岩体力学实验课程作业.docVIP

实验一、测定岩石三轴压力条件下的强度与变形参数 一、基本原理 岩石三轴压力条件下的强度与变形参数主要有：三轴压缩强度、内摩擦角、内聚力已及弹性模量和泊松比。室内三轴压缩实验是将岩石试样放在一密闭容器内，施加三向应力至试件破坏，在加压过程中同时测定不同荷载下的应变值。绘制出（σ1 -σ3）--ε应变关系曲线以及强度包络线，求得岩石的三轴压缩强度（σ1）、内摩擦角（φ）、内聚力（c)以及弹性模量（E）和泊松比（μ）等参数。 根据应力状态的不同，可将三轴压缩实验分为真三轴压缩实验，应力状态为：σ1 ≠σ2 ≠σ3 0；及假三轴压缩实验（或称等侧压三轴压缩实验),应力状态为σ1σ2=σ3 0；而我们采用假三轴压缩实验。 二、仪器设备 （1）岩石三轴应力试验机，该试验机由如下部分组成。 ( 三轴应力室（图3-18）：由压力室缸体、进油口、传力压杆等组成。要求传力杆端面光滑平整，平整度应变为0.005mm。 ( 轴向加载系统：由主体、电动高压电泵及控制台等组成，要求该系统有足够的吨位，并能连续加荷，另外上、下承压板需相互平行，其中之一配有球面座，轴向荷载约5000kN。 ( 侧向加载系统：由控制台、电动油泵、增压器和高压输油管组成，该机最大侧向压力可达150MPa。 如无专门的三轴应力试验机，也可以用普通的压力机，配上符合要求的简易三轴应力室和手摇油泵（侧向加载装置）代替。 试样制备设备：钻石机、切石机、磨石机等。 变形量测设备：百分表及表座或电阻应变仪，电阻应变片等。 烘箱、干燥箱、煮沸设备或真空抽气设备。 其他：卡尺、乳胶套等。 三、操作步骤 1、试样制备 （1）试样规格：采用直径为5㎝、高为10㎝或直径为10㎝、高为20㎝的圆柱体。 （2）试样加工精度：试样周边应光滑，沿整个高度上的直径误差不超过0.3㎜；试样端面不平整小于0.2㎜，两端面不平整度最大不超过0.05㎜；试样端面应垂直于试样轴线，其最大偏差不应超过0.25°。 （3）试件数量：视实验目的、受力方向和含水状态等要求而定，每种受力方向和含水状态需制备5～7块。 2、试样描述和尺寸量测 描述内容包括：岩石名称、结构构造、矿物成分等岩性特点以及试件形态、结构面情况及与加荷方向的关系等。 用卡尺测量试件上、中、下三个断面的直径及高，取其平均值作为试件的直径，并计算试件的断面积，取平均高作为试件高。 试样处理 （1）按实验要求的含水状态进行含水状态处理：风干、烘干或饱和处理。 ( 天然状态试样：应在拆除密封后立即制样试验，并测定其含水量； ( 风干试样：在室内放置4d以上； ( 烘干试样：在105～110℃温度下烘干12h； ④ 饱水试样：用煮沸法或真空抽气法强制饱和试样。当采用煮沸法时，试样置于煮沸水槽内，试样之间应留有空隙，然后加水煮沸，水槽内的水位始终保持高于试样，煮沸时间不少于6h；经煮沸的试样放置在原容器中冷却至室温。当采用真空抽气法时，将试样放于饱和容器内，使水面高于试样，加盖后开动真空泵，使真空压力表读数达到100kPa，直至无气泡溢出为止，总抽气时间不少于4h；经真空抽气的试样应放置在原容器中，在标准大气压下静置4h。 （2）实验前试件的防油处理，步骤如下：首先，在试件表面涂一层胶液（如聚乙烯醇缩醛胶或类似的胶液）；待胶液干后，在试件侧面套上耐油乳胶套，对于试件较多或坚硬裂隙不发育的岩石，可不用乳胶套，但须用塑料布包住，以防止试件破碎后过多的碎屑落入压力室中。 试件安装 （1）先将压力室顶部的螺旋压帽组件卸下并吊在主体的横梁上升起，然后将装有试件的保护简用卡杆吊起放入压力室中，此时要注意使连接于保护筒下端球柱的凸柱对准压力室底部中心的圆销孔，并放置平稳。 （2）试件在压力室安装好后，用油泵向压力室注油，直至油液达到预定的位置为止，然后打开排气阀，放下螺旋压帽组件，封闭压力室。 5、变形测量装置的安装 （1）使用百分表测量轴向变形时：将百分表安装在压力室的顶部，测定轴向传力活塞的位移，间接计算试件的轴向变形。 （2）使用电阻应变仪测量变形时： ( 电阻应变片：选择电阻片时，要求电阻丝平直，间距均匀，电阻片阻栅长度大于试样中最大颗粒尺寸的10倍，并小于试样的半径；同一试样的工作片和补偿片的规格、灵敏系数等应相同，电阻值相差不超过0.2Ω。将电阻应变片用黏合剂牢固的贴在试样中部表面，并尽量避开裂隙和个别较大的晶体、斑晶及砾石等；纵向或横向应变片的数量不少于两片，其绝缘电阻值要大于200MΩ；贴片用的胶，对于烘干、风干试样可采用一般胶合剂，对于天然含水状态及饱和试样，需采用防潮胶液，并做防潮处理。粘合剂干固后