 A試件與軸向荷載垂直的截面面積1.單軸抗壓強度的試驗方法試件的直徑或邊長為4.85.4cm，高度為直徑的2.02.5倍，試件兩端面的不平整度不大于0.05mm，在試件的高度上直徑或邊長的誤差不得大于0.3mm，兩端面應垂直于試件軸線，最大偏差不得大于0.25。2.在單向壓縮荷載作用下試件的破壞形態(tài)在荷載作用下，巖石試件的破壞形態(tài)是表現(xiàn)巖石破壞機理的重要特征。它不僅表現(xiàn)了巖石受力過程中的應力分布狀態(tài)，同時，還反映了不同實驗條件對強度的影響。因此，巖石的破壞形態(tài)倍受重視，據(jù)觀察巖石在單軸壓縮應力作用下的主要破壞形態(tài)有：圓錐形破壞柱狀劈裂破壞兩種情況。3.單軸抗壓強度的影響因素.承壓板對單軸抗壓強度的影響當承壓板的剛度很大時，其接觸面的應力分布很不均衡，呈山字形，當承壓板的剛度較小，呈柔性鋼板時，則巖石斷面的應力分布為拋物線形。.巖石試件尺寸及形狀對單軸抗壓強度的影響進行了系統(tǒng)的研究后發(fā)現(xiàn)：試件的尺寸、形狀、高徑比均將影響巖石的強度。1）巖石試件的形狀方形試件的四個邊角會產(chǎn)生很明顯的應力集中現(xiàn)象，這將影響整個試件在受力后的應力分布狀態(tài)。方柱體的試件不易達到有關加工精度的要求。目前絕大多數(shù)的國家都采用圓柱形的巖石試件。2）巖石試件的尺寸試件的強度通常隨其尺寸的增大而減小，這在巖石力學中被稱為尺寸效應。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，試件的尺寸對其強度的影響很大程度上取決于組成巖石的礦物顆粒的大小。3）.巖石試件的高徑比由于高徑比的h/d的不同，對巖石強度將產(chǎn)生不同的影響。高徑比在23時，巖石的單軸抗壓強度值已趨穩(wěn)定。.加載速率對單軸抗壓強度的影響加載速率是影響巖石單軸抗壓強度的重要因素。巖石的單軸抗壓強度通常隨加載速率的提高而增大，在很高的加載速率下，如沖撞等試驗所求得的單軸抗壓強度甚至可數(shù)倍于緩慢加載的試驗結(jié)果。.環(huán)境對巖石單軸抗壓強度的影響1）含水率對巖石單軸抗壓強度的影響巖石的孔隙中含水的多少，將對巖石的單軸抗壓強度有著一定的影響，當巖石在完全烘干狀態(tài)下與飽和狀態(tài)下所求得的單軸抗壓強度有著一定的差別。2）溫度對巖石單軸抗壓強度的影響巖體力學試驗一般是在溫室條件下進行。溫度對巖石強度的影響并不是很明顯。五.實驗內(nèi)容1.試樣描述實驗前的描述應包括以下內(nèi)容：.巖石名稱、顏色、結(jié)構(gòu)、礦物成分、顆粒大小、風化程度、膠結(jié)物性質(zhì)等特征；.節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及其分布，并記述受載方向與層理、片理級節(jié)理裂隙之間的關系；.測量試樣尺寸，檢查試樣加工精度，并記錄試樣加工過程中的缺陷；.試樣壓壞后，應描述其破壞方式。若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應對其進行描述和解釋。2.試樣的制備.試料可用鉆孔巖心或坑槽探中采取的巖塊。在取料和試樣制備過程中，不允許人為裂隙出現(xiàn)；.本次實驗采用圓柱體作為標準試樣，直徑為5cm，允許變化范圍為4.85.4cm，高度為10cm，允許變化范圍為8.510.5cm；.對于非均勻質(zhì)的粗粒結(jié)構(gòu)巖石，或取樣尺寸小于標準尺寸，允許采用非標準試樣，但高徑之比宜為2.02.5；.制備試樣時采用的冷卻液必須是潔凈水，不允許使用油液；.對于遇水崩解、溶解和干縮濕漲的巖石，應采用干法制樣；.試樣制備的精度1）在試樣整個高度上，直徑誤差不得超過0.3mm；2）兩端面的不平整度，最大不超過0.05mm；3)端面應垂直于試樣軸線，最大偏差不超過0.25.六.實驗數(shù)據(jù)記錄及處理巖石編號巖石長度mm巖石寬度mm巖石高度mm最大應力值KN受壓面積mm2150.7554.39102.1071.450.4754.04102.1251.1953.99102.52102.16平均值50.80354.140102.2252750.4744251.9951.3896.6861.651.9351.2097.3052.1450.8197.2896.80平均值52.02051.13097.0152659.7826 353.7952.7198.805853.8752.5099.2053.6752.2999.42100.48平均值53.77752.50099.4752823.2925446.9255.4599.4073.246.0555.5098.8045.2555.2598.9498.90平均值46.07355.40099.0102552.4442巖石名稱含水狀態(tài)受力方向試樣編號試樣受力面積A（mm2）破壞載荷P(N)抗壓強度(MPa) Rc=P/A測定值平均值混凝土砌塊無水狀態(tài)受軸向均布荷載12760.2932750.47447140025.959158172727.3992763.74822671.2462659.78266160023.159787572658.8162649.23332835.2712823.29255800020.543390392828.1752806.40442601.7142552.44427320028.678394952555.7752500.063平均值2696.49846605024.58518277七.誤差分析處理1.試件不夠規(guī)整，沒有近似長方體2.游標卡尺讀數(shù)不夠準確，應多次讀數(shù)，取平均值。3.巖石在受力時受力不均勻4.計算時，數(shù)據(jù)有部分舍棄，不夠精確，多次計算，取平均值。八.實驗結(jié)論試件的破壞形態(tài)為柱狀劈裂破壞，它是巖石在單軸壓縮應力作用下自身所具有的破壞特性。實驗注意事項1.當試樣臨近破壞時，需適當放慢加荷速度。 2.在對試樣加荷前，應檢查試樣是否均勻受壓?！居懻摗炕卮鹚伎碱}：影響巖石單軸抗壓強度的試驗條件有哪些？試樣形態(tài)、高經(jīng)比、加荷速度等是怎樣影響巖石單軸抗壓強度的？（一）影響因素1、承壓板對單軸抗壓強度的影響。2、巖石試件尺寸及形狀對單軸抗壓強度的影響。3、環(huán)境對巖石單軸抗壓強度的影響。（二）形狀的影響：方形試件的四個邊角會產(chǎn)生很明顯的應力集中現(xiàn)象，這將影響整個試件在受力后的應力分布狀態(tài)。所以目前大多數(shù)采用圓柱形巖石試件。（三）高徑比的影響：高徑比不同對巖石強度的影響不同，一般高徑比取2-3對