试验一岩石单轴抗压试验
一、试验的目的:
测定岩石的单轴抗压强度R c。
当无侧限试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时,单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度,即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。
本次试验主要测定天然状态下试样的单轴抗压强度。
二、基本原理
岩石的单轴抗压强度是指岩石试样在单向受压至破坏时,单位面积上所承受的最大压应力:
(MPa)
一般简称抗压强度。
根据岩石的含水状态不同,又有干抗压强度和饱和抗压强度之分。
岩石的单轴抗压强度,常采用在压力机上直接压坏标准试样测得,也可与岩石单轴压缩变形试验同时进行,或用其它方法间接求得。
三、主要仪器设备
1、钻石机、切石机、磨石机或其他制样设备。
2、测量平台、角尺、放大镜、游标卡尺。
3、压力机,应满足下列要求:
(1)压力机应能连续加载且没有冲击,并具有足够的吨位,使能在总吨位的10%—90%之间进行试验。
(2)压力机的承压板,必须具有足够的刚度,其中之一须具有球形座,板面须平整光滑。
(3)承压板的直径应不小于试样直径,且也不宜大于试样直径的两倍。
如压力机承压板尺寸大于试样尺寸两部以上时,需在试样上下两端加辅助承压板。
辅助承压板的
刚度和平整度应满足压力机承压板的要求。
(4)压力机的校正与检验,应符合国家计量标准的规定。
三、操作步骤
1、试样制备
(1)样品可用钻孔岩芯或在坑槽中采取的岩块,在取样和试样制备过程中,不允许发生认为裂隙。
(2)试件规格:采用直径5厘米,高为10厘米的方柱体,各尺寸允许变化范围为:直径及边长为±0.2厘米,高为±0.5厘米。
(3)对于非均质的粗粒结构岩石,或取样尺寸小于标准尺寸者,允许采用非标准试样,但高径之比宜为2.0~2.5。
(4)试样制备的精度应満足如下要求:
a沿试样高度,直径的误差不超过0.03cm;
b试样两端面不平行度误差,最大不超过0.005cm;
c端面应垂直于轴线,最大偏差不超过0.25°;
d 方柱体试样的相邻两面应互相垂直,最大偏差不超过0.25°。
(4)试样含水状态处理
在进行试验前应按要求的含水状;制备试样时采用的冷却液,必须是洁净水,不许使用油液。
(5)对于遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石,应采用干法制样
2、试样描述
描述内容包括:岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等;加荷方向与岩石试样内层理、节理、裂隙的关系及试样加工中出现的问题;
3、试样尺寸测量
对园柱体试样:直径应沿试样整个高度上分别量测两端面和中点三个断面的直径,取其平均值作为试样直径;高度应在两端等距取三点量测试样的高,取其平均值,作为试样的高,同时检验两端面的不平整度。
对方柱体:每个边长取四个角点及中心点五处分别量测五个尺寸,取其平均值。
尺寸测量、均应精确到0.001cm 。
4、试样数量:每组须制备3个。
5、安装试样、加荷
将试样置于试验机承压板中心,调整有球形座,使之均匀受载,然后以每秒0.5~1.0MPa 的加载速度加荷,直至试样破坏,记下破坏荷载(P )。
6、描述试样破坏后的形态,并记录有关情况。
7、按下式计算岩石的单轴抗压强度
式中:σC ――岩石的单轴抗压强度(MPa ); P ――破坏荷载(N );
A ――垂直于加荷方向试样断面积(mm 2)。
计算值取3位有效数字。
四、成果整理和计算: 1、试验记录填于下表:
岩石单轴抗压强度试验原始记录表
2、按下式计算岩石的单轴抗压强度:
A
P
R c
式中:c R 岩石单轴抗压强度,MPa ;
P最大破坏载荷,kN;
A垂直于加载方向的试样横截面积,m2。
计算值取3位有效数据。
3、试样描述资料(应力应变曲线图)。
4、思考题:
影响岩石单轴抗压强度的试验条件有哪些?试样形态、高经比、加荷速度等是怎样影响岩石单轴抗压强度的?
五、注意事项
1、当试样临近破坏时,需适当放慢加荷速度,并事先设防护罩,以防止脆性坚硬岩石突然破坏时岩屑飞射。
2、在对试样加荷前,应检查试样是否均匀受压。
试验二劈裂法试验(抗拉强度试验)
一、试验的目的:
R。
试样在纵向力作用下出现拉伸破坏时,单位面积上测定岩石的单轴抗拉强度
t
所承受的载荷称为岩石的单轴抗拉强度,即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。
R的方法之一。
该法是在圆柱体试样的直劈裂法试验是测定岩石的单轴抗拉强度
t
径方向上,施加相对的线形荷载,使之沿试样直径方向破坏的试验。
本试验法可测得各种含水状态下试样的抗拉强度。
本次试验主要测天然状态下试样的抗拉强度。
二、试样制备:
1、本次试验采用圆柱体作为标准试样,直径为5cm,允许变化范围为4.8~5.4cm,试样的厚度宜为直径的0.5~1.0倍,并应大于岩石最大颗粒的10倍。
2、其他应与试验一的试样制备一致。
三、试样描述: 同试验一。
四、主要仪器设备: 同试验一。
五、试验程序:
1、根据所要求的试样状态准备试样。
2、通过试件直径的两端,沿轴线方向划两条相互平行的加载基线。
将两根垫条沿加载基线固定在试件两端。
3、将试样置于压力机承压板中心,调整有球形座的承压板,使试样均匀受载,并使垫条与试件在同一加荷轴线上。
4、以0. 3~0. 5MPa/s 的加载速度加荷,直到试样破坏为止,并记录最大破坏载荷及加荷过程中出现的现象。
5、描述试样的破坏形状,并记下有关情况。
六、成果整理和计算: 1、试验记录填表:
2、按下式计算岩石的单轴抗拉强度: Dh
P
R t π2=
式中: t R 岩石单轴抗拉强度,MPa ;
P ——试件破坏载荷,N D ——试件直径,mm h ——试件厚度,mm
3、计算值取3位有效数据。
岩石单轴抗拉强度试验(劈裂法)原始记录表
4、试样描述资料(应力应变曲线图)。