实验四岩石的弹性模量实验
一、实验目的与要求
岩石在载荷作用下，会发生变形。

随着载荷的不断增加或在恒定载荷下，随着时间的增长，岩石变形逐渐增大，最终导致岩石破坏。

岩石变形有弹性变形、塑性变形和粘性变形。

岩石的弹性模量是指岩石在弹性变形阶段其应力与应变变化值之比。

通过本实验，要了解标准试件的加工机械、加工过程及检测程序，掌握岩石弹性模量的测试过程及数据处理、图形绘制的方法。

二、实验仪器、设备及工具
(一)仪器
1.电阻应变仪
2.电桥、万用表
3.数据采集仪或x——y函数记录仪
4.压力传感器
(二)设备
1.材料实验机
2.钻石机或车床、锯石机、磨石机或磨床
(三)材料
1.电阻应变片，标距为3×16mm~3×20mm，电阻值约为120Ω
2.胶结剂、防潮剂、清洁剂
(四)检验工具
游标卡尺（精度0.02mm），直角尺，水平检测台，百分表架和百分表
三、试件规格、加工精度、数量
与岩石抗压强度相同
四、实验原理
电阻应变片是一种把机械位移转化为电量变化的传感器。

应变片粘贴在岩石试件上。

试件受压时，电阻丝跟着缩短，截面增加，电阻值减小。

试件受拉时，电阻丝跟着伸长，截面
=K?。

电阻应变缩小，电阻值增大。

应变片电阻值R的变化量?R与试件的应变?成正比，即?R
R
仪为直接把电阻值的变化转为应变量的仪器。

因此通过测量得到电阻应变片的应变值?也即测得试件在受压过程时的纵向应变值?l和横向应变值?d，进而可通过计算得出岩石的弹性模量和泊松比。

五、实验内容
1.了解试件的加工机具、检测机具，规程对尺寸和精度的要求及检测方法；
2.学会材料实验机的操作方法；
3.学会岩石试件的防潮处理及电阻应变片的粘贴、接线、焊接技术；
4.学会电阻应变仪的测读方法，岩石的弹性模量的测量方法。

六、实验步骤
1.测定前核对岩石名称和岩样编号，对试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程
度、含水状态以及加工过程中出现的问题等进行描述，并填入记录表1内。

2.检查试件加工精度，测量试件尺寸填入记录表内。

3.选择材料实验机度盘时，一般满足下式：0.2P0<P max<0.8p0
式中P max——预计最大破坏载荷，KN；
p0——材料试验机度盘最大值，KN。

4. 开动压力机，使其处于可用状态。

将试件置于材料实验机承压板中心
5. 将电阻应变仪接上电源，预热30min,连接线路，预调平衡，接线方式可用全桥或
半桥。

施加初载荷，检查仪器工作情况、同时观察两边的应变值是否接近，如两边应变值相差较大，则必须调整试件位置和球形座，使试件受力均匀。

6. 以0.5~1MPa/s 的速度逐级加载，按破坏载荷的十分之一间隔读一次数，记录载荷
与应变值，直至试件破坏。

每个测定过程不得少于7个点，同一试件的所有应变值应尽量同时测出
7. 记录破坏载荷以及加压过程中出现的现象，并对破坏后的试件进行描述或摄影。

七、注意事项
1. 记录岩石试件的完整状态、颗粒大小及加工精度；
2. 选择合适的电阻应变片及粘结剂，做好防潮和绝缘工作；
3. 选择合适的材料试验机及合适的试验机度盘值；
4. 选择合适的加载速率；
5. 要在试件加上保护罩。

八、数据处理
表1
体积应变按下式计算
?v =?l -2?d
式中：
?l ——横向应变值
?d ——纵向应变值
?v ——体积应变值
计算结果填入表1中
绘制应力应变曲线
在坐标系中绘制出各特征点A~J ，发现A~E ，F~J 近似在一条直线上，通过线性回归，做出两直线a ，b 。

即为应力——应变曲线中的直线部分。

所以，直线a 的斜率即为切线模量E t ，也就是弹性模量
E t =850×106/（5897×10−6）GPa=144GPa
根据应力——纵向应变和应力——横向应变两曲线上对应直线段部分纵向和横向应变的平均值可求出泊松比
μ=εd 平均εl 平均=219−146527−254=0.267。