实验四松散岩石孔隙度、持水度和给水度的测定 一实验目的及要求 通过本次实验，使学生加深对孔隙度、给水度和持水度概念的理解，掌握室内测定基本方法; 要求学生在实验过程中认真观察和记录，分析本次实验后面的相关问题。 二测定方法及原理 松散岩石的孔隙度、持水度与给水度测定方法，通常有高柱仪法和加压法，前者适用于砂和 亚砂;后者则用于粘土及亚粘土。 本实验为高柱仪法(图Ⅰ—1)，用以下两种方法均可求得其相应参数。 (一) 直接测定水量法 根据定义，只要测出装入高柱筒中 干试样的体积(V干试样)、试样饱水时所 用水的体积(向供水瓶内加入的水和剩 余水的体积之差)，即： V饱水=V加水―V剩水 和在重力的作用下试样排出水的体 积(V排水)，则试样所保持的水体积(V持水) 为： V持水=V饱水―V排水 据此，就可求出相应的孔隙度(n)、图Ⅰ—1高柱仪测定装置 持水度(sr)和给水度(μ)。1—高柱筒2—橡胶管3—橡皮塞4—金属网 (二) 间接测定水量法5—调流量管夹6—接水桶7—供水瓶 先将干试样装入高柱筒，并测出干试样体积(V干试样)，倒出干试样，并将干燥试样称量获得其总重量(W干试样)后，再装入高柱筒，并加水饱和，最后使其在重力的作用下自由流出，直至排尽。根据试样所排出的水量(V排水)、试样饱水时的含水率和重力作用下仍能保持的含水率与试样总重量W干试样，就可求出砂土的V持水及V饱水。然后再由后面式子求出相应的孔隙 度(n)、持水度(sr)和给水度(μ)。 三测定装置(图Ⅰ—1) 漏斗、塑料桶、供水瓶、支撑铁架、流量调节阀、高柱仪、接水桶、样品盒、托盘天平、橡胶塞、牛角勺、烘箱、电子天平。 四测定步骤 1.用滤网垫住高柱筒底部排水孔，将橡胶塞斜面上抹少量凡士林，塞住高柱筒侧壁上各个取样孔。 2.用漏斗向高柱筒中分层加入干燥试样，一边装一边振动，使试样达到最大密实度。装填试样至距离高枉筒顶部孔口约3―5cm为止。 3.测量高柱筒内径和试样柱高度，计算试样体积，并填写记录表在相应测定孔隙度和测定持水度实验数据表2和3。 4.用电子天平称取试样总的净重量，并填入相应测定孔隙度和测定持水度实验数据记录表2和3。之后将试样按步骤2方法重新分层装填到高柱筒内。
中国石油大学渗流物理实验报告 实验日期: 成绩: 班级: 学号: 姓名: 教师: 张丽丽 同组者: 岩石比面的测定 一、实验目的 1.巩固岩石比面的概念。 2.了解岩石比面的测定原理和方法 二、实验原理 比面是指单位体积岩石内颗粒的总表面积，或单位体积岩石内总孔隙的内表面积。岩石颗粒越细，形成的孔道就越小，则一定量的空气通过岩样时遇到的阻力也越大，这样测得的比面也就越大；反之，比面就越小。 比面通常可分为以岩石外表体积、骨架体积和孔隙体积为基数的比面。根据毛管模型，以岩石骨架为基数的比面计算公式为： Sv=14 φ3 1-φ2 A L H Q 1 μ Sv—以岩石骨架体积为基础的比面，cm2 / cm3； Ф—孔隙度，小数； A—截面积，cm2； L—长度，cm； H—岩心两端的压差，cm水柱； Q—通过岩心的空气流量，cm3／s。 三、实验流程
图1 比面测定流程图 四、实验步骤 1. 打开水罐进液阀、放空阀，向水罐中灌水，大约灌2/3体积时停止，关上进液阀及放空阀。 2. 用游标卡尺量出岩样的长度和直径，计算岩样的截面积。 3. 将岩样放入岩心夹持器，关闭环压放空阀，打开环压阀加环压，确保岩样与夹持器之间无气体窜流。 4. 打开流量控制阀,并用它控制流出的水量，待压力计的压力稳定在某一H值后，用秒表和量筒测量一定时间流出的水量，用同样的方法至少测定三个水流量和与之相应的H值。（如果岩石渗透率较低，关闭水柱阀，用汞柱压差计读取岩心上游压力，并将汞柱高度换成水柱高度。） 5. 关上流量控制阀，关闭环压阀，缓慢打开放空阀，结束实验。 五、数据处理与计算 表1 岩石比面测定原始记录 实验仪器编号：7 室内温度24（℃）空气粘度μ 0.01829 (mPa.s或cp)= 1.829×10-4 (Pa.s或p) 孔隙度Φ 33.5 (%)
岩石抗压强度与地基承载力换算 （桩基与扩大基础） 随着我国西部大开发的进程，我省高速公路也在日新月异的发展中，在我省高山丘岭的特殊环境下，桥梁工程在高速公路中也占据主要的领域。 在桥梁工程的建设施工中，桥梁基础是十分关键的部位，在设计和施工中都有相应的严格要求，在设计图纸中对地基承载力也有严格的控制，但有时施工中的特殊因数（比如：桩基孔深、涌水量大，试验人员无法到达孔底检测，试验仪器在孔底无法操作等），就对孔底的地基承载力无法进行相应的试验检测。 此时，就可以从开挖到设计嵌岩深度时开挖出来的岩石作单轴极限抗压强度试验，以换算地基承载力,从而得到相应的检测数据。 在作单轴极限抗压强度试验之前，必须把开挖出来的岩石切割成直径为7~10cm，高度与直径相同的立方体试件，再进行抗压强度试验，取其一组六个试件的平均值为该岩石单轴极限抗压强度的代表值（Ra）。 在已知岩石的单轴极限抗压强度后，还必须了解施工中的几个重要参数和设计图纸中的几个指标，然后进行换算：
[P]=（C1A+C2Uh）Ra 式中： [P]—单桩轴向受压容许承载力（KPa） Ra—天然湿度的岩石抗压强度值（KPa） h—为桩嵌岩深度（m），不包括风化层 U—桩嵌入基岩部分横截面周长（m） 对于钻孔桩和管柱按设计直径采用 A—桩底横截面面积（m2）， 对于钻孔桩和管柱按设计直径采用 C1，C2根据清孔情况，岩石的破碎程度等因素而定的系数 在贵州省崇溪河至遵义的高速公路上K70+310段，是一座3×20米装配式预应力砼空心板桥,下部构造采用双墩柱，基础为直径1.2米桩基，桩基设计要求嵌岩深度不低于3米，地基承载力要求≥3.5MPa，在开挖终孔时嵌岩深度实测值为3.3米，岩石破碎程度一般，取其终孔时开挖出的岩石，切割成7×7×7(cm)试件6个，经过试验测得天然湿度下的抗压强度平均值为36.6MPa，对该桩基地基承载力换算为：
实验三松散岩石孔隙度、持水度和给水度的测定 一实验目的及要求 通过本次实验，使学生加深对孔隙度、给水度和持水度概念的理解，掌握室内测定基本方法; 要求学生在实验过程中认真观察和记录，分析本次实验后面的相关问题。 二测定方法及原理 松散岩石的孔隙度、持水度与给水度测定方法，通常有高柱仪法和加压法，前者适用于砂和 亚砂;后者则用于粘土及亚粘土。 本实验为高柱仪法(图Ⅰ—1)，用以下两种方法均可求得其相应参数。 (一) 直接测定水量法 根据定义，只要测出装入高柱筒中 干试样的体积(V干试样)、试样饱水时所 用水的体积(向供水瓶内加入的水和剩 余水的体积之差)，即： V饱水=V加水―V剩水 和在重力的作用下试样排出水的体 积(V排水)，则试样所保持的水体积(V持水) 为： V持水=V饱水―V排水 据此，就可求出相应的孔隙度(n)、图Ⅰ—1高柱仪测定装置 持水度(sr)和给水度(μ)。1—高柱筒2—橡胶管3—橡皮塞4—金属网 (二) 间接测定水量法5—调流量管夹6—接水桶7—供水瓶 先将干试样装入高柱筒，并测出干试样体积(V干试样)，倒出干试样，并将干燥试样称量获得其总重量(W干试样)后，再装入高柱筒，并加水饱和，最后使其在重力的作用下自由流出，直至排尽。根据试样所排出的水量(V排水)、试样饱水时的含水率和重力作用下仍能保持的含水率与试样总重量W干试样，就可求出砂土的V持水及V饱水。然后再由后面式子求出相应的孔隙 度(n)、持水度(sr)和给水度(μ)。 三测定装置(图Ⅰ—1) 漏斗、塑料桶、供水瓶、支撑铁架、流量调节阀、高柱仪、接水桶、样品盒、托盘天平、橡胶塞、牛角勺、烘箱、电子天平。 四测定步骤 1.用滤网垫住高柱筒底部排水孔，将橡胶塞斜面上抹少量凡士林，塞住高柱筒侧壁上各个取样孔。 2.用漏斗向高柱筒中分层加入干燥试样，一边装一边振动，使试样达到最大密实度。装填试样至距离高枉筒顶部孔口约3―5cm为止。 3.测量高柱筒内径和试样柱高度，计算试样体积，并填写记录表在相应测定孔隙度和测定持水度实验数据表Ⅰ—2和Ⅰ—3。 4.用电子天平称取试样总的净重量，并填入相应测定孔隙度和测定持水度实验数据记录表Ⅰ—2和Ⅰ—3。之后将试样按步骤2方法重新分层装填到高柱筒内。 5.将供水瓶排水口用胶塞、玻璃管和胶管连接好，装上流量调节阀并关闭阀门，向瓶内加入2/3容积水，将所加水体积填写在直接测定水量法实验数据记录表Ⅰ—1，并将供水瓶放置在支撑铁架子上。连接供水瓶胶管与高柱仪筒下面水嘴。
中国石油大学 渗流物理 实验报告 实验日期: 成绩: 班级: 学号: 姓名: 教师: 同组者: 无 岩石比面的测定 一、实验目的 1．巩固岩石比面的概念。 2．掌握岩石比面的测定原理和方法。 二、实验原理 单位体积岩石内颗粒（胶结物少时）的总表面积，或单位体积岩石内总孔隙的内表 面积称之为岩石的比面，其单位通常用32/cm cm 表示。 岩石比面的大小与岩石的渗透率、孔隙度密切相关，根据高才尼-卡尔曼方程和达西公式，他们之间的关系如下： μ φφ1 )1(14 2 23 Q H L A S b -= 式中 b S --以岩石骨架体积为基础的比面，32/cm cm ； φ--岩样的孔隙度，小数； A ，L --分别为岩样的截面积和长度，；和cm cm 2 μ--室温下空气的粘度，P ； H --空气通过岩心稳定后水柱压差计中水柱的高度，cm ； Q --通过岩心的空气流量，./3s cm 从上式不难看出，当已知孔隙度，量出岩样长度L 和直径d ，查表得到μ后，只要测得空气通过岩样的压差H 和相应的流量Q 便可算出岩样的比面。 将岩样放入岩心夹持器，关闭环压放空阀，打开环压阀，气源的气体进入岩心周围的胶皮筒与夹持器内壁之间的环形空间，为岩心加环压。打开流量控制阀，水罐中的水流出，在岩心上端产生负压，空气流入岩心。空气的体积流量约等于水罐中流出的水的体积流量。岩心两端的压差可通过水柱或汞柱压差计测出。
三、实验流程 图1 比面测定流程图 四、实验步骤 1、根据岩样对照表查出仪器中岩样的编号，记录岩样的长度，直径以及孔隙度。 2、通过温度计测量室内温度并记录，并查出对应温度下的空气粘度并记录。 3、关闭环压放空阀，打开环压阀加环压，岩样与夹持器之间应确保气体不能窜流。 4、准备好秒表，打开流量控制阀,控制流出的水量，待压力计的压力稳定在某一值H后， 测量一定时间流出的水量，并记录水柱压差计的高度；调节流量控制阀，改变流量，待 压力稳定后，测定流量和水柱压差计的高度。至少测定三组数据。 5、关闭流量控制阀，关闭环压阀，缓慢打开环压放空阀，实验结束。 五、数据处理与计算 表1 岩石比面测定原始记录 实验仪器编号： 7# 室内温度 24 （℃）空气粘度μ 0.01829 (mPa.s或cp)= 0.0001829 (Pa.s或p) 孔隙度Φ 33.5 (%)
岩石孔隙度的测定 一、实验目的 1.巩固岩石孔隙度的概念，掌握其测定原理； 2.掌握气测孔隙度的流程和操作步骤。 二、实验原理 根据玻义尔定律，在恒定温度下，岩心室体积一定，放入岩心室岩样的固相体积越小，则岩心室中气体所占的体积越大，与标准室连通后，平衡压力就越低；反之，当放入岩心室内的岩样体积越大，平衡压力越高。 绘制标准块的体积（固相体积）与平衡压力的标准曲线，测定待测岩样平衡压力后，根据标准曲线反求岩样的固相体积。按下式计算岩样的孔隙度： 三、实验流程 （a）流程图 （b）控制面板 图1 QKY-Ⅱ型气体孔隙度仪 四、实验操作步骤 1.用游标卡尺测量各个钢圆盘和岩样的直径与长度（为了便于区分，将钢圆盘从小到大编号为1、2、3、4），并记录在数据表中； 2.将2号钢圆盘装入岩心杯，并把岩心杯放入夹持器中，顺时针转动T形转柄，使之密封。打开样品阀及放空阀，确保岩心室气体压力为大气压； 3.关样品阀及放空阀，开气源阀和供气阀。调节调压阀，将标准室气体压力调至某一值，如560kPa。待压力稳定后，关闭供气阀，并记录标准室气体压力； 4.开样品阀，气体膨胀到岩心室，待压力稳定后，记录平衡压力； 5.发开放空阀，逆时针转动T形转柄，将岩心杯向外推出，取出钢圆盘；
6.用同样的方法将3号、4号及全部（1～4号）钢圆盘装入岩心杯中，重复步骤2～5，记录平衡压力； 7.将待测岩样装入岩心杯中，按上述方法测定装岩样后的平衡压力； 8.将上述数据填入原始记录表 五、实验数据处理 1.计算各个铜圆盘体积和岩样的外表体积 取编号为2的钢圆盘进行分析，其直径d＝2.50cm，长度L＝2.030cm； 所以，由得： 同理，可得表1中V f数据。 2.绘制标准曲线：以钢圆盘体积为横坐标，相应的平衡压力为纵坐标绘制标准曲线，并根据待测岩样测得的平衡压力，在标准曲线上反查出岩样的固相体积 由下表1中数据，可绘制标准曲线图如下： 图2 标准曲线图 所以，有上图2得：岩样固相体积V s＝25.0cm3 4.计算岩样孔隙度 所以岩样孔隙度为20.10% 钢圆盘编 号2号3号4号1-4号 自由组合钢圆盘岩样编号 2，4 3，4 2，3，4 A15-1B 直径 d(cm) 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.482 长度 L(cm) 2.030 2.484 5.000 10.014 7.030 7.484 9.514 6.468 体积V f9.96 12.19 24.54 49.16 34.51 36.74 46.70 31.29
岩石抗压强度与地基承 载力换算 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
岩石抗压强度与地基承载力换算 （桩基与扩大基础） 随着我国西部大开发的进程，我省高速公路也在日新月异的发展中，在我省高山丘岭的特殊环境下，桥梁工程在高速公路中也占据主要的领域。 在桥梁工程的建设施工中，桥梁基础是十分关键的部位，在设计和施工中都有相应的严格要求，在设计图纸中对地基承载力也有严格的控制，但有时施工中的特殊因数（比如：桩基孔深、涌水量大，试验人员无法到达孔底检测，试验仪器在孔底无法操作等），就对孔底的地基承载力无法进行相应的试验检测。 此时，就可以从开挖到设计嵌岩深度时开挖出来的岩石作单轴极限抗压强度试验，以换算地基承载力,从而得到相应的检测数据。 在作单轴极限抗压强度试验之前，必须把开挖出来的岩石切割成直径为7~10cm，高度与直径相同的立方体试件，再进行抗压强度试验，取其一组六个试件的平均值为该岩石单轴极限抗压强度的代表值（Ra）。 在已知岩石的单轴极限抗压强度后，还必须了解施工中的几个重要参数和设计图纸中的几个指标，然后进行换算： [P]=（C1A+C2Uh）Ra 式中： [P]—单桩轴向受压容许承载力（KPa） Ra—天然湿度的岩石抗压强度值（KPa） h—为桩嵌岩深度（m），不包括风化层
U—桩嵌入基岩部分横截面周长（m） 对于钻孔桩和管柱按设计直径采用 A—桩底横截面面积（m2）， 对于钻孔桩和管柱按设计直径采用 C1，C2根据清孔情况，岩石的破碎程度等因素而定的系数 在贵州省崇溪河至遵义的高速公路上K70+310段，是一座3×20米装配式预应力砼空心板桥,下部构造采用双墩柱，基础为直径米桩基，桩基设计要求嵌岩深度不低于3米，地基承载力要求≥，在开挖终孔时嵌岩深度实测值为米，岩石破碎程度一般，取其终孔时开挖出的岩石，切割成7×7×7(cm)试件6个，经过试验测得天然湿度下的抗压强度平均值为，对该桩基地基承载力换算为： [P]=（C1A+C2Uh）Ra =(×+××) ×36600 =38911(KPa) =(MPa) 经换算该孔桩桩基地基承载力为，大于设计值。 桥台设计为重力式U型桥台，基础为扩大基础，地基承载力要求≥,对于扩大基础地基承载力的换算，也要开挖至设计标高取其具代表性岩石做抗压强度试验，并且还要计算出相关的参数：
岩石力学实验指导书及实验报告 班级 姓名 山东科技大学土建学院实验中心编
目录 一、岩石比重的测定 二、岩石含水率的测定 三、岩石单轴抗压强度的测定 四、岩石单轴抗拉强度的测定 五、岩石凝聚力及内摩擦角的测定（抗剪强度 试验） 六、岩石变形参数的测定 七、煤的坚固性系数的测定
实验一、岩石比重的测定 岩石比重是指单位体积的岩石（不包括孔隙）在105～110o C 下烘至恒重的重量与同体积4o C 纯水重量的比值。 一、仪器设备 岩石粉碎机、瓷体或玛瑙体、孔径0.2或0.3毫米分样筛、天平（量0.001克）、烘箱、干燥器、沙浴、比重瓶。 二、试验步骤 1、岩样制备：取有代表性的岩样300克左右，用机械粉碎，并全部通过孔径0.2（或0.3）毫米分样筛后待用。 2、将蒸馏水煮沸并冷却至室温取瓶颈与瓶塞相符的100毫升比重瓶，用蒸馏水洗净，注入三分之一的蒸馏水，擦干瓶的外表面。 3、取15g 岩样（称准到0.001克）得g 借助漏斗小心倒入盛有三分之一蒸馏水的比重瓶中，注意勿使岩样抛撒或粘在瓶颈上。 4、将盛有蒸馏水和岩样的比重瓶放在沙浴上煮沸后再继续煮1～1.5小时。 5、将煮沸后的比重瓶自然冷却至室温，然后注入蒸馏水，使液面与瓶塞刚好接触，注意不得留有气泡，擦干瓶的外表面，在天平上称重得g 1。 6、将岩样倒出，比重瓶洗净，最后用蒸馏水刷一遍，向比重瓶内注满蒸馏水，同样使液面与瓶塞刚好接触，不得留有气泡，擦干瓶的外表面，在天平上称重得g 2。 三、结果：按下式计算： s d g g g g d 1 2-+= 式中：d ——岩石比重； g ——岩样重、克； g 1——比重瓶、岩样和蒸馏水合重、克； g 2——比重瓶和满瓶蒸馏水合重、克； d s ——室温下蒸馏水的比重、d s ≈1
当前位置：课程学习/第四章岩块的变形与强度性质/第三节岩块的强度性质 第三节岩块的强度性质 岩块的强度是指岩块抵抗外力破坏的能力。 根据受力状态不同，岩块的强度可分为单轴抗压强度、单轴抗拉强度、剪切强度、三轴压缩强度等。 一、单轴抗压强度σc 1、定义 在单向压缩条件下，岩块能承受的最大压应力，简称抗压强度（MPa）。 2、研究意义 （1）衡量岩块基本力学性质的重要指标。 （2）岩体工程分类、建立岩体破坏判据的重要指标。 （3）用来估算其他强度参数。 3、测定方法 抗压强度试验 点荷载试验 4、常见岩石的抗压强度 常见岩石的抗压强度 二、单轴抗拉强度σt 1、定义 单向拉伸条件下，岩块能承受的最大拉应力，简称抗拉强度。 2、研究意义 （1）衡量岩体力学性质的重要指标
（2）用来建立岩石强度判据，确定强度包络线 （3）选择建筑石材不可缺少的参数 3、测定方法 直接拉伸法 间接法（劈裂法、点荷载法） 4、常见岩石的抗拉强度 常见岩石的抗拉强度 5、抗拉强度与抗压强度的比较 岩石中包含有大量的微裂隙和孔隙，岩块抗拉强度受其影响很大，直接削弱了岩块的抗拉强度。相对而言，空隙对岩块抗压强度的影响就小得多，因此，岩块的抗拉强度一般远小于其抗压强度。 通常把抗压强度与抗拉强度的比值称为脆性度，用以表征岩石的脆性程度。 岩块的几种强度与抗压强度比值
三、剪切强度 1、定义 在剪切荷载作用下，岩块抵抗剪切破坏的最大剪应力，称为剪切强度。 2、类型 （1）抗剪断强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 （2）抗切强度：指试件上的法向应力为零时，沿预定剪切面剪断时的最大剪应力。 （3）摩擦强度：指试件在一定的法向应力作用下，沿已有破裂面（层面、节理等）再次剪切破坏时的最大剪应力。 3、研究意义 反映岩块的力学性质的重要指标。 用来估算岩体力学参数及建立强度判据。 4、抗剪断强度的测试方法 直剪试验 变角板剪切试验 三轴试验 5、常见岩石的剪切强度 常见岩石的剪切强度
岩石的强度理论与本构关系 朱浮声 (东北大学土木系,沈阳110006) 朱浮声,1948年6月生于黑龙江齐齐哈尔11976年毕业于东北大学,1983年 获中国矿业大学工学硕士学位,1991年获东北大学博士学位11988年曾在 美国南伊利诺大学作访问学者,1993年在瑞典皇家工学院任客座教授1现 任东北大学土木工程系教授,辽宁省力学学会理事1主要研究方向为计算岩 土力学和岩土加固技术1在国内外学术刊物上发表论文50余篇,出版5锚 喷加固设计方法6等学术专著2部,译著1部1 摘要本文简要介绍了岩石强度理论和本构关系的发展和现状,讨论了它们不同的特点与适用条件1 关键词岩石,岩体,强度理论,本构关系 1前言 随着电子计算机的飞速发展和计算技术的逐步完善,对岩石强度理论和本构关系提出了更高要求,以便更真实描述岩石和岩体力学特征,求解复杂的工程岩石力学问题1 由于岩石材料力学性质的某些相似性和其它历史原因,岩石强度理论和本构关系的早期研究曾大量引用了土力学成果,并提出了一些适用于岩土介质的强度理论和本构关系1随着岩石力学的发展,人们认识到,岩石和岩体的物理力学性质不仅有别于其它非摩擦工程材料,而且,与土或混凝土等摩擦材料也存在较明显差异1例如,岩石破坏包括脆性、延性及由脆性向延性转化等复杂类型;岩体的力学特性受控于岩块和不连续面的力学特性;岩石工程的稳定性通常受主要不连续面控制等1因此,近年来又提出了适用于岩石、不连续面和岩体的强度理论或本构方程式1本文旨在介绍这些理论研究的最新进展,并对已有岩土强度理论和本构关系的适用条件和局限性加以简要评价1 限于篇幅,本文仅涉及与时间无关的各向同性和等向强化模型1 2岩土共用的强度理论和本构关系 211弹性 均质、各向同性或横观各向同性模型曾被广泛用于描述岩土力学特征,特别是峰值强度前的应力-应变关系,并得到了大量解析解和实用近似解1考虑到应力-应变曲线的明显非线性特性,曾将非线性弹性理论与计算机技术相结合,提出了一批数值算法,并在60~70年代的岩土力学分析中不断被引用1例如,以曲线各点的割线模量取代弹性常数,构成了各种超弹性模型[1],或以增量形式描述非线性弹性应力-应变关系,形成了亚弹性模型[2]等1但是,由于这些模型只考虑到岩土材料的弹性特征,并且,随着模型阶次增高,待定常数的数目往往过多,因而,限制了它们的广泛应用1
中国石油大学 油层物理 实验报告 实验日期： 2011.10.13 成绩： 班级： 学号： 姓名： 教师： 张丽丽 同组者： 无 岩石比面测定 一. 实验目的： 1.巩固岩石比面的概念。 2.了解岩石比面的测定原理和方法。 二.实验原理： 比面是指单位体积岩石体积内颗粒的总表面积，或单位岩石体积内总空隙度 得表面积.比面通常可以分为以岩石外表体积估计体积和空隙体积为基数的比面，根据毛管模型，以岩石表面体积为基数的比面计算公式为： μ φφ 1 )1(14 2 3 Q H L A S v -= 式中 v S —以岩石骨架为基础的比面，32/cm cm ; φ-孔隙度,小数； A-截面积，小数； L-长度，cm ； H-岩石两端的压差，cm ； Q-通过岩心的空气流量，s cm 3 ；μ空气的粘度，mP a ·S 。 当孔隙度已知，A 和L 可以用游标卡尺直接测出，μ由查表得到后，只要通过 压力计测得空气通过岩样的压差H 和相应的流量 Q ，便可求出岩样的比面。 三、实验流程图
四、实验操作步骤 1.打开水罐进液阀放空阀，向水罐中注水，大约灌2/3体积时停止，关闭水罐进液阀及放空阀； 2.用游标卡尺测出岩样的长度和直径，计算岩样的截面积； 3.将岩样放入岩石夹持器，关闭环压放空阀，打开换压阀加压，确保岩样与夹持器之间无气体窜流； 4.准备好秒表，打开流量控制阀，并控制流出的水量，待压力计的压力稳定在某一H 值后，测量一定时间内流出得水量，用同样地方法至少测定三个水流量和与之相应的H 值。（如果岩石渗透率较低，关闭水柱阀，用汞柱差计读取岩石心上游压力，并将汞柱压力转换成水柱高度。）； 5.关闭流量控制阀，关闭环压阀，缓慢打开环压放空阀，结束实验。 五、实验数据处理 空气粘度u(mP.s)=0.01819mP.s 孔隙度φ（%）=27.8% 表1、岩石比面测定原始记录 分别计算三组数据的v S 值，取平均值如下： 3 2 2 3 2 3 1/3.9400001819 .010919 .08.1706 .4784.4) 278.01(278 .0141 )1(14 cm cm Q H L A S v =? ? ? -? =-=μ φφ
润湿性的测量方法 测量润湿性的方法很多，按测量目的的不同可分为两大类，即定性方法和定量方法。其中定量方法主要有接触角法、渗吸与排驱法（Amott方法）和USBM（美国矿物局）方法。定性测量方法种类很多，包括渗吸率、显微镜检测、浮选法、玻璃滑动法、相对渗透率曲线法、渗透率与饱和度关系曲线、毛管压力曲线、毛细测量法、排驱毛管压力、油藏测井曲线、核磁共振法以及染色吸附法。 一润湿性的定量测量方法 一般定量测量常用以下三种方法：（1）接触角法；（2）Amott方法（渗吸和排驱）；（3）USBM 方法。 1．接触角法： 接触角法测量的是一个特定表面的润湿性。在油水系统中就是测量光滑矿物表面上油和水的润湿性。 石油工业中一般用悬滴法测量接触角，第一步要全部彻底的清洗仪器，因为即使微量的杂质也能改变润湿性。当用纯净流体和人造岩心时接触角法是最好的测量方法。此法也用来检验实验条件对润湿性的影响，如压力、温度和水的化学性质。 润湿角测量的一个问题是滞后现象。测量的接触角有前进角和后退角两种，前进角是向前推液滴边缘测得的，而后退角是向后拉测得的，二者之差就是接触角滞后。引起滞后的原因有三种：a、表面粗糙度；b、表面非均质性；c、大分子水垢的表面固定性。 将接触角用于油藏岩石的第二个问题是它仅仅反映岩石局部的润湿性，不能考虑岩石表面的非均质性。第三个限制是得不到有关岩石上是否存在永久连接有机覆盖物的信息。2．Amott方法 USBM方法和Amott方法测量的是岩心的平均润湿性。当测量天然状态岩心或恢复原态岩心时，这两种方法要好于接触角法。确定岩心是否清洗完全必须用USBM方法或Amott方法。USBM方法有时要优于Amott方法，因为后者在中性润湿附近不敏感。改进的USBM 方法可以进行USBM和Amott两种方法的指数计算。 Amott方法是把渗吸和驱替结合起来测量岩石的平均润湿性。测量之前，所用的岩心先要在水中通过离心作用直至达到残余油饱和度（ROS），然后才可进行Amott方法实验。 Amott方法主要由以下四步组成： ①将岩心浸入油中，20小时后测量被油的自发吸入所排出的水的体积； ②岩心在油中离心达到束缚水饱和度（IWS），测量排出的水的总量； ③将岩心浸入水中，20小时后测量被水的自吸排出的油的体积； ④在水中离心直至达到残余油饱和度，测量排出的油的总量。 注意：岩心可能是通过流动而不是离心达到ROS和IWS，尤其对于不能用离心机的非固态物质必须如此。 分别引入油驱比和水驱比的定义如下： 油驱比： 水驱比： 其中δo--- 油驱比 δw--- 水驱比 Vwsp--- 通过油的自吸所排出的水的体积 V osp--- 通过水的自吸所排出的油的体积
2012年第14期 农业科技与信息 作者简介: 孙丽(1977-,女,新疆昌吉市呼图壁县人,主要从事试验工作。 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 因此要合理设计混凝土配合比参数,控制好配合比中的水胶比与砂率,控制非冻胀早期裂缝的发生。 4结束语 施工质量就是企业赖以生存和发展的生命,混凝土 施工是梯形明渠施工的关键。必须精心组织,严格管理, 认真做好每一道工序,确保施工目标的顺利实现。本文论述的梯形明渠混凝土现浇的施工方法不但可以保证施工质量,同时为本段灌区工程的按期完工,投入运营发挥效益争取了宝贵的时间。 (责任编辑 袁宗英 岩石的抗拉强度是岩石的重要力学性质指标,也是岩石结构设计安全与稳定性分析的一个控制参数。近年来,随着中国经济建设的迅猛发展,大型桥梁、隧道、水坝及高层建筑等工程越来越多,在工程建设中经常会遇到岩石,其抗拉强度力学性能指标是设计、检验、控制和评判质量的重要依据。 1试验方法与设备 试验采用劈裂法,适用于能制成规则试件的各类岩
石。劈裂法又称巴西法,为间接拉伸法,在一定程度上能反映岩石抗拉强度特性,方法易行,操作比较简单且实用,具有原理清晰,使用简便,材料消耗少等优点,因此被广泛采用。劈裂法试验是将岩石试件直径轴面方向施加一对线载荷,使试件沿直径轴面方向劈裂破坏。 试验设备有钻石机、锯石机、磨石机、车床、测量平台、角尺、千分卡尺、烘箱、干燥箱、饱和设备、万能试验机。 2试件的制备 加工样时,注意观察试样的层理、裂隙、加载方向。 做到钻孔芯样试件劈裂面的受拉方向应与岩石单轴抗压试验的受力方向一致。 试样一般为岩块和钻孔芯样两种,如果为岩块,则采用钻石机,钻头直径宜为 48~54mm ,钻取岩块,取得岩芯。如果为芯样,则可直接加工,用锯石机,切割芯样,高度与直径比宜为0.5~1.0,试件的高度应大于岩石最大颗粒粒径的10倍。 将切割好的试件,放到磨石机上磨平。试件加工的精度:试件高度、直径或边长允许偏差为±0.30mm 。试件两端面的不平整度允许偏差为±0.05mm 。端面应垂直于试件轴线,允许偏差为±0.25°。 3试验步骤 通过试件直径的两端,在试件的侧面沿轴线方向画 两条加载基线,将两根垫条沿加载基线固定。对于坚硬和较坚硬岩石应选用直径为1mm 钢丝为垫条,对于软弱和较软弱的岩石应选用宽度与试件直径之比为 0.08~ 0.10的硬纸板或胶木板为垫条。
岩石比面的测定实验 【实验目的】 1. 加深了解岩石比面的基本概念； 2. 掌握岩石比面的测定原理及数据处理的方法 【实验装置】 如图所示： 1.压力表 2.环压加压阀 3.环压泄压阀 4.岩心夹持器 5.进气阀 6.注水开关 7.排气开关 8.唧筒 9.放水开关 10.压差计 图5-1 BMY－Ⅱ型岩石比面测定仪流程图 BMY-Ⅱ型岩石比面测定仪 【实验方法与步骤】 1)测量岩样必须保证是干燥的，用游标卡尺测量岩 心的长度和直径，计算出横截面积A； 2)检查仪器面板上各阀门与夹持器上的手轮是否 关闭（参照比面测定仪操作面板图）； 3)拧松岩心夹持器两边固定托架的手轮，下滑托 架，滑出夹持器内的加压钢柱塞； 4)将测量过几何尺寸的岩样装入岩心夹持器的胶 皮筒内，用加压钢柱塞将岩心向上顶紧，拧紧手轮； 5)打开高压气瓶阀，将气瓶减压阀的输出压力调节 到1MPa，打开环压阀，使环压表显示为1MPa，关闭环压阀（参照比面测定仪操作面板图）； 6)打开排气开关和注水开关，向唧筒内注水至2/3处，即可关闭注水开关和排气开关，一定要关紧。 7)检查仪器是否有漏气现象：打开放水开关，放出少量水后，关闭放水开关和岩心夹持器进气阀，观察压差计是否有变化；如有变化，要检查泄漏处； 8)准备好量筒和秒表，打开放水开关，并控制流出的水量，待压差计稳定在某一H值后，
测量对应ΔH 的水量和时间，并记录。流量应从小到大变化，用同样的方法至少测定三个水量和与之对应的ΔH 值。 【实验原理与数据处理】 当打开放水开关后，在静水压力下，水面下降使唧筒内造成负压（即岩心的一端也为负压），此时在大气压的作用下，气体通过岩心进入唧筒内，同时在压差计上显示出压力差。当压差稳定时，则说明通过岩心的空气量也达到稳定，该气体量便等于从唧筒中流出的水量。 根据高才尼－卡尔曼和达西方程得出的公式如下： 式中：φ 岩心的孔隙度％； A 岩心的横截面积cm 2； L 岩心的长度cm ； Q 通过岩心的空气量cm 3/s ； ΔH 对应于流量Q 时岩心两端的压差(cmH 2O)； μ 空气粘度Pa ·s ； 岩石比面实验数据 【实验结果分析】 【实验讨论与分析】 1. 岩石比面的大小与孔隙度有什么关系： 2. 影响岩石比面测定的因素有那些？ μ φφφφ1 )1(141)1(142323* ?**-=*-=Q H L A K S 3 3 21S S S S ++=
岩石润湿性测定实验 一、实验目的 1、了解光学投影法测定岩石润湿角的原理和方法； 2、了解界面张力的测定原理和方法； 3、加深对岩石润湿性、界面张力的认识。 二．实验原理 1．光学投影法测定岩石润湿角 液体对固体表面的润湿情况可以通过直接测定接触角来确定。将待测矿物磨成光面，浸入油(或水)中，如图1所示，在矿物光面上滴一滴水(或油)，直径约1～2mm，然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上，将液滴放大、投影到屏幕上，直接测出润湿角，或测量液滴的高度h和它与岩石接触处的长度D，按下式计算接触角θ： 2h tg= 2D 式中，θ—润湿角，°； h—液滴高度，mm； D—液滴和固体表面接触的弦长，mm。 图1 投影法润湿角示意图 2．悬滴法测定液滴界面张力 悬滴法适用于密度差较大的测定液-液或气-液之间的界面张力，测量范围为10-1～10-2mN m。
液体自管口滴落时，当液滴接近最大直径时，用光学设备记录下液滴图像。测量液滴的相关参数，利用下式计算界面张力： 2 gd =H ερσ? ，12=ρρρ?- ，sn n d =d S ε 式中，σ—界面张力，mN m ； 12ρρ、 —待测两相流体的密度，3 g cm ； ρ?—两相待测试样的密度差，3g cm ； d ε—实际液滴的最大水平直径，cm ； sn d —从液滴底部算起，高度为n d 10 ε高度处液滴的直径，cm ； n S —液滴 n d 10 ε高度处的直径与最大直径的比值； H —液滴形态的修正值，由n S 查表得到。 （a ）烧杯中气泡或液滴形状 （b ）气泡或液滴放大图 图2 悬滴法测界面张力示意图 三、实验仪器
1.试验原理 石料的单轴抗压强度是石料力学性质中最重要的一项力学指标，是指石料标准试件经吸水饱和后，在规定试验条件下单轴受压达到极限破坏时，单位承压面积的强度。 2.试验目的 测定石料在饱水状态下的单轴抗压强度，用于岩石的强度分级和岩性描述。 3.主要仪具 （1）压力试验机（图2-3）：加载范围为300～2000kn。 （2）承压板：圆盘形钢板。两个承压板之一应是球面座，球面座应放在试件的上端面，并用矿物油稍加润滑，以使在滑块自重作用仍能闭锁。试件、压板和球面座要精确地彼此对中，并与加载机器设备对中，球面座的曲率中心应与试件端面的中心相重合。 （3）石料加工全套设备：切石机或钻石机、磨平机（图2-4）。 （4）其他：游标卡尺（精度0.1mm）、角尺及水池等。 3.试验方法 (单击观看视频) （1）用切石机（或钻石机）从岩石试样或岩芯中钻取标准试件（即
边长50mm±0.5mm的正立方体或直径与高均为50mm±0.5mm的圆柱体试件）6块。对有显著层理的岩石，应分别沿平行和垂直层理方向各取试件6块。试件上下端面应平行和磨平，试件端面的平面度公差应小于0.05mm，端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过。 （2）用游标卡尺量取试件尺寸（精确至0.1mm），对于立方体试件在顶面和底面各量取其边长，以各个面上相互平行的两个边长的算术平均值计算其承压面积；对于圆柱体试体在顶面和底面分别量取两个相互正交的直径，以其算术平均值计算顶面和底面的面积，取顶面和底面面积的算术平均值作为计算抗压强度所用的截面积。 （3）按吸水率试验方法对试件进行饱水处理，最后一次加水深度应使水面高出试件至少20mm。 （4）试件自由浸水48h后取出，擦干表面，放在压力机上进行强度试验。施加在试件上的应力速率应在～／s的限度内。 4.结果计算 石料的抗压强度按下式计算，精确至1mpa： 式中：r--石料的抗压强度，mpa； p --试件的极限破坏荷载，n； a --试件的截面积，mm2。 5.精度要求 取6块试件试验结果的算术平均值作为抗压强度测定值，若其中2块试件与其他4块试件抗压强度的算术平均值相差3倍以上时，则取试验结果相近的4块试件的算术平均值作为抗压强度的测定值。
第三章岩体的变形与破坏 变形：不发生宏观连续性的变化，只发生形、体变化。 破坏：既发生形、体变化、也发生宏观连续性的变化。 1．岩体变形破坏的一般过程和特点 （1）岩体变形破坏的基本过程及发展阶段 ①压密阶段（OA段）： 非线性压缩变形—变形对应力的变化反应明显； 裂隙闭合、充填物压密。 应力-应变曲线呈减速型（下凹型）。 ②弹性变形阶段（AB段）： 经压缩变形后，岩体由不连续介质转变为连续介质； 应力-应变呈线性关系； 弹性极限B点。 ③稳定破裂发展阶段（BC段）： 超过弹性极限（屈服点）后，进入塑性变形阶段。 a．出现微破裂，随应力增长而发展，应力保持不变、破裂则停止发展； b.应变：侧向应变加速发展，轴向应变有所增高，体积压缩速率减缓（由于微破裂的出现）；
④不稳定破裂发展阶段（CD段）： 微破裂发展出现质的变化： a.破裂过程中的应力集中效应显著，即使是荷载应力保持不变，破裂仍会不断地累进性发展； b. 最薄弱部位首先破坏，应力重分布导致次薄弱部位破坏，直至整体破坏。“累进性破坏”。 c. 应变：体积应变转为膨胀，轴向及侧向应变速率加速增大； ※结构不均匀；起始点为“长期强度”； ⑤强度丧失、完全破坏阶段（DE段）： 破裂面发展为宏观贯通性破坏面，强度迅速降低， 岩体被分割成相互分离的块体—完全破坏。 （2）岩体破坏的基本形式 ①张性破坏（图示）； ②剪切破坏（图示）：剪断，剪切。 ③塑性破坏（图示）。 破坏形式取决于：荷载条件、岩体的岩性及结构特征； 二者的相互关系。 ①破坏形式与受力状态的关系： a.与围压σ3有关： 低围压或负围压—拉张破坏（图示）； 中等围压—剪切破坏（图示）； 高围压（150MN/m2=1500kg/cm2）—塑性破坏。 的关系： b.与σ 2 σ2/σ 3 <4（包括σ 2 =σ3），岩体剪断破坏，破坏角约θ=25°； σ2/σ 3 >8（包括σ 2 =σ1）：拉断破坏，破坏面∥σ1，破坏角0°; 4≤σ2/σ3≤8：张、剪性破坏，破坏角θ=15°。 ②破坏形式与岩体结构的关系： 完整块体状—张性破坏； 碎裂结构、碎块结构—塑性破坏； 裂隙岩体—取决于结构面与各主应力之间的方位关系。
中国石油大学（油层物理）实验报告 实验日期：2012.11.12 成绩： 班级： 石工10-15 学号：10131504 姓名： 于秀玲 教师： 同组者： 无 实验四 岩石比面测定 一、实验目的 1．巩固岩石比面的概念。 2．掌握岩石比面的测定原理和方法。 二、实验原理 将岩样放入岩心夹持器，关闭环压放空阀，打开环压阀，气源的气体进入岩心周围的胶皮筒与夹持器内壁之间的环形空间，为岩心加环压。打开流量控制阀，水罐中的水流出，在岩心上端产生负压，空气流入岩心。空气的体积流量约等于水罐中流出的水的体积流量。岩心两端的压差可通过水柱或汞柱压差计测出。 单位体积岩石内颗粒的总表面积，或单位体积岩石内总孔隙的内表面积称之 为岩石的比面，其单位通常用cm 2/cm 3 表示。 岩石比面的大小与岩石的渗透率、孔隙度密切相关，根据高才尼-卡尔曼方程和达西公式，他们之间的关系如下： μφφ1)1(1423 Q H L A S b -= 式中 b S ——以岩石骨架体积为基础的比面，cm 2/cm 3； φ——岩样的孔隙度，小数； A ，L ——分别为岩样的截面积和长度，cm 2 和cm ； μ——室温下空气的粘度，P ； H ——空气通过岩心稳定后水柱压差计中水柱的高度，cm ； Q ——通过岩心的空气流量，cm 3/s 。
从上式不难看出，当已知孔隙度φ，量出岩样长度L和直径d，查表得到μ后，只要测得空气通过岩样的压差 H 和相应的流量 Q 便可算出岩样的比面。 三．实验流程 图1 岩石比面测定实验流程图 图2 BMY-2岩石比面测定仪 四．实验操作步骤 1．根据岩样对照表查出仪器中岩样的编号，记录岩样的长度，直径以及孔隙度。 2. 通过温度计测量室内温度并记录，并查出对应温度下的空气粘度并记录。
二. 石料单轴抗压强度试验 1.试验原理 石料的单轴抗压强度是石料力学性质中最重要的一项力学指标，是指石料标准试件经吸水饱和后，在规定试验条件下单轴受压达到极限破坏时，单位承压面积的强度。 2.试验目的 测定石料在饱水状态下的单轴抗压强度，用于岩石的强度分级和岩性描述。 3.主要仪具 （1）压力试验机（图2-3）：加载范围为300～2000kn。 （2）承压板：圆盘形钢板。两个承压板之一应是球面座，球面座应放在试件的上端面，并用矿物油稍加润滑，以使在滑块自重作用仍能闭锁。试件、压板和球面座要精确地彼此对中，并与加载机器设备对中，球面座的曲率中心应与试件端面的中心相重合。
（3）石料加工全套设备：切石机或钻石机、磨平机（图2-4）。 （4）其他：游标卡尺（精度0.1mm）、角尺及水池等。 3.试验方法 (单击观看视频) （1）用切石机（或钻石机）从岩石试样或岩芯中钻取标准试件（即边长50mm±0.5mm的正立方体或直径与高均为50mm±0.5mm的圆柱体试件）6块。对有显著层理的岩石，应分别沿平行和垂直层理方向各取试件6块。试件上下端面应平行和磨平，试件端面的平面度公差应小于0.05mm，端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过0.25o。 （2）用游标卡尺量取试件尺寸（精确至0.1mm），对于立方体试件在顶面和底面各量取其边长，以各个面上相互平行的两个边长的算术平均值计算其承压面积；对于圆柱体试体在顶面和底面分别量取两个相互正交的直径，以其算术平均值计算顶面和底面的面积，取顶面和底面面积的算术平均值作为计算抗压强度所用的截面积。 （3）按吸水率试验方法对试件进行饱水处理，最后一次加水深度应
中国石油大学油层物理实验报告 实验日期: 201４、1０、10成绩: 班级：石工学号: 姓名:教师: 同组者： 岩石润湿性测定实验 一、实验目得 1.了解光学投影法测定岩石润湿角得原理及方法; 2.了解界面张力得测定原理及方法; 3.加深对岩石润湿性、界面张力得认识。 二、实验原理 1.光学投影法测定岩石润湿角 液体对固体表面得润湿情况可以通过直接测定接触角来确定。将待测矿物磨成光面,浸入油(或水）中,如图1所示,在矿物光面上滴一滴水（或油),直径约１～2mm,然后通过光学系统将一组光线投射到液滴上,将液滴放大、投影到屏幕上,直接测出润湿角,或测量液滴得高度ｈ与它与岩石接触处得长度D,按下式计算接触角θ: 式中θ—润湿角，()； h—液滴高度，ｍm; Ｄ—液滴与固体表面接触得弦长，mｍ。 图1 投影法测润湿角示意图 2.悬滴法测定液滴界面张力 悬滴法适用于密度差较大得测定液－液或气－液之间得界面张力,测量范围为10-1～1０-2 mＮ／m。 液体自管口滴落时,当液滴接近最大直径时，用光学设备记录下液滴图像。测量液滴得相关参数,利用下式计算界面张力: 式中—界面张力,mN/ｍ; 、—待测两相流体得密度,g/cm3; —两相待测试样得密度差，g／cm3; —实际液滴得最大水平直径,ｃm; —从液滴底部算起,高度为高度处液滴得直径，cm; —液滴高度处得直径与最大直径得比值; —液滴形态得修正值,由查表得到。
(a)烧杯中气泡或液滴形状（b)气泡或液滴放大图 图2 悬滴法测界面张力示意图 三、实验流程 图3接触角测定仪 四、实验操作步骤 １、打开接线板得电源开关。 2、顺时针旋转仪器后面得光源旋钮,光源亮度逐渐增强。 3、打开接触角软件图标,开启视频。 4、调整滴液针头:先向下移动滴液针头,停在变倍显微镜水平线以上得位置，然后旋转固定在上下移动器上得水平移动旋钮,左右调整针头,当软件图像显示窗口出现针头虚影时停止。 5、调整调焦手轮，直到图像清晰。 ６、将显微镜放大倍数调整到１、5倍。 7、将吸液管吸满液体安装在固定夹上。旋转测微头，液体将缓缓流出,形成液滴。 8、用脱脂巾擦干针头上得液体,再在工作台上放置被测得固体试样。 ９、上升移动工作台至界面上红色水平线得下方(１ｍm左右),见图4。