巖體力學(xué)試驗報告

1、 巖體力學(xué)實驗報告 巖體力學(xué)試驗報告專業(yè)地質(zhì)工程姓名學(xué)號實驗時間周二7,8節(jié)目錄一、 巖體密度試驗2二、 巖石單軸抗壓試驗4三、 抗拉強(qiáng)度試驗（劈裂試驗）7四、 巖體變形試驗10五、 直剪試驗13六、三軸壓縮實驗. 16一、 巖體密度試驗1.1 工程概況（略）試驗時間2014年10月22日1.2規(guī)范介紹根據(jù)工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50266-99)，巖體密度的測定方法有顆粒密度試驗和塊體密度試驗，本試驗采用塊體密度試驗中的量積法。根據(jù)工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，試件描述應(yīng)包括：1） 巖石名稱、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、膠結(jié)物性質(zhì)等。2） 節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及其分布。3） 試件的形態(tài)。根據(jù)

2、工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，量積法試驗應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：1） 量測試件兩端和中間三個斷面上相互垂直的兩個直徑或邊長，按平均值計算截面積。2） 量測端面周邊對稱四點和中心點的五個高度，計算高度平均值。3） 將試件置于烘箱中，在105-110的恒溫下烘24h，然后放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱試件質(zhì)量。4） 長度量測精確至0.01m，稱量精確至0.01g。1.3 試驗方法試驗采用水泥砂漿棱柱體試件，試件處于自然含水狀態(tài)。使用的儀器有游標(biāo)卡尺、電子天平。實驗步驟如下：1） 量測試件兩端和中間三個斷面上相互垂直的兩個直徑或邊長，按平均值計算截面積。2） 量測端面周邊對稱四點和中心點的五個高度，計算高度平均值。3

3、） 量測試件重量。1.4 試驗結(jié)果巖體密度試驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理見表1。表1 巖體密度試驗數(shù)據(jù)記錄表項目編號：01 巖石名稱含水狀態(tài)試件編號直徑/邊長(mm)高度(mm)質(zhì)量（g）密度(g/cm3)備注測定值平均值測定值平均值水泥砂漿棱柱體試件自然含水狀態(tài)40.45 84.80 a40.51 40.53 84.32 0140.65 84.30 84.47 285.322.06 39.81 84.67 b40.10 40.3284.74 41.06 -39.81 77.98 a40.10 39.90 77.91 0239.80 77.64 77.96 260.60 2.06 40.24 77.83

4、b40.35 40.43 78.44 40.71 -40.05 79.31 a40.02 40.26 79.26 0340.71 79.37 79.40 267.10 2.0639.93 79.39 b39.88 39.89 79.69 39.87 -平均密度(g/cm3)2.08試 件 描 述：灰白色的水泥砂漿棱柱體試件，無風(fēng)化，節(jié)理不發(fā)育，試件為底面接近正方形的長方體。試驗者：、 校核者：、 試驗日期：2014/10/221.5 總結(jié)從實驗結(jié)果可以看出，用量積法測得的密度不僅簡便，而且計算結(jié)果準(zhǔn)確，應(yīng)保證試件制備有足夠的精度。二、巖石單軸抗壓試驗2.1 工程概況（略）試驗時間2014年10

5、月22日2.2規(guī)范介紹根據(jù)工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)(GB:T50266-99)，單軸抗壓強(qiáng)度試驗適用于能制成規(guī)則試件的各類巖石，且應(yīng)符合下列要求。試件尺寸應(yīng)符合下列要求：1） 圓柱體直徑宜為48-55mm。2） 含水顆粒的巖石，試件的直徑應(yīng)大于巖石最大顆粒尺寸的10倍。3） 試件高度與直徑之比宜為2.0-2.5。試件精度應(yīng)符合下列要求：1） 試件兩端面不平整度誤差不得大于0.05mm。2） 沿試件高度，直徑的誤差不得大于0.3mm。3） 端面應(yīng)垂直于試件軸線，最大偏差不得大于0.25°。同一含水狀態(tài)下，每組試驗試件的數(shù)量不應(yīng)少于3個。試件描述應(yīng)包括下列內(nèi)容：1） 巖石名稱、顏色、礦物成分

6、、結(jié)構(gòu)風(fēng)化程度、膠結(jié)物性質(zhì)等。2） 加荷方向與巖石試件內(nèi)層理、節(jié)理、裂隙的關(guān)系及試件加工中出現(xiàn)的題。3） 含水狀態(tài)及所使用的方法試驗應(yīng)按下列步驟進(jìn)行1） 將試件置于試驗機(jī)承壓板中心，調(diào)整球形座，使試件兩端面接觸均勻。2） 以每秒0.5-1MPa的速度加荷直至破壞。記錄破壞荷載及加載過程中的現(xiàn)象。3） 試驗結(jié)束后，應(yīng)描述試件的破壞形態(tài)試驗成果整理應(yīng)符合下列要求：1） 按下列公式計算巖石單軸抗壓強(qiáng)度：R=PA式中 R巖石單軸抗壓強(qiáng)度（MPa）；P試件破壞荷載（N）A試件截面積（mm2）2） 計算值取3位有效數(shù)字。3） 單軸抗壓強(qiáng)度試驗記錄應(yīng)包括工程名稱、取樣位置試件、編號、試件描述、試件尺寸和破壞

7、荷載。2.3 試驗方法試驗采用的試件為水泥砂漿棱柱體試件，同試驗一。試驗方法與計算方法同工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，試驗過程：1）將試件置于試驗機(jī)承壓板中心，調(diào)整球形座，使試件兩端面接觸均勻。2）以每秒0.5-1MPa的速度加荷直至破壞。2.4 試驗結(jié)果 巖體單軸抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理見表2。表2 巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗記錄表項目編號：02 巖石名稱含水狀態(tài)試樣編號試樣直徑（mm）破壞荷載（KN）抗壓強(qiáng)度（MPa）備注測定值平均值水泥砂漿棱柱體試件自然含水狀態(tài)139.8839.8147.429.939.8139.74239.8839.8654.634.439.8639.85339.8739.8534.

8、121.539.8639.83試件抗壓強(qiáng)度最大為34.4，最小為21.5，平均為28.8試 件 描 述：灰白色的水泥砂漿棱柱體試件，無風(fēng)化，節(jié)理不發(fā)育，試件為底面接近正方形的棱柱體試驗者：、 校核者：、 試驗日期：2014/10/252.5 總結(jié)從實驗結(jié)果可以看出，材料相同的水泥砂漿試件單軸抗壓強(qiáng)度有很大差異，試件01單軸抗壓強(qiáng)度僅為試件03的一半。分析原因可能為：1） 試件01的高徑比和尺寸都比其他兩個試件大，由于尺寸效應(yīng)和高徑比的影響，試件01的單軸抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其他兩個試件。2） 試件01本身在加工過程中出現(xiàn)結(jié)構(gòu)面或含水率較高，使得試件01單軸抗壓強(qiáng)度降低。三、 抗拉強(qiáng)度試驗（劈裂試驗）

9、3.1 工程概況（略）試驗時間2014年10月22日3.2規(guī)范介紹根據(jù)工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)(GB:T50266-99)，抗拉強(qiáng)度試驗采用劈裂法，適用于能制成規(guī)則試件的各類巖石，試件描述同抗拉強(qiáng)度試驗。圓柱體試件的直徑宜為試件的厚度宜為48-54mm，直徑的0.5-1.0倍，并應(yīng)大于巖石最大顆粒的10倍。試驗應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：1） 通過試件直徑的兩端，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。2） 將試件置于試驗機(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。3） 以每秒0.3-0.5MPa的速度加荷直至破壞。4） 記錄破壞荷載及加荷過程中

10、出現(xiàn)的現(xiàn)象，并對破壞后的試件進(jìn)行描述。試驗成果整理應(yīng)符合下列要求：1） 按下列公式計算巖石抗拉強(qiáng)度：t=2PDh式中 t巖石抗拉強(qiáng)度（MPa）；P試件破壞荷載（N）； D試件直徑（mm）； H試件厚度（mm）。2） 計算值取位有效數(shù)字。3） 抗拉強(qiáng)度試驗的記錄應(yīng)包括工程名稱、取樣位置、試件編號、試件描述試件尺寸破壞荷載3.3 試驗方法采用圓柱體試件，按照工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，實驗步驟為：1） 在圓柱體試件底面圓的直徑上兩端點和中點對圓柱體高分別測量三次，對圓柱體上中下直徑測量三次，取平均值。2） 通過試件直徑的兩端，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。3）

11、 將試件置于試驗機(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。4） 以每秒0.3-0.5MPa的速度加荷直至破壞。5） 記錄破壞荷載及加荷過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象，并對破壞后的試件進(jìn)行描述。6） 計算方法同工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)。3.4 試驗結(jié)果巖石單軸抗拉強(qiáng)度試驗實驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理見表3。表3 巖石單軸抗拉強(qiáng)度試驗(劈裂法)記錄表 項目編號：03 巖石名稱含水狀態(tài)試件編號受力方向試件直徑(mm)試件厚度(mm)破壞荷載(kN)抗拉強(qiáng)度(MPa)備注測定值平均值測定值平均值圓柱體試件自然含水率0128.73 29.19 51.09 51.726.22.16 29.20 51.7

12、0 29.65 51.76 0229.59 29.54 52.87 52.88 8.6 3.5029.08 52.87 29.95 52.90 0326.92 28.33 52.87 52.88 6.0 2.55 28.33 52.90 29.73 52.87 最大值為3.55MPa，最小值為2.16MPa，平均值為2.75MPa試 件 描 述：圓柱體試件，節(jié)理不發(fā)育，無風(fēng)化試驗者：、 校核者：、 試驗日期：2013/10/25破壞形態(tài)照片3.5 總結(jié)由實驗結(jié)果可看出試樣的抗拉強(qiáng)度不高，而且試件02與其他兩組有較大差別。分析產(chǎn)生差別的原因可能為：1） 試件內(nèi)部存在結(jié)構(gòu)面降低了試件的抗拉強(qiáng)度。2

13、） 試件在加載時線荷載沒有通過試件的圓心，最終破裂面沒有通過試件的直徑，使得抗拉強(qiáng)度偏低。四、 巖體變形試驗4.1 工程概況（略）試驗時間：2014年10月28日4.2規(guī)范介紹根據(jù)工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)(GB:T50266-99),巖體變形試驗有承壓板法試驗和鉆孔變形試驗，本試驗采用承壓辦法。承壓板法適用于各類巖體，安裝時應(yīng)使整個系統(tǒng)所有部件的中心保持在同一軸線上并與加載方向一致。試驗及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合下列規(guī)定：1） 試驗最大壓力不宜小于預(yù)定壓力的1.2倍，壓力宜分為5級，按最大壓力等分施加。2） 加壓前應(yīng)對測表進(jìn)行初始穩(wěn)定讀數(shù)觀測，每隔10min同時測讀各測表次，連續(xù)3次讀數(shù)不變，方可開始加壓試

14、驗，并將此讀數(shù)作為各測表的初始讀數(shù)值。鉆孔軸向位移計各測點觀測，可在表面測表穩(wěn)定不變后進(jìn)行初始讀數(shù)。3） 加壓方式宜采用逐級一次循環(huán)法，或逐級多次循環(huán)法。當(dāng)采用逐級一次循環(huán)法加壓時，每一循環(huán)壓力應(yīng)退至零。4） 每級壓力加壓后應(yīng)立即讀數(shù)，以后每隔10min讀數(shù)1次，當(dāng)剛性承壓板上所有測表或柔性承壓板中心巖面上的測表相鄰兩次讀數(shù)差與同級壓力下第一次變形讀數(shù)和前一級壓力下最后一次變形讀數(shù)差之比小于5%時，可認(rèn)為變形穩(wěn)定，并進(jìn)行退壓。退壓后的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與加壓時的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)相同。5） 在加壓、退壓過程中，均應(yīng)測讀相應(yīng)過程壓力下測表讀數(shù)一次。6） 中心孔中各測點及板外測表可在讀取穩(wěn)定讀數(shù)后進(jìn)行一次讀數(shù)。采用剛

15、性承壓辦法量測巖體表面變形時，按按下列公式計算變形參數(shù)：E=41-2PDW式中 E巖體彈性（變形）模量（MPa）；W巖體變形（cm）；P按承壓板面積計算的壓力（MPa）；D承壓板直徑（cm）；泊松比4.3 試驗方法本試驗采用剛性承壓板法，主要實驗儀器為巖體剛性試驗機(jī)，在試件的縱向與橫向分別貼兩個應(yīng)變片，數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)诫娔X。其他步驟同工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)。4.4 試驗結(jié)果巖石單軸壓縮變形試驗實驗數(shù)據(jù)及處理見表4。表4 巖石壓縮變形記錄表項目編號：04試件編號：01巖石名稱：含水狀態(tài)：試件直徑(mm)：48.97試件高度(mm)：100.51=23188.940.1402序號加載縱向應(yīng)變(

16、5;10-6)橫向應(yīng)變(×10-6)備注載荷應(yīng)力測量值平均測量值平均(kN)(MPa)121200011111117592.304-46-40-43735215184.608-99-81-9013810.5322776.9112-154-119-136.5201216430369.2216-209-155-182291517537961.5220-264-188-226371928645553.8224-316-220-268452434.5753146.1328-367-254-310.5542941.5860738.4432-417-287-352633448.5968330.7

17、436-467-318-392713854.51075923.0540-514-349-431.5794260.5殘余應(yīng)變-7-6-6.5-1-3-2試 件 描 述：灰白色圓柱體試件，節(jié)理不發(fā)育，無風(fēng)化。試驗者：、 校核者：、 試驗日期：2014/10/28巖石變形試驗試件尺寸數(shù)據(jù)見表5。表5 巖石變形試驗試件尺寸試件直徑(mm)平均值(mm)試件高度(mm)平均值(mm)48.9548.97100.58100.5148.98100.4348.96100.52巖石變形試驗-1曲線見圖1。圖1 巖體變形試驗-1曲線4.5 總結(jié)試驗準(zhǔn)備時，應(yīng)變片的粘貼方法十分重要，試件表面要用砂紙打磨，然后用酒精

18、擦拭，然后才能用502膠水將應(yīng)變片貼在打磨過的試件上。試驗過程中，有一個不加載的試件作相同處理，作為對照，消除環(huán)境因素對試驗的影響。五、 直剪試驗5.1 工程概況（略）試驗時間：2014年11月4日。5.2規(guī)范介紹根據(jù)工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)(GB:T50266-99), 直剪試驗適用于巖塊、巖石結(jié)構(gòu)面以及混凝土與巖石膠結(jié)面。試件安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：1） 將試件置于金屬剪切盒內(nèi)，試件與剪切盒內(nèi)壁之間的間隙以填料填實，使試件與剪切盒成為一個整體。預(yù)定剪切面應(yīng)位于剪切縫中部。2） 安裝試件時，法向荷載和剪切荷載應(yīng)通過預(yù)定剪切面的幾何中心。法向位移測表和水平位移測表應(yīng)對稱布置，各測表數(shù)量不宜少于2只。法

19、向荷載的施加方法應(yīng)符合下列規(guī)定：1） 在每個試件上，分別施加不同的法向應(yīng)力，所施加的最大法向應(yīng)力，不宜小于預(yù)定的法向應(yīng)力。2） 對于巖石結(jié)構(gòu)面中具有充填物的試件，最大法向應(yīng)力應(yīng)以不擠出充填物為宜。3） 不需要固結(jié)的試件，法向荷載一次施加完畢，即測讀法向位移，55min后再測讀一次，即可施加剪切荷載。4） 需固結(jié)的試件，在法向荷載施加完畢后的第一小時內(nèi)，每隔15min讀數(shù)1次，然后每半小時讀數(shù)1次，當(dāng)每小時法向位移不超過15min時，即認(rèn)為固結(jié)穩(wěn)定，可施加剪切荷載。5） 在剪切過程中，應(yīng)使法向荷載始終保持為常數(shù)。剪切荷載的施加方法應(yīng)符合下列規(guī)定：1） 按預(yù)估最大剪切荷載分12級施加。每級荷載施加

20、后，即測讀剪切位移和法向位移，5min后再測讀一次即施加下一級剪切荷載直至破壞。當(dāng)剪切位移量變大時，可適當(dāng)加密剪切荷載分級。2） 將剪切荷載退至零。根據(jù)需要，待試件充分回彈后，調(diào)整測表，按上述步驟進(jìn)行摩擦試驗。試驗成果整理應(yīng)符合下列要求：1） 按下列公式計算各法向荷載下的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力：=PA=QA式中 作用于剪切面上的法向應(yīng)力（MPa）；作用于剪切面上的剪應(yīng)力（MPa）；P作用于剪切面上的總法向荷載（N）；Q作用于剪切面上的總剪切荷載（N）；A剪切面積（mm2）。2） 繪制各法向應(yīng)力下的剪應(yīng)力與剪切位移及法向位移關(guān)系曲線，根據(jù)曲線確定各剪切階段特征點的剪應(yīng)力。3） 根據(jù)各剪切階段特征點的剪

21、應(yīng)力和法向應(yīng)力繪制關(guān)系曲線，按庫倫表達(dá)式確定相應(yīng)的巖石抗剪強(qiáng)度參數(shù)。4） 直剪試驗記錄應(yīng)包括工程名稱、取樣位置、試件編號試件描述、剪切面積、各法向荷載下各級剪切荷載時的法向位移及剪切位移。5.3 試驗方法試驗儀器采用了油壓千斤頂，位移計等實驗器材，加載方式同工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)。5.4 試驗結(jié)果直剪試驗數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理見表6表6直剪試驗記錄表巖石含水剪切法向法向剪切剪切備注名稱狀態(tài)面積荷載應(yīng)力荷載應(yīng)力(cm2)(kN)(kPa)(kN)(kPa)自然含水狀態(tài)72810.4142.8579.2126.37420.2277.47215.9218.40629.8409.34018247.25340.6

22、557.69225.5350.27549.8684.06631.3429.945直剪試驗巖石強(qiáng)度線見圖3。圖3 直剪試驗巖石強(qiáng)度線5.5 總結(jié)直剪試驗適用于巖塊、巖石結(jié)構(gòu)面以及混凝土與巖石膠結(jié)面。節(jié)理剪切擴(kuò)容效應(yīng)指節(jié)理在剪切過程中,由于節(jié)理面的起伏不平引起節(jié)理體積和厚度增加的作用。在試驗過程中，由于橫向位移過大，使下面的豎向位移計脫落，故得到的u-v曲線圖在后來豎向位移很大。六、三軸壓縮強(qiáng)度試驗6.1規(guī)范介紹根據(jù)工程巖體試驗方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50266-2013),巖石三周壓縮強(qiáng)度試驗是測定一組巖石試件在不同側(cè)壓條件下的三向壓縮強(qiáng)度，據(jù)此計算巖石在三軸壓縮條件下的強(qiáng)度參數(shù)c，值。本實驗采用等側(cè)壓條件下的