层状岩体变形试验的尺寸效应

实验四岩石的弹性模量实验

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

岩石力学研究进展报告

岩石力学研究新进展报告 姓名：XXX 学号：XXXXXXXX 专业：岩土工程

岩石力学研究新进展报告 1 引言 时光如白驹过隙，一学期的《XXXXX》课程在不知不觉间结课了。这一学期的学习，使我在岩石力学方面有了很大的启发，特别是分形理论在岩石力学中的应用令我神往。下面我对岩石力学研究的新进展做简要报告。 岩石力学可以作为固体力学的一个新分支，用以研究岩石材料的力学性能和岩石工程的特殊设计方法。岩石力学经过近50年的发展，在土木工程、水利工程、采矿工程、石油工程、国防工程等领域都得到了广泛的应用，随着科学技术的进步，岩石力学涉及的领域会进一步扩大。岩石力学是一门内涵深，工程实践性强的发展中学科。岩石力学面对的是“数据有限”的问题，输入给模型的基本参数很难确定，而且没有多少对过程（特别是非线性工程）的演化提供信息的测试手段。另一方面，对岩体的破坏机体还不能准确的解释。岩石力学所涉及的力学问题是多场（应力场、温度场、渗流场、甚至还存在电磁场等)、多相（固、液、气）影响下的地质构造和工程构造相互作用的耦合问题。这就表明，工程岩体的变形破坏特征是极为复杂的，其大多数是高度非线性的。目前，岩石力学的许多数学模型是不准确和不完整的，可以广泛接受和适用的概化模型并不多。基于此，近年来，多种数值方法、细观力学、断裂与损伤力学、系统科学、分形理论、块体理论等在岩石力学中的应用以及各种人工智能、神经网络、遗传算法、进化算法、非确定性数学等域岩石力学的交叉学科的兴起，为我们提供了全新和有效的思维方式和研究方法，更能激发研究者的创新精神，这也为突破岩石力学的确定性研究方法提供了强有力的理论基础[1]。 本报告主要对分形岩石力学、块体岩石力学、断裂与损伤岩石力学和岩石细观力学四部分的研究新进展做简要报告。由于时间和精力有限（最近导师安排的任务非常多，而且要准备英语和政治期末考试），每部分内容除第一大段的研究新进展综述外，只对近几年的三篇比较好的文献做分析说明，包括两篇中文学术论文和一篇外文学术论文，这12篇学术论文我都比较仔细的看了。以后若有机会和时间，我会在导师和各位老师同学的不吝赐教下，努力做岩石力学的创新性研究，届时会在文献综述部分查阅和介绍更多最新以及更优秀的文献。 2 分形岩石力学 从古至今，岩石已成为人们熟知的工程材料，它是由矿物晶粒、胶结物质和大量各种不同阶次、不规则分布的裂隙、薄弱夹层等缺陷构成，是一种成分和结构高度复杂的孔隙体。岩石力学经过近50年的发展，人们尝试用各种数学力学方法研究和描述岩石复杂的自然结构性状和物理力学性质，提出了多种岩石力学分析和计算方法，为解决实际工程中的岩石力学问题创造了条件。19世纪70年代Mandelbrot创立分形几何学，提出了一种定量研究和描述自然界中极不规则且看似无序的复杂结构、现象或行为的新方法，从此分形几何学广泛地应用于自然科学研究的各个领域，并且在经济学等社会科学也有很巧妙的应用。19世纪80年代，分形几何学开始应用于岩石力学研究，开始形成分形岩石力学这一门新兴交叉学科。人们逐渐发现岩石力学领域中的分形现象相当普遍，不仅岩石的自然结构性状、缺陷几何形态、分布以及地质结构产状、断层几何形态、分布都观察到分形特征或分形结构，而且岩石体强度、变形、破断力学行为以及能量耗

岩石力学试验报告-2010

长沙理工大学 岩石力学试验报告 年级班号姓名同组姓名实验日期月日理论课教师：指导教师签字：批阅教师签字： 实验一 实验二 实验三 实验四 实验五 实验六 实验七

试验一、岩石单向抗压强度的测定 一、试验的目的： 测定岩石的单轴抗压强度Rc。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。 本次试验主要测定天然状态下试样的单轴抗压强度。 二、试样制备： 1、试料可用钻孔岩心或坑槽探中采取的岩块。在取料和试样制备过程中，不允许人为裂隙出现。 2、本次试验采用圆柱体作为标准试样，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。 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，允许采用非标准试样，但高径之比宜为2.0～2.5。 4、制备试样时采用的冷却液，必须是洁净水，不许使用油液。 5、对于遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石，应采用干法制样。 6、试样数量：每组须制备3个。 7、试样制备的精度。 (1)在试样整个高度上，直径误差不得超过0.3mm。 (2)两端面的不平行度，最大不超过0.05mm。 (3)端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25。 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，风化程度，胶结物性质等特征。 2、节理裂隙的发育程度及其分布，并记述受载方向与层理、片理及节理裂隙之间的关系。 3、量测试样尺寸，检查试样加工精度，并记录试样加工过程中的缺陷。 试件压坏后，应描述其破坏方式。若发现异常现象，应对其进行描述和解释。 四、主要仪器设备：

岩体原位测试

第一节概述 岩体原位测试是在现场制备试件模拟工程作用对岩体施加外荷载，进而求取岩体力学参数的试验方法，是岩土工程勘察的重要手段之一。岩体原位测试的最大优点是对岩体扰动小，尽可能地保持了岩体的天然结构和环境状态，使测出的岩体力学参数直观、准确；其缺点是试验设备笨重、操作复杂、工期长、费用高。另外，原位测试的试件与工程岩体相比，其尺寸还是小得多，所测参数也只能代表一定范围内的岩体力学性质。因此，要取得整个工程岩体的力学参数，必须有一定数量试件的试验数据用统计方法求得。 岩体原位测试一般应遵循以下程序进行： (1)试验方案制订和试验大纲编写。这是岩体原位试验工作中最重要的一环。其基本原则是尽量使试验条件符合工程岩体的实际情况。因此，应在充分了解岩体工程地质特征及工程设计要求的基础上，根据国家有关规范、规程和标准要求制订试验方案和编写试验大纲。试验大纲应对岩体力学试验项目、组数、试验点布置、试件数量、尺寸、制备要求及试验内容、要求、步骤和资料整理方法作出具体规定，以作为整个试验工作中贯彻执行的技术规程。 (2)试验。包括试验准备、试验及原始资料检查、校核等项工作。这是原位岩体力学试验最繁重和重要的工作。整个试验应遵循试验大纲中规定的内容、要求和步骤逐项实施并取得最基本的原始数据和资料。 (3)试验资料整理与综合分析。试验所取得的各种原始数据，需经数理统计、回归分析等方法进行处理，并且综合各方面数据(如经验数据、室内试验数据、经验估算数据及反算数据等)提出岩体力学计算参数的建议值，提交试验报告。 第二节岩体变形试验 岩体变形参数测试方法有静力法和动力法两种。静力法的基本原理是：在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加一定的荷载，并测定其变形；然后绘制出压力[CD*2]变形曲线，计算岩体的变形参数。据其方法不同，静力法又可分为承压板法、狭缝法、钻孔变形法及水压法等。动力法是用人工方法对岩体发射或激发弹性波，并测定弹性波在岩体中的传播速度，然后通过一定的关系式求岩体的变形参数。据弹性波的激发方式不同，又分为声波法和地震法。 一、承压板法 承压板法又分为刚性承压板法（图1）和揉性承压板法，我国多采用刚性承压板法。该方法的优点是简便、直观，能较好地模拟建筑物基础的受力状态和变形特征。除常规的承压板法外，还有一种承压板下中心孔变形测试的方法，即在承压板下试体中心打一测量孔，采用多点位移计测定岩体不同深度处的变形值。此外，国际岩石力学学会测试委员会还推荐了一种现场孔底承压板法变形试验。

岩石应力-变形模量、弹性模量

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48~54mm 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±0.05m 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

岩石力学数值试验实验报告

岩石力学数值试验实验报告 姓名：郑周立学号： 1108010103 班级：采矿111班指导教师：左宇军 同组人：郑周立、周义现、胡斌、朱红伟、高言、 王坤 实验名称：圆孔对岩石力学性质影响的数值加载 试验 2014年5月16日

圆孔对岩石力学性质影响的数值加载试验 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。 3.通过操作端部效应对岩石力学性质影响的数值实验，了解每一步操作以及岩石破裂过程，最终完成实验得到结果。 二、实验原理: RFPA-2D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、 1、试样尺寸： 100mm*51mm 2、基元数: 100*51 3、应力分析模式: 平面应变 4、圆孔：半径10mm 5、加载方式：单轴压缩 6、加载条件：竖向位移加载 7、均质度m=2 8、加载量：每步0.002mm

9、实验内容： （1）、应力-应变曲线； （2）、强度； （3）、破坏模式 四、实验内容： (一)、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，单击确定第三步选择施加荷载模式... （二）实验结果 弹性模量图 第1步

第4步（开始破坏） 第7步（开始横向破坏） 第32步（彻底破坏） 第200步

最大剪应力图第1步

第4步（开始破坏） 第33步（彻底破坏） 第200步 最大主应力图

岩石的变形特性及试验方法浅究

岩石地变形特性是指岩石在外力作用下岩石中地应力与应变地关系特性，它是影响建筑物稳定地重要因素.岩石在较小地力地作用下首先发生变形，变形量随作用力增大而增大，当作用力和变形量超过一定地限度后就会发生破坏，在作用力不断增大地过程中，岩石地变形和破坏是一个统一地连续地过程.工程岩体如果变形过大就会导致上面地建筑物失稳危及安全，因此工程勘察期间必须获得可靠地变形参数，才能据此在施工时采取适当措施防止其对工程地影响，保证建筑物地安全.下面分别从岩石地变形特性、变形阶段和试验方法等方面进行探究. 、岩石变形地特性： 岩石地变形性质通常用应力应变曲线表示，它通过测量岩石试样受压时地应力应变关系得到.由于岩石地组成成分及其结构与构造比较复杂，所以岩石地应力应变关系也比较复杂，岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质.①弹性：在一定应力范围内，物体受外力作用产生变形，去除外力后能够立即恢复原状地性质，这种变形称为弹性变形.②塑性：物体受外力作用后发生变形，去除外力后不能完全恢复原状地性质，这种变形称为塑性变形或永久变形.③粘性：物体在外力作用下变形不能立刻完成，应变速率随应力增大而增大地性质，这种变形称为流动变形.④脆性：物体受力后，变形很小时就发生破裂地性质.⑤延性：物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力地性质. 个人收集整理勿做商业用途 另外，岩石地变形和破坏地性质还会随着受力状态地变化而变化.岩石在三向受力状态下与单向受力状态下地应力应变关系有很大地区别，随着围压增大，三向抗压强度增加，峰值变形增加，弹性极限增加，岩石由弹脆性向弹塑性、应变硬化转变. 个人收集整理勿做商业用途 、岩石变形地阶段： 根据单向无侧限逐级维持荷载法应力应变关系曲线曲率地变化，可将岩石变形过程划分为四个阶段.①孔隙裂隙压密阶段：岩石中原有地微裂隙逐渐被压密，曲线呈上凹形，岩石变形多为塑性变形，曲线斜率随应力增大而逐渐增大，表示微裂隙地变化开始较快，随后逐渐减慢，对于微裂隙发育地岩石，本阶段较明显，但致密坚硬地岩石很难划出这个阶段，此阶段末点对应地应力称为压密极限强度.②弹性变形至微破裂稳定发展阶段：岩石中地微裂隙进一步闭合，孔隙被压缩，原有裂隙基本上没有新地发展，也没有产生新地裂隙，应力与应变基本上呈线性关系，曲线近于直线，岩石变形以弹性为主.此阶段末点对应地应力称为弹性极限强度.③塑性变形至破坏峰值阶段：当应力超过弹性极限强度后，岩石中产生新地裂隙，同时已有裂隙也有新地发展，应变地增加速率超过应力地增加速率，应力应变曲线地斜率逐渐降低呈下凹形，体积变形由压缩转为膨胀，随着应力增加裂隙进一步扩展，岩石局部破损，且破损范围逐渐扩大形成贯通地破裂面，导致岩石破坏，岩石变形不再恢复，此段末点对应地应力称单轴极限抗压强度.④破坏后峰值跌落阶段至残余强度阶段：岩石破坏后，经过较大地变形，应力下降到一定程度开始保持常数，此段末端对应地应力称为残余强度.个人收集整理勿做商业用途 、岩石变形地试验方法： ①、单轴压缩变形试验：这是室内测定岩石变形参数最常用地方法，是指试件在轴向压力下产生轴向压缩、横向膨胀，最后导致破坏地试验.适用于能制成圆柱体（高径比：）试件地各类岩石，可在不同含水状态下进行试验，同一含水状态下每组试件应为个.可采用电阻应变片法或千分表法，坚硬和较坚硬地岩石宜采用电阻应变片法，较软岩和软岩宜采用千分表法.一般采用一次连续加载法或逐级一次循环法，最大循环载荷为预估极限载荷地，试验时以每秒地速度逐级加载，施加一级载荷后立即测读相应载荷下地纵向和横向变形值，一分钟后再读一次，再施加下一级载荷，读数不少于组.用电阻应变片法时轴向或径向地应变片地数量可采用片或片且应牢固地贴在试件上；用千分表法时轴向和径向地千分表各采用只或只且应分别安装在试件直径地对称位置上.测试完成后根据测得地应力和应变值绘制应力应变关系曲线，可分别计算岩石地弹性模量、变形模量和泊松比等变形参数.个人收集整理勿做商业用途 ②、三轴压缩变形试验：这是室内测定岩石变形参数较少用地方法，一般在测定三轴压缩强度地同时测读三轴压缩变形数据.适用于能制成圆柱体试件地各类岩石（高径比：），同一含水状态下每组不少于个试件，个试件分别在级（一般按等差数列来分）不同地侧压下做试验.试验时将岩石试件放在密闭容器内，先以每秒地速度同步施加侧压和轴压至预定地侧压值，并在试验过程中保持不变，再以每秒地速度连续施加轴向

岩石力学试验报告

岩石力学实验指导书及实验报告 班级 姓名 山东科技大学土建学院实验中心编

目录 一、岩石比重的测定 二、岩石含水率的测定 三、岩石单轴抗压强度的测定 四、岩石单轴抗拉强度的测定 五、岩石凝聚力及内摩擦角的测定（抗剪强度 试验） 六、岩石变形参数的测定 七、煤的坚固性系数的测定

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105～110o C 下烘至恒重的重量与同体积4o C 纯水重量的比值。 一、仪器设备 岩石粉碎机、瓷体或玛瑙体、孔径0.2或0.3毫米分样筛、天平（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0.2（或0.3）毫米分样筛后待用。 2、将蒸馏水煮沸并冷却至室温取瓶颈与瓶塞相符的100毫升比重瓶，用蒸馏水洗净，注入三分之一的蒸馏水，擦干瓶的外表面。 3、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g 1。 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g 2。 三、结果：按下式计算： s d g g g g d 1 2-+= 式中：d ——岩石比重； g ——岩样重、克； g 1——比重瓶、岩样和蒸馏水合重、克； g 2——比重瓶和满瓶蒸馏水合重、克； d s ——室温下蒸馏水的比重、d s ≈1

岩体变形破坏过程的能量机制

岩体变形破坏过程的能量机制 摘要：叙述岩体单元变形破坏过程中能量耗散与强度、能量释放与整体破坏等概念。在循环压缩载荷下，实测岩石的能量耗散及损伤，数据拟合表明，基于能量耗散分析建立的岩石损伤演化方程可以较好地描述岩石的损伤演化过程。在循环压缩载荷下同时实测不同加载速度及不同载荷水平下岩体内可释放应变能、耗散能、卸荷弹性模量及卸荷泊松比的变化规律，给出复杂应力条件下卸荷弹性模量的变化公式。基于可释放应变能建立岩体单元的整体破坏准则，该准则与大理岩的双压试验结果符合得比较好。对工程中常见的层状岩体，提出基于畸变能与广义体积膨胀势能而建立的层状岩体破坏准则，该准则与层状岩的双压试验也符合得比较好。 关键词：岩石力学；可释放应变能；耗散能；破坏准则；岩体单元 1 引言 从能量的角度去观察及研究岩体力学问题，已得到工程界、理论界越来越多的关注及重视。目前的研究主要集中在三个方面：首先是从细观的角度去研究岩体单元的能量耗散与岩体单元损伤的关系、能量耗散与岩体本构的关系，以及岩体单元内可释放应变能与岩体单元破坏或破裂的关系，在这方面已取得了显著的成绩；其次是从势能的极值及数学分析角度建立岩体结构的灾变模型，以确定岩体结构发生灾变的条件，这些条件可以用于工程岩体整体的稳定性判断；最后是从宏观的能量守恒角度去研究岩体结构经历了能量耗散即损伤以后的能量释放，用以估计工程中岩爆的烈度或碎裂岩块的飞溅速度，即定量分析岩体结构中的能量传递过程，为防灾减灾提供理论依据。 本文主要在第一个方面做了较系统的研究：叙述了岩体单元变形破坏过程中能量耗散与损伤、能量释放与整体破坏等概念。在循环压缩载荷下，实测了岩石的能量耗散及损伤，数据拟合表明，基于能量耗散分析建立的岩石损伤演化方程可以较好地描述岩石的损伤演化过程。在循环压缩载荷下，也实测了不同加载速度及不同载荷水平下岩体内可释放应变能、耗散能、卸荷弹性模量及卸荷泊松比的变化规律，给出了复杂应力条件下卸荷弹性模量的变化公式。基于可释放应变能建立了岩体的整体破坏准则，该准则与大理岩的双压试验结果符合得比较好。对工程中常见的层状岩体，提出了基于畸变能与广义体积膨胀势能而建立的层状岩体破坏准则，该准则与层状岩的双压试验结果也符合得比较好。 2 岩体内的耗散能与可释放应变能 考虑一个岩体单元在外力作用下产生变形，假设该物理过程与外界没有热交换，即一个封闭系统，外力功所产生的总输入能量为U，由热力学第一定律得 式中：U d为耗散能；U e为可释放弹性应变能，其表达式为 式中：?及v分别为卸荷弹性模量与泊松比平均值。 耗散能U d用于形成材料内部损伤和塑性变形，其变化满足热力学第二定律，即内部状态的改变符合熵增加趋势。图1中岩体单元i的应力-应变曲线下点状阴影面积U i d代表了形成损伤和塑性形变时岩体单元所消耗的能量。可释放应变能U e为岩体单元卸载后释放的弹性应变能，该部分能量与卸荷弹性模量及卸荷泊松比直接相关，图1所示应力-应变曲线下的带状阴影面积U i e代表了岩体单元中储存的可释放应变能。从热力学观点来看，能量耗散是单向和不可逆的，而能量释放则是双向的，只要满足一定条件都是可逆的。 图2所示为某一砂岩试件在单轴循环压缩条件下的载荷-位移曲线，从图中可看出，当加载到某一载荷再卸载时，卸载曲线并不沿着原来的加载曲线，而是要低于加载曲线。加载曲线下的面积是外载所做的功，而卸载曲线下的面积是岩石释放的弹性能，也就是对应于该载荷时岩石的弹性变形能。加卸载曲线的不同

中南大学ANSYS上机实验报告

ANSYS上机实验报告 小组成员：郝梦迪、赵云、刘俊 一、实验目的和要求 本课程上机练习的目的是培养学生利用有限单元法的商业软件进行数值计算分析，重点是了解和熟悉ANSYS的操作界面和步骤，初步掌握利用ANSYS建立有限元模型，学习ANSYS分析实际工程问题的方法，并进行简单点后处理分析，识别和判断有限元分析结果的可靠性和准确性。 二、实验设备和软件 台式计算机，ANSYS10.0软件 三、基本步骤 1）建立实际工程问题的计算模型。实际的工程问题往往很复杂，需要采用适当的模型在计算精度和计算规模之间取得平衡。常用的建模方法包括：利用几何、载荷的对称性简化模型，建立等效模型。 2）选择适当的分析单元，确定材料参数。侧重考虑一下几个方面：是否多物理耦合问题，是否存在大变形，是否需要网格重划分。 3）前处理（Preprocessing）。前处理的主要工作内容如下：建立几何模型（Geometric Modeling），单元划分（Meshing）与网格控制，给定约束（Constraint）和载荷（Load）。在多数有限元软件中，不能指定参数的物理单位。用户在建模时，要确定力、长度、质量及派生量的物理单位。在建立有限元模型时，最好使用统一的物理单位，这样做不容易弄错计算结果的物理单位。建议选用kg，N，m，sec；常采用kg，N，mm，sec。 4）求解（Solution）。选择求解方法，设定相应的计算参数，如计算步长、迭代次数等。 5）后处理（Postprocessing）。后处理的目的在于确定计算模型是否合理、计算结果是否合理、提取计算结果。可视化方法（等值线、等值面、色块图）显

岩层实验报告

中国矿业大学矿业工程学院实验报告

《岩层控制》实验报告 实验一矿山岩体力学实验 注：包括岩石抗拉、抗压、抗剪三个内容。 岩石的抗拉强度试验 一、实验目的与要求 岩石在单轴拉伸载荷作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度。由于进行直接拉伸实验在准备试件方面要花费大量的人力、物力和时间，因此采用间接拉伸实验方法来测试岩石的抗拉强度。劈裂法是最基本的方法。 二、实验仪器 （1）钻石机或车床，锯石机，磨石机或磨床。 （2）劈裂法实验夹具，或直径2.0mm钢丝数根。 （3）游标卡尺（精度0.02mm），直角尺，水平检测台，百分表架和百分表。（4）材料实验机。 三、实验原理 图3-1显示的是在压应力作用下，沿圆盘直径y-y的应力分布图。在圆盘边缘处，沿y-y方向（σy）和垂直y-y（σx）方向均为压应力，而离开边缘后，沿y-y方向仍为压应力，但应力值比边缘处显著减少，并趋于平均化；垂直y-y方向变成拉应力。并在沿y-y的很长一段距离上呈均匀分布状态。虽然拉应力的值比压应力值低很多，但由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于x方向的拉应力而导致试件沿直径的劈裂破坏，破坏是从直径中心开始，然后向两端发展，反映了岩石的抗拉强度比抗压强度要低得多的事实。 χy r/R 0.5 -0.5x σyσx y 压缩拉伸应力值/MPa 160120804040 图3-1 劈裂实验应力分布示意图四、实验内容

(1) 了解试件的加工机具、检测机具，规程对精度的要求及检测方法； (2) 学会材料实验机的操作方法及拉压夹具的使用方法； (3) 学会间接测试岩石抗压强度及数据处理方法。 五、 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、裂隙、风 化程度、含水状态机加工过程中出现的问题进行描述，并填入记录表1-1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，一般应满足下式：0.2 P 0< P max <0.8P 0 （4） 通过试件直径两端，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，用两侧夹持螺钉固定好试件，或用两根直径2.0mm 的钢丝放在加载基线上，钢丝间用橡皮筋固定。 （5） 把夹好试件的夹具或夹好钢丝的试件放入材料实验机的上、下承压板之间，使试件的中心线和材料实验机的中心线在一条直线上。 （6）开动材料实验机，施加数百牛载荷后，松开夹具两侧夹持螺钉，然后以0.03~0.05MPa/s 的速度加载，直至试件破坏。 （7）记录破坏载荷，对破坏后的试件进行摄影或描述。 六、 注意事项 （1） 记录试件的完整状态， （2） 选择合适的材料实验机及合适的实验机度盘值， （3） 夹具对试件的加载方向要与试件的轴线在一平面上， （4） 选择合适的加载速率。 七、 数据处理 表1-1 计算试件单向抗拉强度： R 1= 102?DL P π=5.98MPa 式中 R 1—试件的抗拉强度，MPa ； P —试件破坏载荷，kN; D —试件直径，cm; L —试件厚度，cm 。 八、误差分析 （1）试件自身各方面的影响； （2）系统误差；

岩石物理力学性质试验规程 第26部分：岩体变形试验(承压板法)(标

I C S19.020 D00 中华人民共和国地质矿产行业标准 D Z/T0276.26 2015 岩石物理力学性质试验规程 第26部分:岩体变形试验 (承压板法) R e g u l a t i o n f o r t e s t i n g t h e p h y s i c a l a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f r o c k P a r t26:T e s t f o r d e t e r m i n i n g t h e d e f o r m a t i o no f r o c km a s s (B e a r i n gp l a t em e t h o d) 2015-02-04发布2015-04-01实施

前言 D Z/T0276‘岩石物理力学性质试验规程“分为31个部分: 第1部分:总则及一般规定; 第2部分:岩石含水率试验; 第3部分:岩石颗粒密度试验; 第4部分:岩石密度试验; 第5部分:岩石吸水性试验; 第6部分:岩石硬度试验; 第7部分:岩石光泽度试验; 第8部分:岩石抗冻试验; 第9部分:岩石耐崩解试验; 第10部分:岩石膨胀性试验; 第11部分:岩石溶蚀试验; 第12部分:岩石耐酸度与耐碱度试验; 第13部分:岩石比热试验; 第14部分:岩石热导率试验; 第15部分:岩石击穿电压和击穿强度试验; 第16部分:岩石体积电阻率和表面电阻率试验; 第17部分:岩石放射性比活度试验; 第18部分:岩石单轴抗压强度试验; 第19部分:岩石单轴压缩变形试验; 第20部分:岩石三轴压缩强度试验; 第21部分:岩石抗拉强度试验; 第22部分:岩石抗折强度试验; 第23部分:岩石点荷载强度试验; 第24部分:岩石声波速度测试; 第25部分:岩石抗剪强度试验; 第26部分:岩体变形试验(承压板法); 第27部分:岩体变形试验(钻孔变形法); 第28部分:岩体强度试验(直剪试验); 第29部分:岩体强度试验(承压板法); 第30部分:岩体锚杆荷载试验; 第31部分:岩体声波速度测试三 本部分为D Z/T0276的第26部分三 本部分按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本部分由中华人民共和国国土资源部提出三 本部分由全国国土资源标准化技术委员会地质实验测试技术委员会(S A C/T C93)归口三本部分由湖北省地质实验研究所负责起草,广东省地质实验测试中心参加起草三 本部分起草人:谭睿二原力智二石丙飞三

岩体力学实验..

岩体力学实验 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。 五.实验步骤 1. 测定前核对岩石名称和试样编号，并对岩石试样的颜色、颗粒、层理、 裂隙、风化程度、含水状态等进行描述。 2. 检查试样加工精度。并测量试样尺寸，一般在试样中部两个互相垂直方向测量直径计算平均值。 3. 电阻应变仪接通电源并预热数分钟后, 连接测试导线，接线方式采用公 1—百分表 2-百分表架 3-试样 4水平检测台 图5-1 试样平行度检测示意图 1—直角尺 2-试样 3- 水平检测台 图5-2 试样轴向偏差度检测示意图 图5-3 电阻应变片粘贴

岩体力学试验报告

岩体力学试验报告 专业地质工程 姓名 学号 实验时间周二7,8节

目录 一、岩体密度试验 (2) 二、岩石单轴抗压试验 (4) 三、抗拉强度试验（劈裂试验） (7) 四、岩体变形试验 (10) 五、直剪试验 (13) 六、三轴压缩实验 (16)

一、岩体密度试验 1.1 工程概况（略） 试验时间2014年10月22日 1.2规范介绍 根据《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266-99)，岩体密度的测定方法有颗粒密度试验和块体密度试验，本试验采用块体密度试验中的量积法。 根据《工程岩体试验方法标准》，试件描述应包括： 1）岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等。 2）节理裂隙的发育程度及其分布。 3）试件的形态。 根据《工程岩体试验方法标准》，量积法试验应按下列步骤进行： 1）量测试件两端和中间三个断面上相互垂直的两个直径或边长，按平均值计算截面积。 2）量测端面周边对称四点和中心点的五个高度，计算高度平均值。 3）将试件置于烘箱中，在105-110℃的恒温下烘24h，然后放入干燥器内冷却至室温，称试件质量。 4）长度量测精确至0.01m，称量精确至0.01g。 1.3 试验方法 试验采用水泥砂浆棱柱体试件，试件处于自然含水状态。使用的仪器有游标卡尺、电子天平。实验步骤如下： 1）量测试件两端和中间三个断面上相互垂直的两个直径或边长，按平均值计算截面积。 2）量测端面周边对称四点和中心点的五个高度，计算高度平均值。 3）量测试件重量。 1.4 试验结果 岩体密度试验数据及数据处理见表1。

表1 岩体密度试验数据记录表 项目编号：01 试验者：、、校核者：、、试验日期：2014/10/22 1.5 总结 从实验结果可以看出，用量积法测得的密度不仅简便，而且计算结果准确，应保证试件制备有足够的精度。

岩石的静力变形参数测定实验

实验一测定岩石的静力变形参数 一、基本原理 岩石静力变行参数主要有静变形模量、泊松比和剪切模量，本实验只介绍前两参数的测定。 变形模量是指岩石试样在单轴压缩条件下轴向压力与轴向应变之比。 （1）初始模量：应力-应变曲线远点处切线的斜率。 （2）切线模量：对应于曲线上某一点M的切线的斜率。 （3）割线模量：曲线上某一点M与原点O连线的斜率。一般取抗压强度为50%的应力水平的割线模量代表该岩石的变形模量。 （4）泊松比：指单轴受压条件下横向应变与轴向应变之比，一般用单轴抗压强度的50%时的 横向应变值和轴向应变值计算。 本试验是将岩石试样放在压力机上加压，用应变计或位移计测记不同应力作用下岩石试件的应变或变形值，绘出应力-应变曲线。目前，侧记变形（或应变）的仪表很多，如机械测表、电位差 传感器和电阻应变仪等，其中电阻应变仪在我国应用最广，在此着重介绍这种一起的测量方法。电阻应变仪测量岩石应变的原理是将电阻应变片粘贴在试样的侧面上，当岩石受压下产生变形时，粘贴在其上的应变片与岩石一起变形，应变片变形后，其电阻值发生变化，通过电阻应变仪的电桥装置测出电阻值并转换成应变值，此值即为岩石应变值。 二、仪器设备 （1）平台、角尺、卡尺； （2）压力机：能连续加荷，没有冲击，具足够的吨位（能在总吨位的10%~90%之间进行试验）；（3）电阻应变仪及贴片设备； （4）导线焊接工具 三、操作步骤 1.试样制备 （1）采用圆柱体作为标准试样，直径为5cm，允许变化范围为4.8~5.2cm，高10cm，元需变化范围为9.5~10.5cm。当缺乏圆柱体制样设备时，允许采用5cm×5cm×10cm方柱体。 （2）试样制备的精度，应叨叨下列标准： ①沿试样整个高度上，直径差不超过0.3mm； ②两断面的平行度，最大不超过0.05mm； ③断面应垂直于试样轴，最大偏差不超过0.25度； ④试样表面应处理光滑。 （3）每种情况制备不少于3个试样。 2.试样描述 描述内容包括岩石的名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风化程度、胶结物、微裂隙发情况及其与主应力间的关系和含水状态等。 电阻片的粘贴和防潮处理3.

西南科技大学考试岩石力学指导

《岩土力学》课程教学指导 一、本课程的性质、目的 本课程是高等学校公路与城市道路工程专业必修专业课，是一门理论与实践并重、工程性较强的课程。本课程是研究土的物理力学性质的一门学科，目的是为了更好地学习有关专业课程，也是为了更好地解决有关土的工程技术问题。 二、本课程的教学重点 1.土的物理性质及工程分类：是土力学的基础知识。 2.土中应力计算：要求掌握自重应力、基础底面压力分布与计算、掌握分布荷载作用下土中应力计算。 3.土的压缩性与沉降计算：重点掌握地基沉降计算。 4.土的抗剪强度：重点掌握强度理论和强度指标。 5.土压力计算：重点掌握两个经典土压力理论。 6.土坡稳定性分析：掌握砂性土和粘性土土坡分析方法，重点掌握条分法。 7.地基承载力：重点掌握容许承载力的确定方法。 三、本课程教学中应注意的问题 1.理论教学环节与实践性教学环节的有效结合； 2.结合教学容，及时介绍新的技术标准，新的设计规，以及公路工程的新理论、新技术，新方法； 3.要重视学生实际能力的培养。 四、本课程采用的教学方法

本课程的主要理论、技术和方法等主要容可采用课堂讲授，注重培养学生理论联系实际能力的培养。 五、课程教学资料 教材： 1.《土质学与土力学》洪毓康人民交通 2001年4月 参考书： 1.《土力学》成宇中国铁道 2000年2月 2. 《土力学地基基础》希哲清华大学 2001年6月 3.《公路工程地质勘察规》JTJ064-98 人民交通 期刊： 4.《岩土力学》 5.《路基工程》 六、成绩评定 1.平时课程作业、实习报告占本课程考核总成绩的40%，考试占60%。 2.根据《西南科技大学学分制学籍管理暂行办法》（西南科大发[2001]207号）第十二条规定：有下列情形之一者，取消考核资格，必须重修。1、学生(免修生除外)在一学期，无论何种原因，累计缺课达教学时数的三分之一者；或任课教师随机抽查缺课6次以上者； 2、有实验、作业等环节的课程，学生未按时完成实验、实验报告及作业等环节。抄袭他人实验报告、作业的，当事人双方的实验报告、作业均按作弊处理，根据学生的认错态度和补做情况，可以考虑是否

实验五岩石单轴压缩实验

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. 1—百分表 2-百分表架 3-试样 4 2. 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

岩体力学实验指导书

岩体力学实验指导书 岩体力学实验指导书 前言 本书是作为水文地质及工程地质专业《岩体力学》教材的组成部分，共编入岩石物理力学性质实验12个，岩石力学实验教学是《岩体力学》教学的重要环节，通过实验教学使学生在学习岩体力学基本理论的同时，能理论联系实践，培养实际工作能力及严谨的科学态度，进一步巩因课堂教学内容，为此要求学生掌握实验的基本原理与方法，其中包括仪器的装置以及工作原理，为了使学生理解，在本书编写过程中，力求从教学出发，联系生产实际，配合理论课，阐明实验基本原理与实验步骤，并辅以思考题。 本书是在我校《岩体力学实验讲义》油印教材基础上，并参阅了长春地院、水电部及地矿部出版的有关岩石力学实验指导及及规程编写而成的。 根据教育部《关于教材采用国际单位制的通知)，书中一律采用国际单位制单位。但目前实验仪器尚未改进，为弥补这一缺陷，除书后编入《国际单位制及与工程实用制单位的换算关系)，以备读者查阅外，教师在课堂上应予适当提醒。 限于编者水平，书中难免存在缺点和不当之处，敬请读者指正。 实验1 测定岩石的颗粒密度

一、基本原理 岩石的颗粒密度是指岩石固体矿物颗粒部分的单位体积内的质量： ?? ms Vs 岩石的固体部分的质量，采用烘干岩石的粉碎试样，用精密天平测得，相应的固体体积，一般采用排开与试样同体积之液体的方法测得，通常用比重瓶法测得岩石固体颗料的体积。 在用比重瓶测定岩石固体颗料体积时，必须注意所排开的液体体积确能代表固体颗料的真实体积，试样中含有的气体，实验中必须把它排尽，否则影响测试精度，所用的液体一般为蒸馏水，并用煮沸法或抽气法排除岩石试样中的气体，若岩石中含有大量可溶盐类、有机质、粘粒时，则须用中性液体如煤油、汽油、酒精、甲苯和二甲苯等，此时必须用抽气法排除试样中的气体。二、仪器设备 1、岩石粉碎设备：粉碎机、瓷钵、玛瑙研钵和孔径为的筛； 2、比重瓶：容积为100ml或50ml； 3、分析天平：称量200克，感量克； 4、普通天平：称量500克，感量克； 5、真空抽气设备和煮沸设备； 6、恒温水槽； 7、温度计，量程0－50℃，精确至℃； 8、其它：烘箱、蒸馏水或中性液体、小漏斗、洗耳球等。三、操作步骤