岩石力学实验

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105～110oC下烘至恒重的重量与同体积4oC纯水重量的比值。

一、仪器设备

岩石粉碎机、瓷研钵或玛瑙研钵、孔径0.25mm分样筛、天平（感量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0.25mm分样筛后在105～110oC下烘不小于6小时待用。

2、将100mm比重瓶洗净烘干后，注入三分之一蒸馏水，擦干瓶的外表面。

3、用四分法取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g1。

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g2。

做2次平行实验，差值不大于0.02时，取平均值。否则需重做实验。

三、成果整理和计算

按下式计算：

sdggggd12

式中：

d——岩石比重；

g——岩样重、克；

g1——比重瓶、岩样和蒸馏水合重、克；

g2——比重瓶和满瓶蒸馏水合重、克；

ds——室温下蒸馏水的比重、ds≈1

岩 石 比 重 测 定 记 录 表

工程名称_____________ _ 试验时间_____年___月___日

试样编号 平行次数 试件重 g（克） 瓶+试样+蒸馏水重g1（克） 瓶+蒸馏水重g2（克） 试件比重d 平均比重dο 备注

班 级： 组 别：

试验人员： 计算人员：

实验二、岩石密度的测定

岩石密度是指单位体积岩石的重量，可分为天然密度、干密度和饱和密度。实验有两种做法：称重法和蜡封法。我们采用的是蜡封法做干密度。

一、主要仪器设备

烘箱、干燥器、熔蜡锅、天平、线、石蜡、水中称量装置。

二、试件制备

选取有代表性的边长≥50mm近似立方体的岩石，选3块，修平棱角，刷净表面粘着物。

三、测定步骤

1、将试样放入105～110oC的烘箱中烘≥24h至恒重后取出，放在干燥器内冷却至室温，称重得g 。

2、丝线绑住试件，置于刚过熔点的石蜡中1～2秒钟提出，检查试件上蜡有无气泡，可用小电烙铁或热针刺破并涂平孔眼，冷却后在天平上称重得g1。

3、将蜡封后的试件挂在天平钩上，在水中称重得g2。

做完3后擦干表面水分再做2，如此时重量＞g1，应重做。

结果取3次实验平均值。

四、成果整理和计算

按下式计算：

nsggggdgggd121

式中：

dg——岩石的干密度，克／厘米3；

g——试件干重，克；

g1——蜡封试件在空气中重，克；

g2——蜡封试件在水重中，克；

ds——水的密度，克／厘米3；

gn——石蜡密度，克／厘米3，取0.90克／厘米3。

岩 石 密 度 测 定 记 录 表

工程名称_____________ _ 试验时间_____年___月___日

试样编号 平行次数 试件在空气中重g（克） 蜡封试件在空气中重g1（克） 蜡封试件在水中重g2（克） 试件密度dg（克／厘米3） 平均密度d（克／厘米3） 备注

班 级： 组 别：

试验人员： 计算人员：

实验三、岩石含水率的测定

岩石在天然状态下所含水分的重量与岩石烘干后的重量之比为岩石的含水率。

一、仪器设备

天平、烘箱、干燥箱。

二、试验步骤

1、从岩样中心取保持天然含水状态的40～200g试件，称重得g1，在现场采取的岩石，测含水率必须用塑料袋把欲测岩石密封住，保持水分。

2、将试件放在105～110οC烘箱中烘≥24h至恒重后取出，放置干燥器中冷却至室温，称重得g2。

结果取5次实验平均值。

三、成果整理和计算

按下式计算：

%100221gggw

式中：

w——岩石天然含水率；

1g——保持天然水分的试件重量，克；

2g——烘至恒重的试件重量，克。

岩 石 含 水 率 测 定 记 录 表

工程名称_____________ _ 试验时间_____年___月___日

试样编号 平行次数 试件天然重1g（克） 试件烘干重2g（克） 试件含水率w（%） 平均含水率w（%） 备注

班 级： 组 别：

试验人员： 计算人员：

实验四、岩石单轴抗压强度试验

一、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。

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2/4和3/4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。

二、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4.8～5.4cm。高度为10cm，允许变化范围为9.5～10.5cm。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。（本次实验要求：制6个样，其中3个做干样，另3个做饱和样）

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。

三、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。

四、主要仪器设备

1、试样加工设备：

钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。

2、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。

3、加载设备：

压力试验机。压力机应满足下列要求：（1）有足够的吨位，即能在总吨位的10%～90%之间进行试验，并能连续加载且无冲击。（2）承压板面平整光滑且有足够的刚度，其中之一须具有球形座。承压板直径不小于试样直径，且也不宜大于试样直径的两倍。如大于两倍以上时需在试样上下端加辅助承压板，辅助承压板的刚度和平整光滑度应满足压力机承压板的要求。（3）压力机的校正与检验应符合国家计量标准的规定。

五、试验程序

1、根据所要求的试样状态准备试样。

2、将试样置于压力机承压板中心，调整有球形座的承压板，使试样均匀受力。

3、依每秒0.5～1.0MPa的加载速度对试样加荷，直到试样破坏为止，记录最大破坏载荷。

4、描述试样破坏形态，并记下有关情况。

六、成果整理和计算

按下式计算岩石单轴抗压强度：

APc

式中：

c——岩石单轴抗压强度（MPa）；

P——最大破坏载荷（N）；

A——垂直于加载方向的试样横截面积（mm2）。

试验结果按下表记录。

岩 石 单 轴 抗 压 强 度 试 验 记 录 表

工程名称______________ 试验时间_____年___月___日

班 级： 组 别： 试验人员： 计算人员： 试样编号 平行次数 含水状态 加载速度MPa/s 试 样 尺 寸 最大破坏载 荷

(N) 抗压强

度(MPa) 平均抗压强度(MPa) 直 径

(mm) 高 度

(mm) 横截面积(mm2)

试 样 描 述

破坏前 破坏后

实验五、岩石抗拉强度试验（巴西法）

一、概述

巴西法（劈裂法）是在圆柱体试样的直径方向上，施加相对的线性载荷，使之沿试样直径方向破坏的试验。

本方法可用于测烘干、自然干燥、饱和的试样。

本方法不适用于软弱岩石。

二、试样备制

1、试样可用钻孔岩芯或岩块，在取样和试样制备过程中，不允许人为裂隙出现。

2、采用圆柱体作为标准试样，直径为48～54mm，高度为直径的0.5～1.0倍。试样尺寸的允许变化范围不宜超过5%。

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，允许使用非标准试样，但高径比必需满足标准试样的要求。

4、试样个数视所要求的受力方向或含水状态而定，一般情况下至少制备3个。

5、试样制备精度：整个厚度上，直径最大误差不应超过0.1mm。两端不平行度不宜超过0.1mm。端面应垂直于试样轴线，最大偏差不应超过0.25度。

三、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。

四、主要仪器设备

1、试样加工设备：

钻石机、锯石机、磨石机或其他制样设备。

2、量测工具与有关检查仪器：