工程地质知识：单轴压缩变形试验进行步骤.doc

单轴压缩试验原理单轴压缩试验是土力学实验中常用的一种试验方法，用于研究土壤在垂直于其水平面方向上的变形性质和力学特性。

本文将介绍单轴压缩试验的原理和相关内容。

1. 引言单轴压缩试验是土力学领域中最基本的试验方法之一，它可以模拟土体在垂直方向上的受力和变形过程。

通过该试验可以获得土壤的压缩性质、固结性质、剪切强度等重要参数，为土壤工程设计和施工提供理论依据和实验数据。

2. 试验原理单轴压缩试验是将土样放置在一个垂直于其水平面方向的试验装置中，施加垂直荷载使土样发生压缩变形。

试验过程中，通过测量土样的应力-应变关系曲线，可以得到土壤的压缩特性和力学参数。

3. 试验装置单轴压缩试验装置主要包括压力机、试验模具、压力传感器、变形测量仪等。

其中，压力机用于施加垂直荷载，试验模具用于固定土样，压力传感器用于测量土样的应力，变形测量仪用于测量土样的变形。

4. 试验步骤(1) 准备土样：从野外或实验室中获取土样，并进行必要的处理，如去除杂质、调整含水量等。

(2) 制备土样：将经过处理的土样放入试验模具中，并按照一定的压实度进行压实，使土样具有一定的初始密实度。

(3) 安装土样：将制备好的土样放入试验装置中，进行固定和调整，确保土样的垂直度和水平度。

(4) 施加荷载：通过压力机施加垂直荷载，使土样发生压缩变形。

在施加荷载的过程中，应注意控制荷载的速度和大小，以保证试验的准确性和可靠性。

(5) 测量应力：通过压力传感器测量土样的应力，并记录下来。

应力的测量通常是以应力为横坐标、变形为纵坐标绘制应力-应变曲线。

(6) 测量变形：通过变形测量仪测量土样的变形，并记录下来。

常用的变形测量方法有测量线法、测量环法等。

(7) 数据处理：根据测量到的应力和变形数据，计算得到土样的压缩性质和力学参数，如压缩模量、固结指数、剪切强度等。

5. 试验结果分析通过单轴压缩试验得到的应力-应变曲线可以反映土样的压缩性质和力学行为。

通常情况下，土样在开始加载时会出现较大的弹性变形，随着加载的进行，土样的应力逐渐增加，而应变也会逐渐增大。

实验一 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，通过该实验测得岩石的单轴抗压强度。

二、实验原理
岩石单轴抗压强度为岩石试件在无侧限和单轴压力作用下抵抗破坏的极限能力，其值为：
A
P σc
式中：σc —单轴抗压强度，MPa ；
P —无侧限条件下岩石试件的轴向破坏荷载，N ； A —试件的截面面积，mm 2；
三、试样制备
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.试样规格：采用直径为50mm ，高为100mm （高径比为2）的标准圆柱体。

3.加工精度：试样两端面的平行度偏差不得大于0.1mm ；试样两端的直径偏差不得大于0.2mm ；试样的两端面应垂直于试样轴线。

4.试样数量：每种状态下试样的数量一般不少于3个。

5.含水状态：采用自然状态，试样制成后放在底部有水的干燥器内1~2d ，以保持一定的湿度，但试样不得接触水面。

四、实验设备
圆柱标准试样、游标卡尺、液压材料试验机、承压板或垫块（尽可能采用与岩石刚度相接近的材料）。

五、实验步骤
1.测定前核对岩石名称和试样编号，并对试样的颜色、颗粒、层理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描述。

2.用游标卡尺测量试样尺寸，保留两位小数。

3.将试样放置在压力机承压板中心，调整承压板使试样均匀受力。

4.开动试验机，以0.5 ~0.8 MPa/s的加载速度对试样加载，直到破坏。

5.记录破坏载荷，破坏类型描述。

六、数据处理
岩石抗压强度测定结果填入下表。

表1 岩石抗压强度测定结果。

线弹性体σ=Eε非线性弹性体σ=f(ε)弹性
σ
ε
F
σ
ε
P
Q
弹塑性阶段
P≤P1塑性滞回环σ
ε
1
P p
εe
εO
P
N
M
/E PM NM
=加载-卸载变形模量：弹性模量：0e p
E σσ
εεε==
+P ＞P1曲线趋势重合
本质是应力路径问题
1.弹塑性岩石等荷载循环加卸载变形特征
等荷载循环加载
0→P10→P10→P1
塑性滞回环
塑性滞回环，
等荷载循环加卸载
的应力-应变曲线
1.弹塑性岩石等荷载循环加卸载变形特征
疲劳破坏临界应力疲劳强度）临界应力
等荷载循环加卸载的应力-应变曲线
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2.弹塑性岩石增荷载循环加卸载变形特征
塑性滞回环
塑性滞回环，
增荷载循环加卸载
的应力-应变曲线
2.弹塑性岩石增荷载循环加卸载变形特征
强化
代表岩石的弹性模量
强化
岩石的记忆性
外包线
图中OC线
岩石变形记忆。

压缩试验操作步骤压缩试验是一种用于测试材料强度和变形特性的实验方法。

在进行压缩试验时，需要按照以下步骤进行操作：1. 准备样品：选择代表性的材料样品，并根据实验要求进行加工和制备。

样品的尺寸和形状应符合标准规定或实验设计要求。

2. 安装试验设备：将试验设备放置在实验台上，并根据设备说明书进行正确的安装和调试。

确保设备的稳定性和准确性。

3. 校准仪器：使用合适的校准工具和试验材料，对试验设备进行校准。

校准内容包括负荷传感器、位移传感器、试验机控制系统等。

4. 设置试验参数：根据试验要求和样品特性，设置试验参数。

参数包括加载速率、最大加载力、采样频率等。

确保试验参数的准确性和合理性。

5. 安装样品：将样品放置在试验台上，并根据试验要求进行固定和调整。

确保样品的平稳和水平。

6. 开始试验：启动试验设备，并按照设定的参数进行试验。

在试验过程中，实时监测和记录试验数据，包括加载力、位移、变形等。

7. 观察样品变化：在试验过程中，观察样品的变化情况。

特别注意样品的破坏形态和变形特征。

记录和描述观察结果。

8. 完成试验：当达到设定的终止条件时，结束试验。

停止试验设备，并记录试验数据和观察结果。

拆卸样品，并进行后续处理。

9. 数据处理：对试验数据进行处理和分析。

根据需要，计算材料的强度指标和变形参数。

绘制曲线和图表，以展示试验结果。

10. 结果分析：根据试验结果和数据分析，对样品的强度和变形特性进行评估和分析。

总结试验结果，提出结论和建议。

11. 清理和维护：对试验设备进行清理和维护。

清理工作台、清除样品残留物，检查设备的状态和性能，确保设备的正常运行。

通过以上步骤，可以进行有效的压缩试验，获取材料的强度和变形特性参数，为材料的设计和使用提供科学依据。

在进行压缩试验时，需要严格按照操作规程和安全要求进行操作，确保实验的准确性和安全性。

实验五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0.02mm；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（BX-120型）；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：a 平行度：试样两端面的平行度偏差不得大于0.1mm。

检测方法如图5-1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。

b 直径偏差：试样两端的直径偏差不得大于0.2 mm，用游标卡尺检查。

c 轴向偏差：试样的两端面应垂直于试样轴线。

检测方法如图5-2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。

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0.5Ω。

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。

混凝土单轴压缩试验混凝土单轴压缩试验是一种测试混凝土材料抗压强度的实验方法。

在实验过程中，试件受到等应力的压缩力，并按照一定的试验规程进行，其压缩破坏压力、变形能力以及抗压强度等性能指标的测定，反映了材料的压缩强度、变形能力及耐久性等。

具体的实验步骤如下：1.准备试件：制作一批规格相同的混凝土试件，通常是圆柱形或长方体形。

确保试件在龄期、养护条件等方面与实际工程中的混凝土相同。

2.安装试件：将试件放置在试验机的压缩夹具中，确保试件端面平整、垂直，并与轴线对齐。

3.加载：启动试验机，对试件施加均匀的压缩力。

在压缩过程中，记录试件的变形量、压力等数据。

4.观察和记录：观察试件在压缩过程中的表现，记录其开裂、破坏等情况。

注意观察试件在不同受力阶段的变形情况，如弹性变形、塑性变形等。

5.数据处理：根据实验数据，计算试件的抗压强度、弹性模量等性能指标。

抗压强度可以通过最大压力除以受压面积得到，弹性模量可以根据压力与变形的曲线斜率计算。

6.结论分析：根据实验结果，分析混凝土的抗压强度、变形能力及耐久性等性能指标，评估其在实际工程中的适用性和可靠性。

在进行混凝土单轴压缩试验时，需要注意以下几点：1.确保试验机的精度和稳定性符合要求，以获得准确的实验结果。

2.严格按照试验规程进行操作，避免人为误差和操作失误。

3.在实验过程中，注意观察试件的表现和变化，及时发现异常情况并处理。

4.在数据处理和结论分析时，要综合考虑实验数据和工程实际应用情况，避免过度解读或误导。

总之，混凝土单轴压缩试验是一种重要的混凝土性能测试方法，通过对实验数据的处理和分析，可以深入了解混凝土材料的抗压强度、变形能力和耐久性等方面的性能指标，为实际工程提供可靠的材料选择和应用方案。

岩石单轴压缩试验操作方法
岩石单轴压缩试验是一种常用的岩石力学试验方法，用于研究岩石在单向压缩加载下的应力应变特性。

以下是岩石单轴压缩试验的一般操作方法：
1. 准备试件：根据需要研究的岩石类型和尺寸要求，制备岩石试件。

通常试件为圆柱形或长方体形状。

试件应充分干燥，并根据需要测定试样的密度。

2. 安装试件：将试件放置在试验机的压力板上，并用夹具夹紧试件，以确保试件在加载过程中不发生滑动或旋转。

3. 初始加载：试验前先进行一个预加载，即以一定的载荷使试件与压力板充分接触。

当试验应用的载荷小于试件的极限强度时，可以选择载荷为0作为初始加载。

4. 进行单轴压缩：开始施加恒定速率的加载，使试件在单轴压缩下变形。

加载速率应适中，一般在0.05~0.1mm/min。

5. 进行试验记录：在试验过程中，记录载荷和位移的变化。

通常可以通过试验机的控制软件来实时监测和记录。

6. 加载到破坏：继续加载直到试件破坏。

破坏时，停止加载并记录破坏载荷和位移。

7. 取样分析：从破坏试件中取样进行岩石性质分析，如抗压强度、岩石的应力应变关系等。

需要注意的是，在进行岩石单轴压缩试验时，应严格遵守试验机的操作规程和安全事项，确保操作的安全性和可靠性。

实验五岩石单轴压缩实验一、实验目的1、掌握岩石单轴压缩实验的基本原理和方法。

2、了解岩石单轴压缩强度的测试方法。

3、通过实验了解岩石在不同压力下的力学性质。

4、了解矿山工程中用于确定岩石层强度、稳定性和采矿方法选择的基本实验方法。

二、实验原理在实验室条件下，对岩石进行单轴压缩实验，即将岩石样品置于压力机滑动块与固定块之间，施压加荷，岩石样品在压力的作用下发生变形，最终出现破裂破坏。

这种实验方法可以测定岩石样品在单轴压缩应力下断裂时的应力水平值和断裂模式，是评估岩石力学性质和确定其强度和稳定性的重要方法。

单轴压缩强度表示岩石样品在单轴压缩下破坏时的最大承受压力或应力水平。

在实验过程中，将岩石样品沿其轴向方向施以单向的压力，直到样品发生破坏，根据压力与样品断面积之比计算出样品的单轴压缩强度。

单轴压缩实验中常用的岩石模型为标准直径为50mm、高度为100mm、直径与高度比为1:2的圆柱形样品。

通过实验获取不同压力下岩石样品的应变和应力的数据，利用数据处理方法分析出样品的单轴压缩强度和岩石在不同压力下的变形和断裂模式。

三、实验步骤1、制备标准圆柱形样品在实验之前，制备标准的圆柱形样品是非常重要的，直径为50mm、高度为100mm，或者根据实际情况选择其他规格的样品。

2、测量标准圆柱形样品尺寸使用卷尺对样品的直径和高度进行测量，并记录下来，便于计算样品的断裂强度。

3、安装压力机将样品放置在压力机的压缩板上，并确保样品在滑动块与固定块之间完全垂直。

调整滑动块的位置，使其与样品顶部接触。

将固定块和滑动块夹紧，用气动或手动方式施压。

4、开始施压施加压力，开始进行单轴压缩实验，随着施压的增加，记录下实验的每一阶段应变和应力数据。

5、记录数据根据实验数据绘制出应力-应变曲线、应力-时间曲线，计算出单轴压缩强度。

模拟分析样品破裂模式。

6、进行岩石单轴压缩实验的注意事项a、施压过程应逐步增加，避免突然增压，以免样品产生损伤。

实验1 常温单轴拉伸实验马 杭 编写单轴拉伸实验是研究材料机械性能的最基本、应用最广泛的实验.由于试验方法简单而且易于得到较为可靠的试验数据，在工程上和实验室中都广泛利用单轴拉伸实验来测取材料的机械性能。

多数工程材料拉伸曲线的特性介于低碳钢和铸铁之间,但其强度和塑性指标的定义与测试方法基本相同，因此通过单轴拉伸实验分析比较两种材料的拉伸过程，测定其机械性能，在机械性能的试验研究中具有典型的意义,掌握其拉伸和破坏过程的特点有助于正确合理地认识和选用材料，了解静载条件下结构材料的许用应力的内涵。

一、实验目的1.通过单轴拉伸实验，观察分析典型的塑性材料（低碳钢）和脆性材料（铸铁）的拉伸过程,观察断口,比较其机械性能。

2.测定材料的强度指标（屈服极限S σ、强度极限b σ）和塑性指标(延伸率δ和面缩率ψ）。

二、实验设备1。

电子万能材料试验机WDW-100A(见附录一)。

2。

计算机、打印机。

3。

游标卡尺.图1—1 圆棒拉伸试样简图三、试样材料性能的测试是通过试样进行的，试样制备是试验的重要环节，国家标准GB6397-86对此有详细的规定。

本试验采用圆棒试样,如图1—1所示。

试样的工作部分（即均匀部分，其长度为C l )应保持均匀光滑以确保材料的单向应力状态。

均匀部分的有效工作长度0l 称为标距，0d 和0A 分别为工作部分的直径和面积。

试样的过渡部分应有适当的圆角以降低应力集中，两端的夹持部分用以传递载荷,其形状与尺寸应与试验机的钳口相匹配。

材料性能的测试结果与试样的形状、尺寸有关，为了比较不同材料的性能，特别是为了使得采用不同的实验设备、在不同的实验场所测试的试验数据具有可比性，试样的形状与尺寸应符合国家标准（GB6397—86）.例如，由于颈缩局部及其影响区的塑性变形在断后延伸率中占很大比重，同种材料的延伸率不仅取决于材质，而且还取决于试样标距。

按国家标准规定，材料延伸率的测试应优先采用两类比例试样：（1)长试样：0010d l =（圆形截面试样），或003.11A l =（矩形截面试样）（2)短试样：005d l =(圆形截面试样），或0065.5A l =（矩形截面试样）用长试样和短试样测得的断后延伸率分别记做10δ和5δ，国家标准推荐使用短比例试样。

实验2 单轴压缩实验
李享荣 编写
一、实验目的
1.观察并比较低碳钢和铸铁在压缩时的变形和破坏现象。

2.测定低碳钢的屈服极限和铸铁的强度极限。

二、实验原理
1.低碳钢：一般取圆柱形试件，尺寸为1＜＜3，在屈服以前，其应力-应变关系基本上与拉伸时相同，随后横截面逐渐增大，试件最后压成饼形而不破裂(图2-1)，故只能测出，由=于是得出材料受压时的屈服极限，而得不出受压时的强度极限。

2.铸铁：铸铁压缩一般也取圆柱形试件，其尺寸与低碳钢一样，试件受力直至破坏(图2-2)，破坏断面与试样轴线约成35o — 45o ，测出破坏时的载荷
，由=得到铸铁的强度极限。

图2-1 低碳钢压缩 图2-2 铸铁压缩
图2-3 低碳钢压缩图 图2-4 铸铁压缩的图
三、实验设备
S σb σd h /S F s
σ0/A F S b F b σ0/A F b b σl F ∆-l F ∆-
1.WE300型万能试验机(见附录二)。

2.游标卡尺。

四、实验方法及步骤
1.校正测力盘零点(详见附录二油压式万能试验机说明)，调整好记录仪。

2.用游标卡尺量取试件的横截面直径。

3.将试件放在压板的中心。

4.缓慢均匀地加载荷，注意低碳钢压缩时的屈服载荷，并记下这一载荷，过屈服后一直压到试样成扁平状．铸铁一直压到破坏为止，记下破坏时的载荷。

五、预习题和思考题
1.本试验的目的是什么?
2.压缩试件为什么做成短柱形?
3.低碳钢和铸铁压缩试验时应记录哪些试验数据?
s F b F。