实验五 岩石单轴压缩实验(DOC)

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1、实验五岩石单轴压缩实验一.实验目的岩石单轴压缩是指岩石在单轴压缩条件下的强度、变形和破坏特征。通过该实验掌握岩石单轴压缩实验方法，学会岩石单轴抗压强度、弹性模量、泊松比的计算方法；了解岩石单轴压缩过程的变形特征和破坏类型。二.实验设备、仪器和材料1.钻石机、锯石机、磨石机；2.游标卡尺，精度0.02mm；3.直角尺、水平检测台、百分表及百分表架；4.YE-600型液压材料试验机；5.JN-16型静态电阻应变仪；6.电阻应变片（BX-120型）；7.胶结剂，清洁剂，脱脂棉，测试导线等。三.试样的规格、加工精度、数量及含水状态1.试样规格：采用直径为50

2、mm，高为100mm的标准圆柱体，对于一些裂隙比较发育的试样，可采用50mm×50mm×100mm的立方体，由于岩石松软不能制取标准试样时，可采用非标准试样，需在实验结果加以说明。2.加工精度：a平行度：试样两端面的平行度偏差不得大于0.1mm。检测方法如图5-1所示，将试样放在水平检测台上，调整百分表的位置，使百分表触头紧贴试样表面，然后水平移动试样百分表指针的摆动幅度小于10格。b直径偏差：试样两端的直径偏差不得大于0.2mm，用游标卡尺检查。c轴向偏差：试样的两端面应垂直于试样轴线。检测方法如图5-2所示，将试样放在水平检测台上，用直角尺紧贴试

3、样垂直边，转动试样两者之间无明显缝隙。3.试样数量：每种状态下试样的数量一般不少于3个。4.含水状态：采用自然状态，即试样制成后放在底部有水的干燥器内1～2d，以保持一定的湿度，但试样不得接触水面。34121—百分表2-百分表架3-试样4水平检测台图5-1试样平行度检测示意图2311—直角尺2-试样3-水平检测台图5-2试样轴向偏差度检测示意图四.电阻应变片的粘贴图5-3电阻应变片粘贴试样电阻片1.阻值检查：要求电阻丝平直，间距均匀，无黄斑，电阻值一般选用120欧姆，测量片和补偿片的电阻差值不超过0.5Ω。2.位置确定：纵向、横向电阻应变片粘贴在试样

4、中部，纵向、横向应变片排列采用“┫”形，尽可能避开裂隙，节理等弱面。3.粘贴工艺：试样表面清洗处理→涂胶→贴电阻应变片→固化处理→焊接导线→防潮处理。五.实验步骤1.测定前核对岩石名称和试样编号，并对岩石试样的颜色、颗粒、层理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描述。2.检查试样加工精度。并测量试样尺寸，一般在试样中部两个互相垂直方向测量直径计算平均值。3.电阻应变仪接通电源并预热数分钟后,连接测试导线，接线方式采用公共补偿半桥连接方式。1.将试样放置在试验机的承压板中心，然后对纵向、横向应变片分别进行反复预调平衡。2.施加初载荷，检查试验机和应变片工作

5、情况，正常后以1.0～2.0kN/s的加载速度均匀加载，按估计破坏载荷的十分之一间隔读数，纪录相应载荷下的纵向、横向应变，均匀加载直至试样完全破坏。每个测试过程读数不得少于7个点，同一试样的纵向、横应变尽可能同时读出。3.记录破坏载荷值及加载过程中出现的现象，并对试样破坏形态进行描述。六.实验结果整理1.岩石单轴抗压强度：式中：RC—试样单轴抗压强度，MPa；P—试样破坏载荷，N；S—试样初始截面积，mm2。岩石单轴抗压强度测定结果填入表5-1。表5-1岩石单轴抗压强度测定结果岩石名称试件编号岩性描述试样尺寸破坏载荷/kN抗压强度/MPaD×L/mm

6、单值均值1232.绘制岩石单轴压缩应力-应变曲线实验结束后检查每一组的实验结果，废弃可疑数据，分别计算试样所受应力σ和与之对应的纵向应变ε1、横向应变ε2以及体积应变值εv，体积应变值按下式计算：将单轴压缩实验记录与计算结果填入表5-2。然后以纵向应力为纵坐标，以应变为横坐标描出并光滑连接测点。岩石试样单轴压缩实验的应力-应变曲线，如图5-4。表5-2岩石单轴压缩变形测定纪录试样编号载荷/kN项目204060801001201401601802002001轴向应力σ/MPa纵向应变ε1横向应变ε2体积应变εv2轴向应力σ/MPa纵向应变ε1横向应变ε

7、2体积应变εv3轴向应力σ/MPa纵向应变ε1横向应变ε2体积应变εvσ1-ε2σ1-εvσ1-ε1ε1/10-3σ1/MPa图5-4岩石单轴压缩实验的应力-应变曲线ε3/10-3ABCD3.弹性模量:根据岩石单轴压缩实验的应力-应变曲线计算变形参数。由于岩石压缩过程中各个阶段的变形情况有所不同，弹性模量又分为切线模量Eτ（又称弹性模量或杨氏模量）和割线模量E50（又称变形模量），分别按下式计算：式中：△σ—纵向应力-应变曲线中直线段的纵向应力增量，MPa；△ε—纵向应力-应变曲线中直线段的纵向应变增量；σ５０—单向抗压强度的50%的应力值，MPa；

8、ε５０—试样与σ５０对应的纵向应变值。4.泊松比:岩石在单轴压缩过程中纵向变形的同时横向也发生相应变形，在轴