实验四岩石的弹性模量实验
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《岩体工程力学》实验指导书河南理工大学能源学院采矿工程实验室前言实践教学是学生理解、综合运用所学知识的重要环节,对提高解决工程实际问题的能力具有特殊重要的作用。
因此,在《岩体工程力学》教学中,充分重视实验环节,安排足够的实验、实习内容,开展多种形式的实践教学,以提高实践教学效果。
任课教师参加指导实验,要求学生在实验指导教师指导下系统、独立完成实验过程和实验报告。
目前,实验开出率达100%,综合性和设计性实验比率超过30%。
目前,实验室不仅能开出本科教学的全部实验,也能满足研究生的实验项目和教师科研的需要,还可承接纵向、横向科研课题。
根据课程安排,将岩石单轴压缩实验,岩石单轴抗拉强度测定,岩石点荷载强度的测定,岩石三轴压缩实验以及电液伺服控制岩石力学试验系统的演示等项实验,分小组要求学生独立完成实验的全过程。
为了引导学生对岩石力学工程的特殊兴趣,充分利用教师的科研、科技项目及实践基地,以及实验室全面开放的有利条件,组织岩石力学科技小组活动,在岩石力学实验室,积极开展综合性和设计性实验,学生结合教师的科技服务项目,除大纲要求的实验内容外,还可进行煤和岩石的含水率、吸水率、坚固性系数、软化系数、动态破坏时间、弹性能指标等参数的实验。
在实验的过程中充分发挥学生的积极性,达到增强学生岩石力学的实践能力,锻炼学生的实践技能,培养学生动手和分析问题的能力,扩展知识面及实际工作能力的目的,更好地参与工程实践活动打下了基础。
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去实验室熟悉有关仪器设备。
二、经过预习应掌握该项实验的意义、目的、操作步骤。
对实验指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,严格按教师及实验指导书上所讲的操做步骤进行实验,每台设备应按操作则进行,以免损坏设备或造成事故。
四、实验结束后,应在规定时间内提交实验报告。
1依据1《水利水电工程岩石试验规程》SL264-2001;2《工程岩体试验方法标准》GB/T50266-2013;3《水利水电工程岩石试验规程(补充部分)》DL/T5368-2007。
2目的及范围2.1目的编制本作业指导书是为了规范、准确的完成对岩石单轴压缩变形试验的弹性模量和变形模量的测定。
2.2范围本作业指导书可分为电阻应变片法和千分表法,适用于能制成规则试件的各类岩石。
坚硬和较坚硬的岩石宜采用电阻应变片法,较软岩宜采用千分表法对于变形较大的软岩和极软岩可采用百分表测量变形。
3仪器设备1钻石机、锯石机、磨石机;2测量平台;3烘箱和饱和设备;4万用电表、兆欧表;5静态电阻应变仪;6千(百)分表;7测量表架;8材料试验机。
4实验步骤4.1试件制备4.1.1试件可用岩心或岩块加工制成,试件在采取、运输和制备过程中应避免扰动4.1.2试件尺寸应符合下列规定:1圆柱体直径或方柱体边长宜为48~54mm2含大颗粒岩石的试件直径或边长应大于最大颗粒尺寸的10倍。
3试件高度与直径或边长之比宜为2.0~2.5。
4.1.3试件加工精度应符合下列规定:1试件高度直径或边长的允许偏差为±0.3mm2试件两端面的不平整度允许偏差为±0.05m3端面应垂直于试件轴线允许偏差为±0.25°。
4方柱体或立方体试件相邻两而应互相垂直允许偏差为±025°。
4.1.3试件含水状态可根据需要选择天然状态、烘干状态或饱和状态并应符合下列规定:1天然状态应在试样拆除密封后立即制备试件并测定其天然含水率2烘干状态对于不含矿物结晶水的岩石应在105-110℃的恒温下烘24h。
对于含有矿物结晶水的岩石应降低烘干温度,可在40±5℃恒温下烘24h。
将试件从烘箱中取出放入干燥器内冷却至室温称试件质量。
重复以上步骤直到相邻两次称量之差不超过后一次称量的0.1%3饱和状态:采用自由吸水法测定岩石自然吸水率时应将试件放入水糟先注水至试件高度的1/4处,以后每隔2h分别注水至试件高度的1/2和3/4处,6h 后全部浸没试件。
岩石弹性模量测定实验指导书黄冬梅适用专业:采矿工程、安全工程等山东科技大学资矿业与安全工程学院2014年 11 月前言岩石在狭义上说来包括岩块和岩体,岩块一般是指从岩体中取出的、尺寸不大的岩石。
它由一种(如石英岩、大理岩等)或几种(如花岗岩、玄武岩等)矿物组成,具有相对的均匀性。
由于尺寸较小而在其中不可能有大的地质构造的影响。
实验室试验的试件是岩块的一种。
岩体是指工程实际中较大范围的岩石。
它可由一种或几种岩石组成,并可能为岩脉或裂隙充填物所侵入,包括地质构造作用的明显影响,并为结构面(层面、节理、裂隙等)所切割。
实验室内岩块和工程现场岩体均属于岩石,它们是两个既有相互联系又有不同的概念,二者的力学性质有相互关系但不能直接代用。
室内煤岩力学试验采用的是尺寸很小的岩块,采矿工程实际中考虑的对象是煤岩体。
一般的,由于现场岩体试验复杂、费用高,人们很少进行,只是在室内进行小块的煤岩进行力学参数测试,将其结果运用到工程中去。
因而对煤岩试块和现场煤岩体的力学性质(主要是强度)间关系的研究很有实际意义。
弹性模量测定实验是采矿相关专业岩石力学实验课程中必不可少的组成部分,学生通过实验验证和推导理论知识,又用理论知识解释和分析实验结果,以达到巩固理论知识和掌握实验方法的目的。
指导书从实验目的、原理、仪器设备、方法步骤、注意事项、结果整理等方面对实验进行了介绍,并提出了要求,旨在让学生掌握力学实验的基本知识、技能和方法,培养学生的动手能力和分析、解决问题的能力,增强学生开拓创新的意识。
岩石弹性模量测定试验一、实验目的了解测定模型材料的弹性模量,绘制全应力应变曲线图;二、实验内容通过单轴压缩实验获取岩石试件的全应力应变曲线图和弹性模量。
三、实验条件(1)实验地点与场地:MTS岩石伺服实验室(资源与环境工程学院119)。
(2)实验设备与耗材:岛津AG-X250电子万能试验机、电阻应变仪、万用表、25瓦电烙铁、镊子、游标卡尺、直角尺、塑料梁或岩石试件或金属钢条试件,温度补偿块、应变片、测量导线若干。
岩石弹性模量、变形模量、泊松比试验作业指导书1 依据(1) 《水利水电工程岩石试验规程》SL264-2001;(2) 《工程岩体试验方法标准》GB/T50266-2013;(3) 《水利水电工程岩石试验规程(补充部分)》DL/T 5368-2007。
2 目的及范围2.1目的编制本作业指导书是为了规范、准确的完成对岩石单轴压缩变形试验的弹性模量及变形模量的测定。
2.2范围本作业指导书可分为电阻应变片法和千分表法,适用于能制成规则试件的各类岩石。
坚硬和较坚硬的岩石宜采用电阻应变片法,较软岩宜采用千分表法,对于变形较大的软岩和极软岩,可采用百分表测量变形。
3.仪器设备(1) 钻石机、锯石机、磨石机;(2) 测量平台;(3) 烘箱和饱和设备;(4) 万用电表、兆欧表;(5) 静态电阻应变仪;(6) 千(百)分表;(7) 测量表架;(8) 材料试验机。
4.试验步骤4.1试件制备4.1.1试件可用岩心或岩块加工制成,试件在采取、运输和制备过程中应避免扰动。
4.1.2试件尺寸应符合下列规定:(1) 圆柱体直径或方柱体边长宜为48~54mm。
(2) 含大颗粒岩石的试件直径或边长应大于最大颗粒尺寸的10倍。
(3) 试件高度与直径或边长之比宜为2.0~2.5。
4.1.3试件加工精度应符合下列规定:(1) 试件高度直径或边长的允许偏差为±0.3mm。
(2) 试件两端面的不平整度允许偏差为±0.05mm。
(3) 端面应垂直于试件轴线允许偏差为±0.25°。
(4) 方柱体或立方体试件相邻两面应互相垂直允许偏差为±0.25°。
4.1.3试件含水状态可根据需要选择天然状态、烘干状态或饱和状态,并应符合下列规定:(1) 天然状态:应在试样拆除密封后立即制备试件并测定其天然含水率。
(2) 烘干状态:对于不含矿物结晶水的岩石,应在105~110℃的恒温下烘24h。
对于含有矿物结晶水的岩石,应降低烘干温度,可在40±5℃恒温下烘24h。
岩石力学与岩体实验指导书及报告(内部资料)矿业工程学院实验总室2011年6月一、实验目的:测定岩石的单轴抗压强度。
二、实验方法:将圆柱体岩石试样放在压力实验机上进行单轴压缩实验,试件破坏瞬间受压面上的极限应力值为该岩石的抗压强度。
(一)实验前的准备工作1、试件制备。
描述和尺寸测量见<变形实验>。
每组试件数根据实际情况而定,但最好不少于三块。
(二)实验步骤1、试件安装将准备好的岩石试件放在压力实验机上、下加压板的中心位置,试件整个断面应与加压板严密接触,若不合要求,应予处理。
2、施加载荷保持恒定的应力速率(50~100N/cm2/s)对试件连续加载至破坏为止,记录破坏载荷数值。
描述试件的破坏情况,描述内容见<岩石抗拉强度实验>。
“施加载荷”部分,并记入记录表3-2内,发现试件初裂后仍能继续承受载荷,应记录出裂时的载荷值。
三、计算岩石的抗拉强度岩石的(单轴)抗压强度按下式计算:c p Aσ=式中:cσ-岩石抗压强度(MPa);P-试件破坏时施加的最大载荷KN;A-试件横截面积cm2。
一、实验目的:测定岩石的抗拉强度。
二、实验方法:本实验采用劈裂法测定岩石的抗拉强度。
(一)实验前的准备工作:主要是试件的制备、描述和尺寸测量。
(1)采用圆盘试件。
试件直径(D )为50毫米,厚度(T )为25毫米(T/D=0.5)。
(2)试件两端面应平等,试件轴心线与断面应垂直,二者的最大偏差均不得大于0.2毫米。
试件表面光滑平整。
试件数目据实际情况而定,但最好不少于10块。
(3)测量试件尺寸。
圆盘试件测直径和厚度。
沿厚度(T )上、中、下三个部位分别测直径,取三次测量的平均值为试件的直径。
沿预定加载方向上、中、下三个部位测定试件厚度,取三次测量的平均值为试件的厚度。
方片形试件参照圆盘形试件确定规格,测量其尺寸。
(二)试件安装将试件安装于抗拉模具上,要将试件安放在模具的中心线上,避免偏心加载。
实验一岩石单轴抗压强度试验1.1 概述当无侧限岩石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。
在测定单轴抗压强度的同时,也可同时进行变形试验。
不同含水状态的试样均可按本规定进行测定,试样的含水状态用以下方法处理:(1)烘干状态的试样,在105〜1100C下烘24h。
(2)饱和状态的试样,使试样逐步浸水,首先淹没试样高度的1/4,然后每隔2h 分别升高水面至试样的1/3和1/2处,6h后全部浸没试样,试样在水下自由吸水48h ;采用煮沸法饱和试样时,煮沸箱内水面应经常保持高于试样面,煮沸时间不少于6h。
1.2 试样备制( 1)试样可用钻孔岩芯或坑、槽探中采取的岩块,试件备制中不允许有人为裂隙出现。
按规程要求标准试件为圆柱体,直径为5cm,允许变化范围为 4.8〜5.2cm。
高度为10cm ,允许变化范围为9 . 5 〜 1 0 . 5 cm 。
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,但高径比必须保持=2:1〜2.5:1。
(2)试样数量,视所要求的受力方向或含水状态而定,一般情况下必须制备3个。
(3)试样制备的精度,在试样整个高度上,直径误差不得超过0.3mm。
两端面的不平行度最大不超过0.05mm。
端面应垂直于试样轴线,最大偏差不超过0.25度。
1.3 试样描述试验前的描述,应包括如下内容:( 1 )岩石名称、颜色、结构、矿物成分、颗粒大小,胶结物性质等特征。
( 2)节理裂隙的发育程度及其分布,并记录受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。
( 3)测量试样尺寸,并记录试样加工过程中的缺陷。
1.4 主要仪器设备试样加工设备:钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。
量测工具与有关检查仪器:游标卡尺、天平(称量大于500g,感量0.01g),烘箱和干燥箱,水槽、煮沸设备。
加载设备:压力试验机。
岩石力学试验指导书(适用于地质、土木、水工等专业)岩石力学课程组编写华北水利水电学院岩石力学实验室二○○一年九月目录学生试验守则室内岩石试验的任务和工作基本要求试验一岩石单轴抗压试验试验二岩石抗拉强度试验试验三岩石快速直剪试验试验四单轴压缩变形试验说明:本试验指导书主要依据为:(1)中华人民共和国国家标准:《工程岩体试验方法标准》GB/T50226-1999(2)中华人民共和国水利部:《水利水电工程岩石试验规程》学生试验守则一、每次试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试验的教学内容;预习内容包括仔细阅读试验指导书和去实验室熟悉有关仪器设备。
二、经过预习应掌握该项试验的意义、目的、操作步骤。
对辅导教师提出的检查性问题,应能回答,否则不得进行试验。
三、试验时态度应严肃认真,严格按辅导教师及试验指导书上所讲的操做步骤进行试验,每台设备的操做应按各设备的操做准则进行,以免损坏设备或造成事故。
非本次试验使用的仪器设备不得乱动。
四、每次试验前由小组长填写仪器设备领用单。
试验完毕后,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室。
如有损坏,应填写仪器设备损坏报告单,待后处理。
五、试验结束后,应在规定时间内提交试验报告。
试验报告必须独立完成。
书写、计算、制图要求公式、计算过程、单位齐全、清晰整齐。
试验成绩是期终考核成绩的一部分。
六、如试验结果未能达到要求或因故未做试验者,应申请补做试验,实验室同意后,在指定日期内进行补做。
以上守则同学们应自觉遵守。
室内岩石试验的任务和工作基本要求一、室内岩石试验的任务:是了解岩块的基本物理力学性质及其破坏机制;研究在工程建筑物荷载作用下基岩或围岩的工程性状,为工程地质评价和工程建筑物设计提供资料。
二、室内岩石试验工作基本要求:1、为使试验工作符合实际情况,保证成果质量,各工程勘测设计阶段的岩石试验工作,应在详细了解工程地质条件、设计意图、建筑物特点和可能采用的施工方法基础上进行。
实验一、岩石变形试验一、试验目的本试验目的在于测定规则岩石试件在单轴压缩应力状态下的纵向和横向变形,据此计算岩石的弹性模量和泊松比。
弹性模量分为初始弹性模量,割线弹性模量和切线弹性模量。
它们均由试验结果绘制的应力~应变曲线确定。
泊松比是指单向压缩条件下横向应变与纵向应变之比;对于岩石,一般用应力~应变曲线近于直线段平均纵向应变与相应应力段平均横向应变计算。
二、试验方法目前,实验室广泛采用电测法测定岩石变形。
即用转换元件将待测非电量的变形转换成电量输入电子仪器进行测量。
1、实验所用设备和备品2、试件制备及尺寸测量(1)采用圆柱体试件,试件直径50mm,高100mm。
(2)沿试件高度,直径的误差不超过0.03cm试件两端面不平行度误差,最大不超过0.005cm;(3)端面应垂直于轴线,最大偏差不超过0.25°;(4)直径应沿试件整个高度上分别量测两端面和中点三个断面的直径,取其平均值作试件直径;高度应在两端等距取三点量测试件的高,取其平均值,作为试件的高,同时检验两端面的不平整度。
尺寸测量、均应精确到0.1mm。
3、试件描述(1)岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等;(2)加荷方向与岩石试件内层理、节理、裂隙的关系及试件加工中出现的问题;4 、电阻应变片粘贴(1).选择合适的应变片待用。
同一组所用的应变片应是同一包装袋中的,并且两片之间的电阻值相差不应超过0.5欧姆。
轴线在应变片底座上标出。
在拿取和摆放应变片时,注意不要用手接触应变片的底座,也不要与其它未经清洗的物体接触,以免造成污染。
禁止用镊子或其他坚硬的器具夹持敏感栅部分,防止人为损伤应变片。
(2).用细沙布打磨试件需要粘贴应变片表面。
打磨方向与贴片方向成交叉450,面积约为5×10mm2。
(3).用棉球蘸少量丙酮(酒精)擦洗贴片位置,棉球脏了再换一个,只到棉球不变色为止。
用铅笔画出贴片位置的方位线,然后在用棉球擦一次。
实验4 测定岩石的静力变形参数一、基本原理岩石的变形是指岩石在外荷载作用下,内部颗粒间相对位置变化而产生与大小的变化,反映岩石变形性质的参数常用的有:弹性模量和泊松比。
岩石变形模量是指试样在单向压缩条件下,压应力与纵向应变之比,又可分为:1、初始模量:应力应变曲线原点处的切线斜率。
2、切线模量:对应于应力应变曲线上某一点M处的切线斜率。
3、割线模量:应力应变曲线某一点M与原点O的联线的斜率;一般取单轴抗压强度的50%的应变点与原点联线的斜率代表该岩石的变形模量。
泊松比是指单向压缩条件下横向应变与纵向应变之比;一般用单轴抗压强度的50%对应的横向与纵向应变之比作为岩石的泊松比。
本试验是将岩石试样置于压力机上加压,同时用应变计或位移计测记不同压力下的岩石变形值,求得应力应变曲线,然后通过该曲线求岩石的变形模量和泊松比。
目前,测记变形(或应变)的仪表很多,如电阻应变仪、千分表、线性差动变换器等等,其中以电阻应变仪使用最广,在此着重介绍这种仪器的测量方法。
电阻应变仪测量岩石应变的基本原理是将电阻应变片粘贴在试样的表面,当岩石受压变形时,电阻应变片与岩石一起变形,并使其电阻值产生变化,通过电阻应变仪的电桥装置,测出该变化的电阻值并自动转换为应变值,此值即为岩石的应变值。
二、仪器设备1、制样设备:钻岩机、切石机、磨片机等;2、测量平台;3、压力机;4、静态电阻应变仪;5、惠斯顿电桥、万用表、兆欧表;6、电阻片及贴片设备;7、电线及焊接设备。
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)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°。
岩石弹性模量、变形模量、泊松比试验作业指导书
1 依据
(1) 《水利水电工程岩石试验规程》SL264-2001;
(2) 《工程岩体试验方法标准》GB/T50266-2013;
(3) 《水利水电工程岩石试验规程(补充部分)》DL/T 5368-2007。
2 目的及范围
2.1目的
编制本作业指导书是为了规范、准确的完成对岩石单轴压缩变形试验的弹性模量及变形模量的测定。
2.2范围
本作业指导书可分为电阻应变片法和千分表法,适用于能制成规则试件的各类岩石。
坚硬和较坚硬的岩石宜采用电阻应变片法,较软岩宜采用千分表法,对于变形较大的软岩和极软岩,可采用百分表测量变形。
3.仪器设备
(1) 钻石机、锯石机、磨石机;
(2) 测量平台;
(3) 烘箱和饱和设备;
(4) 万用电表、兆欧表;
(5) 静态电阻应变仪;
(6) 千(百)分表;。
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)1.2.3.4.(二)1.2.(三)1.2.(四)三、四、试件受压的变化量R成正比,即=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向应变值五、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:0.2<<0.8仅供个人学习参考仅供个人学习参考 式中——预计最大破坏载荷,KN ;——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。
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)1.2.3.4.(二)1.2.(三)1.2.(四)三、四、试件受压的变化量R成正比,即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和横向应变值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:0.2<<0.8式中——预计最大破坏载荷,KN;——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。
基于岩石弹性模量的试验研讨岩石的石质坚硬、密度大,在弹性范围内应变极其微小,因此岩石弹性模量的检测技术要求高、难度大,其数据的准确性往往难以把握。
本文就针对岩石弹性模量的试验进行了了简要研讨。
标签:岩石;弹性模量;试验;电阻应变片岩石是由固态的矿物颗粒及颗粒间微小空隙组合而成,在孔隙中通常会存在着气体、液体等多相介质,是一种天然的地质体,其力学特性受应力影响较大。
随着我国社会经济的发展,建设工程项目的规模不断扩大,对岩石的开采和利用也不断增加。
建设工程中的开挖或填筑活动都打破了岩石原有的力学平衡状态,岩石可能发生局部变形甚至破坏。
由于岩石是一种应变软化材料,破坏后的岩石通常表现强度退化、弹性模量降低,同时渗透性也会发生动态变化。
岩石弹性模量的准确估计可以为诸多建设工程和岩石工程的顺利进行奠定基础,消除安全隐患。
岩石的弹性模量代表着岩石抵抗弹性变形的能力,也是表征岩石力学性能的重要指标之一。
试验室中岩石能力认证的主要开展项目就是弹性模量。
根据我国岩石试验规程,一般采用静态测量法进行岩石的弹性模量试验,静态测量法中的电阻应变片法和千分表法应用最为广泛。
其中,较软的岩石一般采用千分表法进行试验,而坚硬和较坚硬的岩石则采用电阻应变片法。
1、试验原理及过程1.1试验原理弹性模量E的数值越大,其刚度越大,弹性变形就越小。
岩石试样经过钻孔取样、试件切平和双端面磨平等工序,制作成圆柱体标准试件,即直径为50mm,高度100mm,试件的高径比为2.0,试件断面磨平度小于0.02mm,轴线垂度不超过0.001弧度,侧面不平度小于0.3mm。
选择便携式多通道精密应变仪,安装好电阻应力片,利用万能试验机进行加载试验,重复进行,注意观察,记录实验数据。
1.2试验设备仪器岩石弹性模量试验所需主要仪器:立式钻孔机,自动岩石切片机,雙端面磨石机,微机控制电液伺服万能试验机,最大试验力为1000kN,便携式多通道精密应变仪,量程为0~±30000με,数显卡尺、钢直尺、25W烙铁、万用表、烘箱和饱和设备、温度补偿块、测量导线、测量表架等。
岩石弹性模量试验规程完善措施引言岩石弹性模量试验是岩石力学性质研究中的重要环节,准确测定岩石弹性模量对于岩石工程设计和地质灾害评估具有重要意义。
然而,在实际试验中,存在着一些问题,如试验过程复杂、数据获取不准确等,这些问题需要通过完善的试验规程来解决。
本文将提出岩石弹性模量试验规程的完善措施。
一、试验装置的改进在岩石弹性模量试验中,试验装置的精度和稳定性对结果的准确性有重要影响。
因此,应该在以下几个方面进行改进:1.改善加载装置:采用精度更高、稳定性更好的机械或液压加载装置,确保加载过程的均匀性和控制力的精确性。
2.优化传感器:使用高灵敏度、高分辨率的应变传感器和变形传感器,提高数据采集的精确性和准确性。
3.增加温度传感器:考虑到温度对岩石弹性模量的影响,应在试验装置中增加温度传感器,及时监测试验过程中的温度变化,并进行修正。
二、试验方法的改进在岩石弹性模量试验中,方法的选择和操作的规范性对试验结果的准确性和可靠性有重要影响。
以下是一些改进措施:1.提高试件制备质量:试验前,对岩石试件的准备应更加严格,确保试件的尺寸精确度和表面光洁度,避免试件制备不当对试验结果产生影响。
2.加强荷载速率控制:控制荷载速率是试验中的重要环节,应根据不同试验要求,合理选择荷载速率,并确保荷载速率的均匀性和稳定性。
3.加强数据采集与处理:试验过程中应及时采集数据,并对数据进行准确的处理,排除异常值和误差,确保结果的准确性。
三、试验规程的标准化为了提高试验全程的规范性和可比性,有必要对岩石弹性模量试验制定统一的规程标准。
以下是一些完善措施:1.明确试验步骤:规定试验的具体步骤,包括试件制备、加载过程、数据采集与处理等,确保试验操作的一致性和可重复性。
2.确定试验条件:规定试验的温度、湿度等环境条件,以及试验过程中的加载速率、荷载方式等试验条件,确保试验条件的统一性。
3.设定试验参数:规范试验参数的设定,如试件的尺寸、荷载范围等,确保试验结果的可比性和统一性。
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。