岩石力学实验技术

岩石压缩试验方法与分析岩石力学性质的研究对于地质工程和岩石工程具有重要意义。

岩石的抗压能力是其中一个关键参数，它对于判断岩石的稳定性和承载能力至关重要。

岩石压缩试验是评估岩石抗压强度和变形特性的常用方法之一。

本文将详细介绍岩石压缩试验的方法和分析过程。

一、背景介绍岩石压缩试验是一种将外加载荷施加到岩石样品上，以模拟实际工程中所受到的压力的实验方法。

通过该试验，我们可以获取岩石的抗压强度、岩石本构特性以及岩石的变形模式等重要参数。

这些参数对于地质工程的设计和岩石开采过程中的安全控制至关重要。

二、岩石压缩试验方法1. 实验样品准备在进行岩石压缩试验之前，我们首先需要准备好合适的岩石样品。

样品的选择应该代表着待研究的岩石类型。

岩石样品通常以圆柱形或立方体形状为主，根据实际需求选择合适的尺寸和形状。

2. 试验装置设置将岩石样品放置在试验装置中，确保样品稳定并能承受外加载荷。

在压缩试验中，常用的试验装置包括石头夹具、压力传感器和应变计等。

3. 施加加载在试验中，我们需要逐渐施加加载到岩石样品上，以模拟实际工程中的应力状态。

通过调节加载速率和加载方式，可以模拟不同的应力条件。

同时，记录外加载荷和岩石样品的应变变化。

4. 数据采集与处理在进行岩石试验的过程中，我们需要实时采集和记录试验数据。

通过压力传感器和应变计等设备，可以获得岩石样品的应力-应变曲线。

将这些数据导入计算机软件进行处理，可以得到岩石的抗压强度、变形模式以及其他性质。

三、岩石压缩试验分析1. 抗压强度分析通过岩石压缩试验，我们可以得到岩石样品的抗压强度。

抗压强度是岩石抗压能力的重要指标之一，它代表着岩石在受力过程中的破坏能力。

通过对应力-应变曲线的分析，可以确定首次破坏点和峰值抗压强度等参数。

2. 变形特性分析除了抗压强度，岩石的变形特性也是岩石力学研究的重要内容。

通过对应力-应变曲线的观察和分析，可以判断岩石的变形模式。

常见的岩石变形模式包括弹性变形、塑性变形以及破坏等。

岩石抗拉试验劈裂发测试技术的探讨摘要：通常情况下用来对岩石的抗拉强度进行测定的方法有很多，一般可以分为直接拉伸法以及间接拉伸法两种，然而，使用直接拉伸法进行试验会受到夹持条件等的限制，所以，对岩石的抗拉强度进行测定的时候通常使用的都是间接拉伸法，也就是劈裂法。

本文从抗拉强度的定义以及影响因素、劈裂法与其实验的影响因素、实验中所用到的设备、整个实验的操作步骤、对实验数据工程的处理以及对实验结果进行分析等问题出发，对岩石抗拉试验劈裂发测试的技术进行探讨。

关键词：岩石；抗拉试验；劈裂法；测试技术岩石所具有的抗拉强度的高低是岩石的十分重要的力学性质指标，同时也是对岩石的稳定性以及结构设计安全进行分析的一个重要的控制参数，改革开放以来，随着我国经济的迅猛发展，在全国各地所兴建的高层建筑、大型桥梁、水坝以及隧道等工程开始越来越多，这类工程在建设的过程中经常会遇到岩石，岩石所具有的抗拉强度的力学性能指标是进行评判、设计、控制以及检验质量的一个重要的凭据。

通常情况下用来对岩石的抗拉强度进行测定的方法有很多，一般可以分为直接拉伸法以及间接拉伸法两种，然而，使用直接拉伸法进行试验会受到夹持条件等的限制，所以，对岩石的抗拉强度进行测定的时候通常使用的都是间接拉伸法，也就是劈裂法。

一、抗拉强度的定义以及影响因素岩石的抗拉强度指的是岩石自身在单向受到一定的拉力的时候，受拉面可以承受的最大的拉应力。

岩石是一种比较复杂的力学介质，会对岩石的抗拉强度产生影响的因素有很多，岩石自身的强度特征以及变形特征不仅与它的应力状态有关，还与岩石的结构构造、矿物组成、温度以及含水率等有着十分密切的关系，并且也与实施实验的方法及实验的结果有一定的关系，例如加荷速率、试件大小以及尺寸比例等[1]。

二、劈裂法与其实验的影响因素1、劈裂试验的起源是南美洲，是现阶段中国内外在测定岩石的抗拉强度的时候所使用的最普遍的方法，这种实验是在试样的直径方向施加一定的径向的线性载荷，让试样可以沿着直径被破坏的一种试验[2]。

实验方案实验一单轴压缩试验一、实验得目得以白垩系软岩为研究对象，设置不同得冻结温度,分别对岩样进行一次冻融循环，并测定其冻融前后得单轴抗压强度与杨氏弹性模量，且绘出应力—应变曲线。

当无侧限试样在纵向压力作用下出现压缩破坏时,单位面积上所承受得载荷称为岩石得单轴抗压强度,即式样破坏时得最大载荷与垂直与加载方向得截面积之比.本次试验主要测定饱与状态下试样得单轴抗压强度。

二、试样制备（1)样品可用钻孔岩芯或在坑槽中采取得岩块,在取样与试样制备过程中,不允许发生人为裂隙。

(2）试样规格:经过钻取岩芯、岩样尺寸切割、岩样打磨几道工序制备成直径5cｍ、高10cm得圆柱体。

(3)试样制备得精度应満足如下要求:a沿试样高度，直径得误差不超过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方柱体试样得相邻两面应互相垂直，最大偏差不超过0、２5°。

三、主要仪器设备1、制样设备：钻石机、切石机及磨石机.2、测量平台、角尺、游标卡尺、放大镜、低温箱等。

3、压力试验机。

四、实验步骤1、取加工好得岩石试样15块，放入抽真空设备中进行饱水处理，浸泡2４h;2、a.(1）从饱水后得试样中取３块,进行冻结前常温（＋2０℃）条件下岩石得单轴压缩试验,并记录应力—应变曲线等信息；（2)从剩下得饱水岩样中取出6块放入低温箱中，在恒温—1０℃条件下冻结4８h；（3）取出冻结后得3块岩样,进行冻结－10℃条件下岩石得单轴压缩试验，并记录应力-应变曲线等信息；(4）取出冻结后另外3块岩样,在室内常温环境下自然解冻后，进行岩石冻结解冻后恢复到常温条件下岩石得单轴压缩试验,并记录应力-应变曲线等信息；b、以剩余得6块试样为对象，把冻结温度设置为—30℃，重复a中步骤(2)～(4）；３、通过试验数据分析在两种冻结温度下，岩样冻结前、冻结中与冻结解冻后三种状态下三种岩石单轴压缩下强度、应力-应变曲线及弹性模量等参数得变化情况.五.成果整理与计算1、按下式计算岩石得单轴抗压强度：－———-岩石单轴抗压强度,ＭPａ;———－最大破坏荷载，Ｎ；－—－—垂直于加载方向得试样横截面积,mｍ2。

实验3 岩石的剪切强度一、实验目的与要求岩石在剪切载荷作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力成为岩石的抗剪切强度，是反映岩石力学性质的重要参数之一。

剪切试验根据剪切面上有无正应力分为直剪实验和压剪实验。

通过采用压剪实验即角模压剪实验测得岩石的内摩擦角和黏聚力。

本实验要了解标准试件的加工机械、加工过程及检测程序，了解岩石抗剪实验所用模具的结构组成、掌握实验过程及实验数据处理的方法。

二、仪器、设备及工具（一）设备（1）材料试验机。

（2）岩石试样加工机械：锯石机、磨石机或磨床。

（3）变角剪切夹具（二）量具（1）游标卡尺，精度0.02mm（2）钢板尺。

（3）直角尺。

（4）百分表架。

（5）百分表。

（6）水平检测台。

三、试件规格、加工精度、数量和含水状态（1）标准试件采用正方立方体，规格5cm*5cm*5cm。

（2）加工精度：①试件各边公差不得超过+0.3/-0.1mm②两端面不平行度不大于0.1mm③相邻两平面的不垂直度：将试件放在水平检测台上，用直尺紧贴试件垂直侧边，要求两者间唔明显缝隙。

（3）试件数量应根据试验方式确定，当取五个以上的剪切角度，每个角度下做一个试件的剪切实验时，所需试件最低数量为5个；当取3个剪切角度，每个角度下做3个试件的剪切试验，取其平均值时，所需试件最低数量为9个。

当采取第二种试验方式时，在计算平均值同时，应计算偏离度。

若偏离度超过20%，则应增补试件数量，使偏离度不大于20%。

（4）试件汗水状态按mt44-87<< 煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方法>>第2.4条规定执行。

四、实验步骤（1）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进行描述，并填入记录表内。

（2）在45度~65度范围内选择三个火五个以上剪切角度。

按照不同的角度将试件分组编号，并在试件上画出剪切线。

（3）检查试件加工精度，测量试件尺寸，按剪切方向长、宽各测两次，取算术平均值，填入记录表内。

孔隙压力测试原理一、引言孔隙压力测试是岩石力学实验中的一项重要测试方法，用于研究岩石孔隙中的流体压力变化。

通过孔隙压力测试，可以了解岩石内部孔隙结构和流体渗透性的特性，为地质工程、油气勘探开发等领域提供重要的参考依据。

本文将介绍孔隙压力测试的原理及其在工程实践中的应用。

二、孔隙压力测试原理孔隙压力测试是通过施加外部压力，测量孔隙中的流体压力变化来实现的。

具体的测试原理如下：1. 孔隙介质孔隙介质指的是岩石、土壤等具有孔隙结构的材料。

在孔隙介质中，存在着多个相互连接的孔隙空间，孔隙中填充有流体，如水或气体。

2. 孔隙介质力学性质孔隙介质的力学性质包括孔隙度、渗透率等。

孔隙度是指孔隙体积与总体积的比值，反映了孔隙介质中孔隙的分布情况。

渗透率是指单位时间内流体通过单位面积的能力，反映了孔隙介质中流体的渗透性。

3. 孔隙压力变化在孔隙介质中施加外部压力后，流体的压力也会发生相应的变化。

如果孔隙介质具有一定的渗透性，外部压力会引起流体在孔隙中的渗透流动，从而导致孔隙中的流体压力发生变化。

4. 孔隙压力测试方法孔隙压力测试通常使用孔隙压力仪进行，该仪器可以通过施加外部压力，实时测量孔隙中的流体压力变化。

测试时，首先将孔隙介质置于孔隙压力仪中，然后通过控制外部压力的大小和施加时间，记录孔隙中的流体压力变化曲线。

三、孔隙压力测试的应用孔隙压力测试在地质工程和油气勘探开发等领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 地下水资源开发孔隙压力测试可以用于测量地下水的孔隙压力变化，进而了解地下水资源的运移规律和储量情况。

通过孔隙压力测试，可以为地下水资源的开发和管理提供科学依据。

2. 岩石力学研究孔隙压力测试可以用于研究岩石孔隙中的流体压力变化规律，进而了解岩石的力学性质和变形特性。

通过孔隙压力测试，可以为岩石的稳定性评价和岩石工程设计提供参考数据。

3. 油气勘探开发孔隙压力测试可以用于测量油气储层中的孔隙压力变化，进而了解油气的运移规律和储量情况。

《岩体力学》岩石试件加工制备实验一、试验的目的（1）掌握岩样取样要求和方法（2）掌握岩石试件制备中取芯、切割、打磨操作及制备后岩样干燥、饱和方法和要求。

本次试验主要为岩石力学性能试验加工制备符合要求的岩样。

二、主要仪器设备（1）试件加工设备钻石机、切石机、磨石机或其他制样设备。

取芯机 切割机 磨石机 图1-1 岩石试件加工设备（2）量测工具与有关仪器游标卡尺，直角尺， 放大镜，天平（称量大于500g ，感量0.01g ），烘箱和干燥箱，水槽、煮沸设备。

岩石磨三、岩样采样要求1）采样（1）采样数量应根据工程性质决定，岩样可在试坑、平洞、竖井、天然地面、边坡及钻孔中采取，所取岩样应具有代表性，采取岩样时，应让岩样受到最小程度扰动，并保持岩块、岩芯原状结构及天然湿度；用钻机取样时，每节岩芯两端面完整长度不宜小于12厘米，除此以外的取样，应将岩石修凿成15～17厘米见方岩块，制样时应注意岩石结构不被破坏，经爆破后的岩石，在选取试样时更应注意；对于风化度高的软质岩石和结构面较发育的破碎岩石，每节岩芯两端面完整长度不宜小于10厘米，岩块制成10厘米见方，涉及变形模量、弹性模量、三轴试验每节岩芯两端面完整长度不宜小于20厘米、直径不宜小于10厘米，岩块制成20厘米见方岩块。

（2）采取岩样数量应满足所要求进行的试验项目和试验方法的需要。

下表为室内岩石试验加工成标准试件后，各试验项目试样数量表，采取岩样数量参考下表酌情多取试样。

岩石试验加工成标准试件后各试验项目试样数量见表1-1表1－1岩石各试验项目试样数量表注：①、表中所列“试样重量或体积”指对应试验项目加工成标准试件时试样所需数量，如工程需要做多种试验时，应视具体情况多取样品。

②、特殊试验项目的取样数量，可酌量采取。

③、加工力学试件后试样可兼做物理试验项目或用剩余试样加工物理试验项目试件。

④、力学项目属破坏性试验，试件必须单独加工，采样时应满足需要。

2）、岩样的封装（1）要保持天然含水量、易风化、干缩湿胀类岩石，在采取后应立即密封包装，密封时可先用胶布封严再涂上融蜡，以防岩石中水分散失或吸潮；密封后的岩样在装箱前应存放于室内阴凉和防冻的地方。

实验三 岩石的剪切强度试验一、实验目的与要求岩石在剪切载荷作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度，是反映岩石力学性质的重要参数之一.剪切实验根据剪切面上有无正应力分为直剪实验和压剪实验.通过采用压剪实验即角模压剪实验测得岩石的内摩擦角和黏聚集力。

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了解岩石抗剪实验所用模具的结构组成、掌握实验过程及实验数据处理的方法. 二、实验仪器 （一）设备1. 材料实验机。

2. 岩石试样加工机械：锯石机、磨石机或磨床。

3. 变角剪切夹具。

(二）量具1. 游标卡尺，精度0。

02mm 。

2. 钢板尺。

3. 直角尺。

4. 百分表架。

5. 百分表。

6. 水平检测台。

三、试件规格、加工精度、数量 (一) 标准试件采用5cm ×5cm ×5cm 的正方形试件。

(二) 加工精度1. 试件各边长公差不得超过+0.3−0.1mm2. 两端面不平行度不大于0.1mm 。

3. 相邻两平面的不垂直度:将试件放在水平检测台上，用直角尺紧贴试件垂直边侧，要求两者之间无明显缝隙 (三) 试件数量应根据实验方式确定，当取5个以上的剪切角度，每个角度下做一个试件的剪切试验时，所需试件最低数量为5个;当取3个角度，每个角度下做3个试件的剪切实验，取其算术平均值时，所需试件最低数量为9个.当采取第二种实验方式时，在计算平均值的同时，应计算偏离度.若偏离度超过20%，则应增补试件数量，使偏离度不大于20％. 四、实验原理通过变角剪切夹具作用在试块上的力P 可分解为与剪切面垂直的正应力和与剪切面平行的剪应力。

当P 大到某一值时，剪应力大于岩石的黏聚力与因正应力而产生的摩擦力之和时，岩石即被剪切破坏.此时，可通过已知的α值和破坏载荷P ，计算得到几组正应力σ和剪应力τ，最终通过绘图和计算求得岩石的黏聚力C 与内摩擦角ψ。

五、实验内容1. 了解标准试件的加工机械、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及变角剪切模具的使用方法;3. 学会变角剪切实验方法，岩石的内摩擦角及黏聚力的计算方法。

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。

岩石力学数值试验实验报告姓名：杨佳乐学号： 060801110102班级：采矿062班指导教师：张义平同组人：杨威程锦吴卫民实验名称：抗剪数值模型实验2009年11月18日一、实验目的1、通过对RFPA2D学习，知道RFPA2D基本使用方法；2、了解RFPA2D模拟试验的条件和RFPA2D的基本功能。

二、实验原理RFPA2D是一种基于有限元应力分析和统计损伤理论的材料破裂过程分析数值计算方法，是一个能够模拟材料渐进破裂直至失稳全过程的数值试验工具。

三、实验步骤如下;RFPA数值模型操作步骤第一步启动 RFPA，新建模型建立存放的根目录第二步划分网格，单击在弹出的窗口中设置模型的大小，单击确定第三步将模型全部挖掉，单击选择Cavity，依次单击确定第四步在不选择工具的情况下直接选择，在弹出的窗口输入坐标单击确定即可。

如图所示：第五步单击，选择 Substance，设置长条参数如图：第六步，在不选择的情况下选择建立长条模型，输入矩形的对角的坐标如图第七步，单击，选择 Substance，设置长条参数如图：第八步，在不选择的情况下选择建立长条模型，输入矩形的对角的坐标如图：第九步，在不选择的情况下选择建立长条模型，输入矩形的对角的坐标如图：模型就是上面的数值模型。

第十步，设置模型的边界条件如图：第十一步，设置控制条件如图：第十二步计算，单击开始计算。

多单元信息的提取当模型计算结束以后，在菜单栏中选择 window下的 design window 然后单击右侧工具栏的，此时鼠标指针变为十字形，我们直接在模型上选择需要单元，等待几秒以后会出现下图：岩石力学实验心得通过老师的讲解及实际操作，在完成教学课时后有很大的收获。

岩石基本力学特性的实验研究，是岩石工程设计中的一项极为重要和基本的工作。

岩石的力学特性不仅是定量评价岩体分类的主要依据，它也是工程岩体稳定性分析和工程设计必不可少的基础参数。

在岩石力学教学中，岩石的拉、压、剪基本实验及岩石的破裂与失稳过程是一个重要的基本教学内容。