岩石力学实验方案

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。

2、固体材料得弹性模量就是指弹性范围内应力与应变得比值，反映材料得坚固性.计算割线弹性模量E50,即应力应变曲线零荷载点与单

轴抗压强度５0％水平交点连线得斜率。

—－-—－-割线弹性模量，MPa；

-－———－相当于50％抗压强度得应力值，MPa；

—--－--应力为抗压强度50%时得应变值。

实验二含水率试验

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饱与吸水率变化情况。岩石得吸水率就是判断岩石强度与抗冻性能得重要指标,就是计算岩石其她物理参数得必要参数，可根据岩石得饱与吸水率分析岩石冻融前后微裂纹得发育程度。

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、烘干箱、干燥器、水槽、低温箱等；

３、电子天平（感量０、０1g)；

4。真空抽气设备。

四.操作步骤

１、用毛刷清除试件表面得尘土与松动颗粒。对软岩与裂隙较发育得岩石,应用橡皮筋或细铁丝把试件四周缠起来,以防止试件在吸水过程中掉块或崩解.

２、（1)取加工好得试件6块，放在105℃～1１0℃得烘箱中干燥24h后取出试件，放入干燥器中冷却到室温称取质量；

(2)把干燥后得岩石试块放入抽真空设备中进行饱水处理,浸泡2４h 后，从抽气罐中取出饱水后得岩石试块并用湿毛巾擦干试块表面水分称其各自质量,计算出冻结前三种岩石各自平均饱与吸水率;

（3）取步骤(2）中饱与后得岩石岩样３块放入低温箱中，在恒温－10℃条件下冻结48h，冻结完毕后在常温（+20℃）环境中进行自然解冻直到微小孔隙裂隙中得小冰块全部融化；

(4）把步骤（2)中剩余得3块饱与后得岩石岩样放入低温箱中,在恒温—30℃条件下冻结48h,冻结完毕后在常温(+2０℃）环境中进行自然解冻直到微小孔隙裂隙中得小冰块全部融化;

(５）重复步骤（1)~（２)，计算出不同冻结温度下岩石得饱与吸水率，并分析对比冻融前后岩石饱与吸水率得变化情况。

五。成果整理

计算岩石得饱与吸水率，精确至0、01%。

—-—-饱与吸水率,%;

--－－试件强制饱与后得质量，g；

---－试件烘干后得质量，g.

实验三氮吸附实验

一.实验目得

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，并测定岩石在冻融前后试样内部孔隙结构(孔容、孔径与比表面积等)得变化情况，选择孔隙比表面积、孔容与孔径作为衡量岩石经过一次冻融循环后得损伤变量，从微观角度对比分析岩石冻融前后得损伤情况。

二.试样制备

三。试件描述

岩石得名称、颜色、矿物成分、结构及风化程度等。

四.实验仪器设备

１、钻石机、切石机及磨石机；

2、电子天平秤、干燥箱、低温箱、比表面积分析仪等。

五.操作步骤

１、把制备好得岩样放到真空干燥箱中烘干24h;

2、把烘干后得样品转入样品管中并称其质量并进行编号;

3、把编好号得样品管放到加热槽中加热并抽真空保证足够得抽真空时间；

4、把样品管放入主机中得液氮冷浴中开始进行全自动试验,试验结束后系统会自