《岩体力学与工程》课程实验指导书.docx

《岩体力学与工程》课堂实验/实践指导书

课程中文名称：岩体力学与工程

课程英文名称：RockMechanicsandEngineering

课程编号：020012010

适用专业：采矿工程专业（卓越工程师）

学时数：48学时（理论42学时，实验6学时）

学分数：3学分

课程类别：专业课程

应开课学期：第五学期

实验/实践一：岩石单轴压缩实验

实验/实践类型：操作型实验/实践学时：2学时

实验/实践要求：开展实验项目，并撰写实验报告

一、实验/实践目的

1．通过该实验掌握岩石单轴压缩实验方法，掌握岩石单轴抗压强度、弹性模量和泊松比的计算方法；

2．了解岩石单轴压缩过程变形特征和破坏类型。

二、实验/实践内容

1．测定岩石单轴抗压强度；

2．依据应力-应变曲线计算岩石的弹性模量和泊松比。

三、仪器设备

钻石机、锯石机、磨石机；

游标卡尺，精度0.02mm；

直角尺、水平检测台、百分表及百分表架；

YE-600型液压材料试验机；

JN-16型静态电阻应变仪；

电阻应变片（BX-120型）；

胶结剂，清洁剂，脱脂棉，测试导线等。

四、实验/实践原理、方法、手段和步骤

1．试样的规格、加工精度、数量及含水状态

试样规格：采用直径为50mm，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。

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1-1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1-2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。

试样数量：每种状态下试样的数量一般不少于3个。

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。

3

3

4

1

2

1-百分表2-百分表架3-试样4-水平检测台

图1-1试样平行度检测示意图

2

3

1

1-直角尺2-试样3-水平检测台

图1-2试样轴向偏差度检测示意图

电阻应变片的粘贴

图1-3电阻应变片粘贴试样电阻片阻值检查：要求电阻丝平直，间距均匀，无黄斑，电阻值一般选用

图1-3电阻应变片粘贴

试样

电阻片

位置确定：纵向、横向电阻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。

粘贴工艺：试样表面清洗处理→涂胶→贴片→固化→焊接。

实验步骤

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。

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。

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。

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或稳定后读取载荷为零时的初始值。

施加初载荷，检查试验机和应变片工作情况，正常后以0.05～0.10kN/s的加载速度均匀加载，每次间隔5kN～10kN读取相应载荷下的纵向应变和横向应变值，直至试样完全破坏。每个试样加载过程中读数不得少于7个点，要求相同载荷下的纵向应变、横向应变尽可能同时读出。

记录破坏载荷值及加载过程中出现的现象，并对试样破坏特征进行描述。

五、实验/实践结果处理

(1)岩石单轴抗压强度：

(1-1)

式(1-1)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1-1。

表1-1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试样的实验结果，废弃可疑数据，分别计算试样轴向应力σ、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：

(1-2)

将单轴压缩实验测试记录与计算结果填入表1-2。绘图时要求轴向压应力为正，环向拉应力为负，在米格纸上纵坐标为轴向应力，以横坐标为应变描出各测定相对应测试结果，并用光滑曲线连接各测点。岩石试样单轴压