实验五岩石单轴压缩实验.doc

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单轴压缩的强度、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 mm，高为100 mm的标准圆柱体，对于一些裂隙比较发育的试样，可采用50 mm×50 mm×100 mm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0.2 mm，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1～2，以保持一定的湿度，但试样不得接触水面。 四.电阻应变片的粘贴 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、横向应变片粘贴在试样中部，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→贴片→固化处理→焊接导线→防潮处理。 五.实验步骤 测定前核对岩石名称和试样编号，并对试样的颜色、颗粒、层理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描述。 检查试样加工精度测量试样尺寸，一般在试样中部两个互相垂直方向测量直径计算平均值。 电阻应变仪接通电源并预热数分钟后, 连接测试导线，接线方式采用半桥连接方式。 将试样放置在机的承压板中心，然后对纵向、横向应变片分别进行反复预调平衡。 施加初载荷，检查试验机和应变片工作情况，正常后以1.0～2.0 kN/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，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。 记录破坏载荷值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 /MPa D×L/mm 单值 均值 1 2 3 2. 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。以向应力为纵坐标，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 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 200 1 轴向应力σ/MPa 纵向应变ε1 横向应变ε2 体积应变εv 2 轴向应力σ/MPa 纵向应变ε1 横向应变ε2 体积应变εv 3 轴向应力σ/MPa 纵向应变ε1 横向应变ε2 体积应变εv 3.弹性模量: 根据岩石单轴压缩的应力-应变曲线计算。由于岩石压缩过程中各个阶段