巖體力學參數(shù)測試指導書.doc

巖石力學實驗指導書及實驗報告班級姓名山東科技大學土建學院實驗中心編目錄一、巖石比重的測定二、巖石密度的測定三、巖石含水率的測定四、巖石單軸抗壓強度的測定五、巖石單軸抗拉強度的測定六、巖石凝聚力及內摩擦角的測定（抗剪強度試驗）七、巖石變形參數(shù)的測定八、煤的堅固性系數(shù)的測定實驗一、巖石比重的測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、 儀器設備巖石粉碎機、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、 試驗步驟1、巖樣制備：取有代表性的巖樣300克左右，用機械粉碎，并全部通過孔徑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（稱準到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。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，向比重瓶內注滿蒸餾水，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，在天平上稱重得g2。三、 結果：按下式計算：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比重瓶和滿瓶蒸餾水合重、克；ds室溫下蒸餾水的比重、ds1巖石比重測定記錄表測定次數(shù)試樣 重 g（克）比重瓶試樣蒸餾水合重g1（克）比重瓶滿瓶蒸餾水合重g2（克）試樣比 重d巖石平均比重d備注實驗二、巖石密度的測定巖石密度是指單位體積巖石的重量。有兩種做法：稱重法和蠟封法。我們采用的是蠟封法。一、 主要儀器設備烘箱、干燥器、熔蠟鍋、天平、線、石蠟、水中稱量裝置。二、 試件制備選取有代表性的邊長約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、放在干燥器內冷卻至室溫、稱重得g 2、絲線綁住試件、置于剛過熔點的石蠟中12秒鐘提出、檢查試件上，蠟有無氣泡、可用小電烙鐵或熱針刺破并涂平孔眼、在天平上稱重得g13、將蠟封后的試件掛在天平鉤上、在水中稱重得g2四、 結果計算：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。巖石密度測定記錄表測定次數(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）備注實驗三、巖石含水率的測定巖石在天然狀態(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、 儀器設備天平、烘箱、干燥箱。二、 試驗步驟1、從巖樣中心取保持天然含水狀態(tài)的邊長約46厘米的立方體試件，即稱重得g1，在現(xiàn)場采取的巖石，測含水率就要用塑料袋把欲測巖石密封住，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，稱重得g2。三、 測定結果計算：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。巖石含水率測定記錄表試件編號試件天然重（克）試件烘干重（克）試件含水率（%）巖石平均含水率（%）備注試驗四、巖石單向抗壓強度的測定一、 儀器設備材料試驗機、游標卡尺。二、 標準試件規(guī)格：采用直接為50mm的圓柱體，高徑比為2 ：1；也可采用5050100mm的長方體。三、 測定步驟：1、 測試件尺寸（試件直徑應在其高度中部兩個互相垂直的方向量測，取算術平均值）填入記錄表內。2、 選擇壓力機度盤：一般應滿足0.2P Pmax0.8P 式中：Pmax預計最大破壞載荷，KNP壓力機度盤最大值，KN3、 開動壓力機，使其處于可用狀態(tài)，將試件置于壓力機承壓板中心，調整球形坐，使試件上下受力均勻，0.51.0MPa的速度加載直至破壞。四、 測定結果的計算：試件的抗壓強度：式中：R試件抗壓強度，MPaP試件破壞載荷，NF試件面積，mm2巖石單向抗壓強度測定記錄表格試件編號巖石名稱試件含水狀態(tài)試件尺寸（mm）試件面積F(mm2)破壞載荷PN抗壓強度RMPa平均抗壓強度MPa備注長寬直徑高試驗五、巖石抗拉強度的測定（劈裂法）一、 儀器設備：材料試驗機、劈裂法實驗夾具、游標卡尺。二、 試件規(guī)格標準試件采用圓盤形，直徑50mm、厚25mm；也可采用505050mm得方形試件。三、 測定步驟：1、2同抗壓強度相同。3、通過試件直徑的兩端，沿軸線方向畫兩條互相平行的線作為加載基線，把試件放入夾具內，夾具上下刀刃對準加載基線，放入試驗機的上下承壓板之間，使試件的中心線和試驗機的中心線在一條直線上。4、開動試驗機，以每秒0.030.05MPa的速度加載直至破壞。四、 測定結果計算：式中：RL巖石單向抗拉強度，MPaP試件破壞載荷，ND試件直徑，mmL試件厚度，mm抗拉強度測定記錄表試件編號巖石名稱試件含水狀態(tài)試件尺寸（mm）破壞載荷PN抗拉強度RLMPa平均抗拉強度MPa備注直徑D厚度L試驗六、巖石的抗剪試驗一、 儀器設備材料試驗機、變角剪切夾具、游標卡尺。二、 試件規(guī)格標準試件采用505050mm。三、試驗步驟：1、 實驗機度盤的選擇原則與抗壓強度測定之盤選擇原則相同。2、 測量試件尺寸、選擇剪切角度填入表內。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、 測定結果的計算：單個試件剪切破壞面上的正應力、剪應力按下式計算：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。巖石剪切試驗記錄表巖石試件編號巖石名稱試件含水狀態(tài)試件尺寸（mm）剪切面積（mm2）剪切角度（度）破壞載荷（N）正應力（MPa）剪應力（MPa）備注長寬五、 畫強度曲線、求C、值。量出：C= =試驗七、巖石變形參數(shù)測定一、 儀器設備：電阻應變儀、萬用表、試驗機、電阻應變片、膠水等。二、 試件與抗壓強度測定試件的要求相同。三、 測定步驟：將電阻應變儀接上電源，預熱半小時連接線路，預調平衡，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，按估計破壞載荷的十分之一間隔讀一次讀數(shù)，紀錄載荷與應變值。直至破壞。四、 測定結果的計算與整理：1、 應力按下式計算：式中：應力，MPa；P與應變對應的載荷，N；F試件初始面積，mm2。2、 體積應變按下式計算式中：體積應變值；縱向應變值；橫向應變值。3、 繪制應力縱向應變曲線；應力橫向應變曲線；應力體積應變曲線。4、 根據(jù)破壞載荷計算單項抗壓強度R式中：P破壞載荷，NF試件初始面積，mm2。5、 在應力縱向應變曲線上，原點與50%抗壓強度點連線的斜率即為割線模量E50。6、 在應力縱向應變曲線上，直線段的斜率為切線模量Et（通稱彈性模量）。7、 根據(jù)應力縱向應變和應力橫向應變曲線上對應直線段部分縱向和橫向應變的平均值計算泊松比式中：應力橫向應變曲線上對應直線段部分應變的平均值。應力縱向應變曲線上對應直線段部分應變的平均值。變形參數(shù)測定紀錄表格試件長 mm、寬 mm、直徑 mm、面積 mm2?？v向荷載PN縱向應力MPa縱向應變橫向應變體積應變E50= R=Et= =試驗八、煤的堅固性系數(shù)的測定一、 儀器設備：搗碎筒、計量筒、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50克為一份、每五份為一組、稱三組。三、 測定步驟：將搗碎筒放置在砼或水泥地板上，放入試件一份，獎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量筒內，輕輕敲打使之