岩石力学性质试验

试件的加工

首先将岩块夹持在钻石机平台上，用Ф50 mm金刚石钻头钻取岩石试件，然后用锯石机锯成高100 mm或25 mm左右的圆柱体试件。钻锯岩石试件时要用纯净水冷却。最后在磨平机上将岩石试件两端磨平。

按照要求单轴抗压强度和三轴抗压强度试验试件应采用圆柱体作为标准试样，直径为50mm，允许变化范围为48~54mm，高度为100mm，允许变化范围95~105mm。对于非均质粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸者，允许采用非标准试样，但高径比宜为2.0~2.5。

抗拉强度试验试件采用圆柱体为标准试样，直径为50mm，允许变化范围48~54mm。试样的厚度宜为直径的0.5~1.0倍，并大于岩石最大颗粒的10倍。

精度要求：在整个事件高度上，直径误差不得超过0.3mm；两端面不平整度，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°。

试验一、岩石单轴抗压强度的测定

一、仪器设备

材料试验机、游标卡尺、电阻应变仪、万用表、试验机、电阻应变片、胶水等。

二、标准试件规格：采用直接为50mm的圆柱体，高径比为2 ：1；也可采用50×50×100mm的长方体。 三、测定步骤：

1、测试件尺寸（试件直径应在其高度中部两个互相垂直的方向量测，取算

术平均值）填入记录表内。

2、选择压力机度盘：一般应满足0.2P ＜Pmax＜0.8P

式中：Pmax——预计最大破坏载荷，KN P——压力机度盘最大值，KN

3、开动压力机，使其处于可用状态，将贴好电阻片的试件置于压力机承压

板中心，接通电源调整电阻应变仪，调整球形坐，使试件上下受力均匀，在逐渐加载过程中不断调整承压板位置，使之均匀受载。检查的方法是，在试样上施加少许压力后，观测几个纵向应变片的值是否接近。 4、以0.5~1.0MPa/s的速度加载直至破坏。

5、施加荷载过程中，记录各级应力下纵向和横向应变值。按估计破坏载荷的十分之一间隔读一次读数，纪录载荷与应变值。直至破坏。

注：先将电阻应变仪接上电源，预热半小时连接线路，预调平衡，施加初载荷，检查仪器工作情况，按每秒0.5~1.0MPa的速度逐渐加载，按估计破坏载荷的十分之一间隔读一次读数，纪录载荷与应变值，直至破坏。

四、测定结果的计算：

试件的抗压强度：

P A式中：R——试件抗压强度，MPa

P——试件破坏载荷，N A——试件面积，mm2

R

1

单轴抗压强度试验结果

单轴抗压强度 (MPa) 序直径 长度 岩性 试验平均试验平均号 （mm） （mm） 试验平均值 值 值 值 值 值 并得出各种岩石的单轴压缩试验典型应力-应变曲线，对实验结果进行结论分析。 弹性模量(MPa) 泊松比 试验二、岩石抗拉强度的测定（劈裂法）

一、 仪器设备：

材料试验机、劈裂法实验夹具、游标卡尺。 二、 试件规格

标准试件采用圆盘形，直径50mm、厚25mm。 三、 测定步骤：

1、2同抗压强度相同。

3、通过试件直径的两端，沿轴线方向画两条互相平行的线作为加载基线，把试件放入夹具内，夹具上下刀刃对准加载基线，放入试验机的上下承压板之间，使试件的中心线和试验机的中心线在一条直线上。

4、开动试验机，以每秒0.03~0.05MPa的速度加载直至破坏。

2P四、 测定结果计算： RL

3.14DL式中：RL——岩石单向抗拉强度，MPa；P——试件破坏载荷，N

D——试件直径，mm；L——试件厚度，mm

劈裂抗拉强度试验结果

岩性 序号 直径 厚度 劈裂荷载 （mm） （mm） （kN） 抗拉强度 （MPa） 平均强度 （MPa）

2

试验三 岩石的三轴压缩强度试验

一、仪器设备 二、试件规格

采用直接为50mm的圆柱体，高径比为2 ：1，圆柱形试件直径应为承压板直径的0.98~1.0。 三、实验步骤

1、 进行三轴试验的同时，应进行岩石单轴抗压强度、抗拉强度试验。 2、 侧压力可按等差级数或等比级数进行选择。

3、根据三轴试验机要求安装试件，时间应采用防油措施。

4、以0.05MPa/s的加荷速度同时施加侧压力和轴向压力至预定侧压力值，并使侧压力在试验过程中始终保持为常数。

5、以0.5~1.0MPa /s的加荷速度施加轴向荷载，直至试件完全破坏，记录破坏荷载。

6、对破坏后试件进行描述。当有完整破坏面时应测量破坏面与最大主应力作用面之间的夹角。 四、测定结果计算



——不同侧压条件下的轴向压力，MPa

——试件轴向破坏荷载，N ——试件截面积，mm

三轴抗压强度试验结果

三轴抗压泊松比 强度序直径 长度 围压 (MPa) 岩性 号 （mm） （mm） （MPa） 试验平均试验平均试验平均值 值 值 值 值 值 弹性模量(MPa) 得出各种岩石的典型三轴全应力-应变曲线，进行结论分析。 结合单轴试验和三轴试验可得所测岩石的摩尔强度包络线。这样可得到这几种岩石的内聚力C和内摩擦角等力学参数值。即

C= MPa，

=

3

基本岩性力学指标

岩性 单轴抗压强度 （MPa） 3 劈裂抗拉强度 （MPa） 弹性模量 （MPa） 泊松比

试验四、岩石变形参数测定

一、

仪器设备：

电阻应变仪、万用表、试验机、电阻应变片、胶水等。 二、 试件与抗压强度测定试件的要求相同。 三、 测定步骤：

将电阻应变仪接上电源，预热半小时连接线路，预调平衡，施加初载荷，检查仪器工作情况，按每秒0.5~1.0MPa的速度逐渐加载，按估计破坏载荷的十分之一间隔读一次读数，纪录载荷与应变值。直至破坏。

四、 测定结果的计算与整理：

1、应力按下式计算：

Pσ

A式中：σ—应力，MPa；

P—与应变对应的载荷，N； A—试件初始面积，mm2。

2、体积应变按下式计算 l2d

式中：—体积应变值；

l—纵向应变值；

d—横向应变值。

3、绘制应力—纵向应变曲线；应力—横向应变曲线；应力—体积应变曲线。 4、根据破坏载荷计算单项抗压强度R

PR

A式中：P—破坏载荷，N

A—试件初始面积，mm2。

5、在应力—纵向应变曲线上，原点与50%抗压强度点连线的斜率即为割线

模量E50。

6、在应力—纵向应变曲线上，直线段的斜率为切线模量E（通称弹性模量）。 t

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7、根据应力—纵向应变和应力—横向应变曲线上对应直线段部分纵向和横

向应变的平均值计算泊松比

d l式中：d——应力—横向应变曲线上对应直线段部分应变的平均值。

l——应力—纵向应变曲线上对应直线段部分应变的平均值。

变形参数测定纪录表格

试件长 mm、宽 mm、直径 mm、面积 mm2。 纵向荷载P 纵向应力 横向应变体积应变纵向应变l d  N MPa E50= R= Et= =

 dl 三轴试验时围压如何确定，榆树井试验中E 值直接由试验读取，仅仅按照摩

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尔强度包络线求得C 值。试件如何编号 如何求C 值。 游标卡尺的读数 应变片 501胶 试件的加工

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