巖體力學(xué)參數(shù)測(cè)試指導(dǎo)書(shū).doc

巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)及實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)姓名山東科技大學(xué)土建學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心編目錄一、巖石比重的測(cè)定二、巖石密度的測(cè)定三、巖石含水率的測(cè)定四、巖石單軸抗壓強(qiáng)度的測(cè)定五、巖石單軸抗拉強(qiáng)度的測(cè)定六、巖石凝聚力及內(nèi)摩擦角的測(cè)定（抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)）七、巖石變形參數(shù)的測(cè)定八、煤的堅(jiān)固性系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)一、巖石比重的測(cè)定巖石比重是指單位體積的巖石（不包括孔隙）在105110oC下烘至恒重的重量與同體積4oC純水重量的比值。一、 儀器設(shè)備巖石粉碎機(jī)、瓷體或瑪瑙體、孔徑0.2或0.3毫米分樣篩、天平（量0.001克）、烘箱、干燥器、沙浴、比重瓶。二、 試驗(yàn)步驟1、巖樣制備：取有代表性的巖樣300克左右，用機(jī)械粉碎，并全部通過(guò)孔徑0.2（或0.3）毫米分樣篩后待用。2、將蒸餾水煮沸并冷卻至室溫取瓶頸與瓶塞相符的100毫升比重瓶，用蒸餾水洗凈，注入三分之一的蒸餾水，擦干瓶的外表面。3、取15g巖樣（稱(chēng)準(zhǔn)到0.001克）得g借助漏斗小心倒入盛有三分之一蒸餾水的比重瓶中，注意勿使巖樣拋撒或粘在瓶頸上。4、將盛有蒸餾水和巖樣的比重瓶放在沙浴上煮沸后再繼續(xù)煮11.5小時(shí)。5、將煮沸后的比重瓶自然冷卻至室溫，然后注入蒸餾水，使液面與瓶塞剛好接觸，注意不得留有氣泡，擦干瓶的外表面，在天平上稱(chēng)重得g1。6、將巖樣倒出，比重瓶洗凈，最后用蒸餾水刷一遍，向比重瓶?jī)?nèi)注滿(mǎn)蒸餾水，同樣使液面與瓶塞剛好接觸，不得留有氣泡，擦干瓶的外表面，在天平上稱(chēng)重得g2。三、 結(jié)果：按下式計(jì)算：式中：d巖石比重；g巖樣重、克；g1比重瓶、巖樣和蒸餾水合重、克；g2比重瓶和滿(mǎn)瓶蒸餾水合重、克；ds室溫下蒸餾水的比重、ds1巖石比重測(cè)定記錄表測(cè)定次數(shù)試樣 重 g（克）比重瓶試樣蒸餾水合重g1（克）比重瓶滿(mǎn)瓶蒸餾水合重g2（克）試樣比 重d巖石平均比重d備注實(shí)驗(yàn)二、巖石密度的測(cè)定巖石密度是指單位體積巖石的重量。有兩種做法：稱(chēng)重法和蠟封法。我們采用的是蠟封法。一、 主要儀器設(shè)備烘箱、干燥器、熔蠟鍋、天平、線、石蠟、水中稱(chēng)量裝置。二、 試件制備選取有代表性的邊長(zhǎng)約4050mm近似立方體的巖石、選3塊、修平棱角、刷取表面粘著物。三、 測(cè)定步驟：1、將試樣放入105110C的烘箱中烘至恒重后取出、放在干燥器內(nèi)冷卻至室溫、稱(chēng)重得g 2、絲線綁住試件、置于剛過(guò)熔點(diǎn)的石蠟中12秒鐘提出、檢查試件上，蠟有無(wú)氣泡、可用小電烙鐵或熱針刺破并涂平孔眼、在天平上稱(chēng)重得g13、將蠟封后的試件掛在天平鉤上、在水中稱(chēng)重得g2四、 結(jié)果計(jì)算：式中：dg巖石的干密度，克厘米3；g試件干重，克；g1蠟封試件在空氣中重，克；g2蠟封試件在水重中，克；ds水的密度，克厘米3；gn石蠟密度，克厘米3，0.90克厘米3。巖石密度測(cè)定記錄表測(cè)定次數(shù)試件在空氣中重g（克）蠟封試件在空氣重g1（克）蠟封試件在水中重g2（克）試件密度dg（克厘米3）巖石平均密度（克厘米3）備注實(shí)驗(yàn)三、巖石含水率的測(cè)定巖石在天然狀態(tài)下所含水分的重量與巖石烘干后的重量之比為巖石的含水率。一、 儀器設(shè)備天平、烘箱、干燥箱。二、 試驗(yàn)步驟1、從巖樣中心取保持天然含水狀態(tài)的邊長(zhǎng)約46厘米的立方體試件，即稱(chēng)重得g1，在現(xiàn)場(chǎng)采取的巖石，測(cè)含水率就要用塑料袋把欲測(cè)巖石密封住，保持水分。2、將試件放在105110C烘箱中烘至恒重后取出，放置干燥器中冷卻至室溫，稱(chēng)重得g2。三、 測(cè)定結(jié)果計(jì)算：式中：巖石天然含水率；保持天然水分的試件重量，克；烘至恒重的試件重量，克。巖石含水率測(cè)定記錄表試件編號(hào)試件天然重（克）試件烘干重（克）試件含水率（%）巖石平均含水率（%）備注試驗(yàn)四、巖石單向抗壓強(qiáng)度的測(cè)定一、 儀器設(shè)備材料試驗(yàn)機(jī)、游標(biāo)卡尺。二、 標(biāo)準(zhǔn)試件規(guī)格：采用直接為50mm的圓柱體，高徑比為2 ：1；也可采用5050100mm的長(zhǎng)方體。三、 測(cè)定步驟：1、 測(cè)試件尺寸（試件直徑應(yīng)在其高度中部?jī)蓚€(gè)互相垂直的方向量測(cè)，取算術(shù)平均值）填入記錄表內(nèi)。2、 選擇壓力機(jī)度盤(pán)：一般應(yīng)滿(mǎn)足0.2P Pmax0.8P 式中：Pmax預(yù)計(jì)最大破壞載荷，KNP壓力機(jī)度盤(pán)最大值，KN3、 開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)，使其處于可用狀態(tài)，將試件置于壓力機(jī)承壓板中心，調(diào)整球形坐，使試件上下受力均勻，0.51.0MPa的速度加載直至破壞。四、 測(cè)定結(jié)果的計(jì)算：試件的抗壓強(qiáng)度：式中：R試件抗壓強(qiáng)度，MPaP試件破壞載荷，NF試件面積，mm2巖石單向抗壓強(qiáng)度測(cè)定記錄表格試件編號(hào)巖石名稱(chēng)試件含水狀態(tài)試件尺寸（mm）試件面積F(mm2)破壞載荷PN抗壓強(qiáng)度RMPa平均抗壓強(qiáng)度MPa備注長(zhǎng)寬直徑高試驗(yàn)五、巖石抗拉強(qiáng)度的測(cè)定（劈裂法）一、 儀器設(shè)備：材料試驗(yàn)機(jī)、劈裂法實(shí)驗(yàn)夾具、游標(biāo)卡尺。二、 試件規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)試件采用圓盤(pán)形，直徑50mm、厚25mm；也可采用505050mm得方形試件。三、 測(cè)定步驟：1、2同抗壓強(qiáng)度相同。3、通過(guò)試件直徑的兩端，沿軸線方向畫(huà)兩條互相平行的線作為加載基線，把試件放入夾具內(nèi)，夾具上下刀刃對(duì)準(zhǔn)加載基線，放入試驗(yàn)機(jī)的上下承壓板之間，使試件的中心線和試驗(yàn)機(jī)的中心線在一條直線上。4、開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，以每秒0.030.05MPa的速度加載直至破壞。四、 測(cè)定結(jié)果計(jì)算：式中：RL巖石單向抗拉強(qiáng)度，MPaP試件破壞載荷，ND試件直徑，mmL試件厚度，mm抗拉強(qiáng)度測(cè)定記錄表試件編號(hào)巖石名稱(chēng)試件含水狀態(tài)試件尺寸（mm）破壞載荷PN抗拉強(qiáng)度RLMPa平均抗拉強(qiáng)度MPa備注直徑D厚度L試驗(yàn)六、巖石的抗剪試驗(yàn)一、 儀器設(shè)備材料試驗(yàn)機(jī)、變角剪切夾具、游標(biāo)卡尺。二、 試件規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)試件采用505050mm。三、試驗(yàn)步驟：1、 實(shí)驗(yàn)機(jī)度盤(pán)的選擇原則與抗壓強(qiáng)度測(cè)定之盤(pán)選擇原則相同。2、 測(cè)量試件尺寸、選擇剪切角度填入表內(nèi)。3、 把變角剪夾具選好角度，試件放上后即可以每秒0.51.0MPa的速度加載直至破壞。四、 測(cè)定結(jié)果的計(jì)算：?jiǎn)蝹€(gè)試件剪切破壞面上的正應(yīng)力、剪應(yīng)力按下式計(jì)算：式中：P試件剪斷破壞載荷，NF剪切面面積，mm2試件與水平面夾角。巖石剪切試驗(yàn)記錄表巖石試件編號(hào)巖石名稱(chēng)試件含水狀態(tài)試件尺寸（mm）剪切面積（mm2）剪切角度（度）破壞載荷（N）正應(yīng)力（MPa）剪應(yīng)力（MPa）備注長(zhǎng)寬五、 畫(huà)強(qiáng)度曲線、求C、值。量出：C= =試驗(yàn)七、巖石變形參數(shù)測(cè)定一、 儀器設(shè)備：電阻應(yīng)變儀、萬(wàn)用表、試驗(yàn)機(jī)、電阻應(yīng)變片、膠水等。二、 試件與抗壓強(qiáng)度測(cè)定試件的要求相同。三、 測(cè)定步驟：將電阻應(yīng)變儀接上電源，預(yù)熱半小時(shí)連接線路，預(yù)調(diào)平衡，施加初載荷，檢查儀器工作情況，按每秒0.51.0MPa的速度逐漸加載，按估計(jì)破壞載荷的十分之一間隔讀一次讀數(shù)，紀(jì)錄載荷與應(yīng)變值。直至破壞。四、 測(cè)定結(jié)果的計(jì)算與整理：1、 應(yīng)力按下式計(jì)算：式中：應(yīng)力，MPa；P與應(yīng)變對(duì)應(yīng)的載荷，N；F試件初始面積，mm2。2、 體積應(yīng)變按下式計(jì)算式中：體積應(yīng)變值；縱向應(yīng)變值；橫向應(yīng)變值。3、 繪制應(yīng)力縱向應(yīng)變曲線；應(yīng)力橫向應(yīng)變曲線；應(yīng)力體積應(yīng)變曲線。4、 根據(jù)破壞載荷計(jì)算單項(xiàng)抗壓強(qiáng)度R式中：P破壞載荷，NF試件初始面積，mm2。5、 在應(yīng)力縱向應(yīng)變曲線上，原點(diǎn)與50%抗壓強(qiáng)度點(diǎn)連線的斜率即為割線模量E50。6、 在應(yīng)力縱向應(yīng)變曲線上，直線段的斜率為切線模量Et（通稱(chēng)彈性模量）。7、 根據(jù)應(yīng)力縱向應(yīng)變和應(yīng)力橫向應(yīng)變曲線上對(duì)應(yīng)直線段部分縱向和橫向應(yīng)變的平均值計(jì)算泊松比式中：應(yīng)力橫向應(yīng)變曲線上對(duì)應(yīng)直線段部分應(yīng)變的平均值。應(yīng)力縱向應(yīng)變曲線上對(duì)應(yīng)直線段部分應(yīng)變的平均值。變形參數(shù)測(cè)定紀(jì)錄表格試件長(zhǎng) mm、寬 mm、直徑 mm、面積 mm2?？v向荷載PN縱向應(yīng)力MPa縱向應(yīng)變橫向應(yīng)變體積應(yīng)變E50= R=Et= =試驗(yàn)八、煤的堅(jiān)固性系數(shù)的測(cè)定一、 儀器設(shè)備：搗碎筒、計(jì)量筒、分樣篩（0.5mm）、天平、小錘、漏斗。二、 制樣：把煤樣用小錘制成塊度為2030mm小塊。稱(chēng)50克為一份、每五份為一組、稱(chēng)三組。三、 測(cè)定步驟：將搗碎筒放置在砼或水泥地板上，放入試件一份，獎(jiǎng)2.4kg重錘提高到600mm高度，使其自由落下沖擊試樣，每份沖擊三次，把5份搗碎后的式樣裝在同一容器中。把每組（5份）搗碎后的試樣一起倒入孔徑0.5mm分樣篩中篩分，端平分樣篩輕篩，篩動(dòng)幅度約200mm即可，篩至不再漏下煤粉為止。把篩下的粉末用漏斗裝入計(jì)量筒內(nèi)，輕輕敲打使之