岩体力学实验指导书岩体力学实验指导书前言本书是作为水文地质及工程地质专业《岩体力学》教材的组成部分，共编入岩石物理力学性质实验12个，岩石力学实验教学是《岩体力学》教学的重要环节，通过实验教学使学生在学习岩体力学基本理论的同时，能理论联系实践，培养实际工作能力及严谨的科学态度，进一步巩因课堂教学内容，为此要求学生掌握实验的基本原理与方法，其中包括仪器的装置以及工作原理，为了使学生理解，在本书编写过程中，力求从教学出发，联系生产实际，配合理论课，阐明实验基本原理与实验步骤，并辅以思考题。

本书是在我校《岩体力学实验讲义》油印教材基础上，并参阅了长春地院、水电部及地矿部出版的有关岩石力学实验指导及及规程编写而成的。

根据教育部《关于教材采用国际单位制的通知)，书中一律采用国际单位制单位。

但目前实验仪器尚未改进，为弥补这一缺陷，除书后编入《国际单位制及与工程实用制单位的换算关系)，以备读者查阅外，教师在课堂上应予适当提醒。

限于编者水平，书中难免存在缺点和不当之处，敬请读者指正。

实验1 测定岩石的颗粒密度一、基本原理岩石的颗粒密度是指岩石固体矿物颗粒部分的单位体积内的质量：??msVs岩石的固体部分的质量，采用烘干岩石的粉碎试样，用精密天平测得，相应的固体体积，一般采用排开与试样同体积之液体的方法测得，通常用比重瓶法测得岩石固体颗料的体积。

在用比重瓶测定岩石固体颗料体积时，必须注意所排开的液体体积确能代表固体颗料的真实体积，试样中含有的气体，实验中必须把它排尽，否则影响测试精度，所用的液体一般为蒸馏水，并用煮沸法或抽气法排除岩石试样中的气体，若岩石中含有大量可溶盐类、有机质、粘粒时，则须用中性液体如煤油、汽油、酒精、甲苯和二甲苯等，此时必须用抽气法排除试样中的气体。

二、仪器设备1、岩石粉碎设备：粉碎机、瓷钵、玛瑙研钵和孔径为的筛；2、比重瓶：容积为100ml或50ml；3、分析天平：称量200克，感量克；4、普通天平：称量500克，感量克；5、真空抽气设备和煮沸设备；6、恒温水槽；7、温度计，量程0－50℃，精确至℃；8、其它：烘箱、蒸馏水或中性液体、小漏斗、洗耳球等。

三、操作步骤1、试样制备取代表性岩样约100g，粉碎成岩粉并全部通过筛孔。

粉碎时，若岩石不含有磁性矿物，采用高强度耐磨粉碎机，并用磁铁吸去铁屑；若含有磁性矿物，根据岩石的坚硬程度分别采用磁研钵或玛瑙研钵粉碎岩样。

2、烘干试样将制备好的试样与洗净的比重瓶一起置于烘箱中，使之在100~110℃温度下烘至恒重，取出后放于干燥器内冷却至室温备用。

4、称干试样质量用四分法取两份岩粉，每份岩粉质量约15g，将试样通过漏斗倾入已知质量的烘干的比重瓶内，然后在分析天平上称取比重瓶加试样的质量，减去比重瓶质量即得干试样的质量。

4、注水排气向装有试样的比重瓶内注入蒸馏水，然后用煮沸法或真空抽气法排除气体。

煮沸法此法适于用蒸馏水做实验，注蒸馏水入比重至半满将比重瓶置于砂浴上煮沸，煮沸时间在加热沸腾后不应小于1h，以完全排除气体。

抽气排气法将盛有岩样试样及半满液体的比重瓶放置在真空抽气缸内,接上真空泵，抽气时真空度应不少于740毫米水银柱负压力，并经常摇动比重瓶，直至无气泡为止，抽气时间一般为1－2小时。

5、称取瓶加试液及岩样的质量若用煮沸法排气时，煮沸完毕后，取出比重瓶冷却至室温，注蒸馏水入比重瓶中至近满并加盖，然后将比重瓶置于恒温水槽内待温度稳定，取出比重瓶后将瓶外水份擦干并称重，得瓶，水加岩样质量，称完后立即测定瓶内悬液温度。

若用抽气排气法时，抽气完毕后，取出比重瓶，按上述方法称取瓶加水及岩样质量。

6、称取瓶、试液的质量倒掉瓶中悬液，洗静比重瓶，注入试液至满后，恒温约15min，使瓶内试液与悬液温度相同。

检查瓶内有无气泡，若有需排除，塞好瓶塞，擦干瓶外水分，称瓶加试液的质量。

本试验称重应精确至。

8、按下式计算岩石的颗粒密度??ms?wfm3?ms?m2式中：ρ——岩石的颗粒密度；ms——干岩粉的质量；m3——瓶、试液总质量；m2——瓶、试液和岩粉的总质量；ρ0——t℃时液体的密度。

不同温度下蒸馏水的密度可根据试验时的温度t，查下表求得。

水的密度ρ0t℃ 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14ρ0t℃15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25ρ0t℃26 27 28 29 30 31 32 33 34 35ρ0注：一般试验计算时采用小数点以后三位数，第四位四舍五入。

若用中性液体进行试验时，应用比重瓶来测定其不同温度下的密度，方法如下：将已知质量的比重瓶装满经真空抽气的中性液体，按本试验中的第7步称瓶、中性液体总质量。

用同一比重瓶装满蒸馏水，再按本试验步骤7称瓶、水总质量。

按下式计算中性液体密度/?w?m4?m0?wtm5?m0式中：ρw′——中性液体密度；M4——瓶、中性液体总质量；M5——瓶、水总质量；m0——瓶的质量；ρ3，查上表求得。

wt——t℃时的蒸馏水密度8、本试验进行两次平行测定，取其平均值，两次测定的差值不得大于/cm3，计算结果精确至。

四、试验报告内容1、整理记录表，格式见下表。

颗粒密度试验记录表试验：计算：校核：年月日2、思考题岩石的颗粒密度值取决于哪些因素，它与空隙度的关系如何？岩石若为可溶盐岩类，用蒸馏水测定岩石的颗粒密度时，其结果是偏大还是偏小？为什么？五、注意事项1、煮沸排气时，必须防止悬液溅出瓶外，火力要小，防止煮干，还必须将试样中气体排尽，否则影响试验结果。

2、必须使瓶中悬液的温度与试液温度相一致。

3、称重必须准确，测定m1与m2时，必须将比重瓶外壁擦干。

《岩体力学》实验指导书姓名: 学号: 班级:土木学院岩土工程教研室学生实验守则一.每次实验前必须做好复习和预习。

复习的内容为教科书上有关本次实验的教学内容；预习内容包括仔细阅读实验指导书和熟悉实验室有关仪器设备。

二.经过预习应掌握该项实验的意义、目的、操作步骤。

对辅导教师提出的检查性问题，应能回答，否则不得进行实验。

三.实验时态度应严肃认真，严格按辅导教师及实验指导书上所讲的操做步骤进行实验，每台设备的操作应按各设备的操作方法进行，以免损坏设备或造成事故。

非本次实验使用的仪器设备不得乱动。

四.每次实验前由小组长填写仪器设备领用单。

实验完毕后，应将所用仪器设备擦洗干净，放回原处，经小组长检查，辅导教师验收无误后方可离开实验室。

如有损坏，应填写仪器设备损坏报告单，待后处理。

五.实验结束后，应在规定时间内提交实验报告。

实验报告必须独立完成。

实验报告的书写、计算、制图，公式、计算过程、单位齐全、清晰整齐。

实验成绩是期终考核成绩的一部分。

六.如实验结果未能达到要求或因故未做实验者，应申请补做实验，实验室同意后，在指定日期内进行补做。

以上守则请同学们自觉遵守。

实验一岩石单轴压缩实验一、实验目的岩石单轴压缩是指岩石在单轴压缩条件下的强度、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和破坏类型。

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；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；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：平行度：试样两端面的平行度偏差不得大于。

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。

直径偏差：试样两端的直径偏差不得大于mm，用游标卡尺检查。

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。

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 d，以保持一定的湿度，但试样不得接触水面。

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Ω。

2.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。

3.粘贴工艺：试样表面清洗处理→涂胶→贴电阻应变片→固化处理→焊接导线→防潮处理。

图1-3 电阻应变片粘贴五、实验步骤1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 施加初载荷，检查试验机和应变片工作情况，正常后以～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，均匀加载直至试样完全破坏。

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。

6. 记录破坏载荷值及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：?C?式中：?C—试样单轴抗压强度，MPa；P—试样破坏载荷，N；A—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。

PA表1-1 岩石单轴抗压强度测定结果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：?v??1?2?2岩石力学实验指导书修订版前言试验是岩石力学课程教学的重要环节，目的在于辅助课堂教学，直观培养学生的知识结构和动手能力。

本指导书是根据我校“xx年教学大纲”，并结合我校的实验条件而编写，主要内容有：1、岩石天然含水率、吸水率及饱和吸水率试验；2、岩石比重试验；3、岩石密度试验；4、岩石耐崩解试验5、岩石膨胀试验；6、岩石冻融试验；7、岩石单轴抗压强度试验，8、岩石压缩变形试验，9、岩石抗拉强度试验，10、岩石抗剪强度试验，11、岩石三轴压缩及变形试验，12、岩石弱面抗剪强度试验，13、岩石点载荷指数测定试验，14、岩石纵波速度测定试验，15、岩石力学伺服控制刚性试验；16、岩石声发射试验。