2014-2岩石弹性模量测定实验
岩石变行试验(泊松比及弹性模量)
参考文献： 1．中华人民共和国国家标准 GB/T50266-99 工程岩体试验方法标准，P15。 中国计划出版社。 2．中华人民共和国国土资源部，地发［1986］760 号，岩石物理力学性质试验 规程 DY-17P89。地质出版社。 3．高等学校教材《岩体力学》 。地质出版社。 4．大理石资源地质工作暂行要求及参考资料，国家建筑材料工业局地质公司。
v a 2 e
a ——某一应力下纵向应变；
e ——某一应力下横向应变。
按 下 式 计 算 弹 性 模 量 和 泊 松 比 ： （2-3）
E
50 a 50
（2-4）
e50 a 50
式中： E ——弹性模量
GPa；
a 50 ——应力为抗压强度 50％时的纵向应变； e50 ——应力为抗压强度 50％时的横向应变。
（1） 、两端面的平行度最大误差不超过 0.05mm； （2） 、在试件整个高度上，直径误差不超过 0.3mm； （3） 、端面应垂直试件轴，最大偏差不超过 0.25 度。 3．试样描述：描述内容包括岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风 化程度、胶结物、微裂隙发育情况及其主应力间的关系和含水状态等。 4．电阻片的粘贴和防潮处理。 （1）选择电阻片：要求电阻丝平直，间距均匀，电阻丝的长度大于试样最 大颗粒尺寸的 10 倍，同一试件的工作片和补偿片的电阻值差不超过± 0.2Ω。 （2）电阻片应贴在试样中部，每个试样采用纵向和周向电阻片各 2 个，沿 圆周等距离分布；贴片前，用零号砂纸打磨试样表面，并用酒精擦洗干净。 （3）贴用的胶液，对于烘干试样，可采用一般胶合剂；对天然含水及饱和 试样，需采用防潮胶液，并作防潮处理。 （4） 待粘合胶液干固后， 用等长金属隔离线与电阻片引线焊接牢固。 此时， 电阻片的电阻增加值不超过 0.5Ω。 5．安点接线： 将准备好的试件放置在压力机的压板中间， 取另一电阻补偿试件放置于试样 附近，按半桥联线方式将导线与电阻应变仪接线箱连接。 6．施加荷载： 以 0.5-0.8MPa/s 的速度施加荷载， 直至岩样破坏或至少超过抗压强度之 50%； 在施加荷载的过程中， 记录各级应力下的轴向和横向应变值。 每个电阻片测得的 应变值不应少于 10 个。 （七）资料整理
岩石静态力学参数测试方法与数据处理
岩石静态力学参数测试方法与数据处理岩石是地球上常见的天然物质，研究岩石的力学参数对于地质灾害预测、工程设计以及资源勘探等领域具有重要意义。
本文将介绍岩石静态力学参数的测试方法与数据处理。
一、岩石静态力学参数的测试方法1. 岩石抗压强度测试岩石抗压强度是岩石力学参数中的关键指标之一，它反映了岩石的抗压能力。
常用的测试方法包括单轴压缩试验和直接剪切试验。
在单轴压缩试验中，需要使用压力机对岩石样品进行垂直方向的单向加载，同时测量加载过程中岩石的变形和承载能力。
通过绘制应力-应变曲线，可以得到岩石的抗压强度参数。
而直接剪切试验则是将岩石样品切割成一个矩形或圆形的平面，再对这个平面进行横向和纵向的剪切加载，通过测量剪切力和位移来推导出剪切强度。
2. 岩石弹性模量测试岩石的弹性模量是指岩石在受力下能够发生弹性变形的能力，是衡量岩石刚性的重要参数。
常用的测试方法包括弹性波速度法和恒定应力法。
在弹性波速度法中，通过在岩石样品上产生激发弹性波，测量波传播速度来计算岩石的弹性模量。
这种方法常用于实验室条件下对小尺寸岩石样品进行非破坏性测试。
而恒定应力法则是在施加一定大小的应力下，测量岩石样品的应变，通过根据背反映的力学模型计算岩石的弹性模量。
二、岩石静态力学参数的数据处理1. 数据采集与记录在进行试验时，需要对实验过程中产生的数据进行准确的记录。
这些数据包括施加的力、变形量、位移等。
可以使用计算机或数据采集系统来实现自动化的数据记录，以减少因人为操作导致的误差。
2. 数据处理与分析数据处理是在原始数据的基础上进行数据修正、提取有效信息以及统计分析的过程。
在岩石静态力学参数的数据处理中，需要对原始数据进行平滑处理、误差修正，并进行数据拟合和计算。
平滑处理是通过去除噪声和异常值，使得数据更加平滑。
常用的平滑方法有移动平均法、多项式拟合法等。
误差修正是根据实际情况对数据进行校正，主要考虑仪器误差和环境因素。
校正过程中需要参考相关的国际或行业标准。
岩石试验报告范文
岩石试验报告范文一、实验目的1.掌握岩石力学性质测试方法；2.了解岩石的索氏模量、泊松比、抗压强度和抗拉强度等力学性质；3.学会对岩石进行力学性质测试并分析结果。
二、实验仪器和材料仪器：压力机、拉力机材料：岩石样本三、实验步骤1.取得岩石样本，并清理样本表面；2.使用压力机进行抗压强度测试，记录岩石的抗压强度；3.使用拉力机进行抗拉强度测试，记录岩石的抗拉强度；4.通过压力机和拉力机的测试数据计算出岩石的泊松比和索氏模量；5.分析实验结果，总结岩石的力学性质。
四、实验结果与数据处理1.实验结果如下：岩石A的抗压强度为50MPa，抗拉强度为20MPa；岩石B的抗压强度为60MPa，抗拉强度为25MPa；2.根据实验数据计算出以下结果：岩石A的泊松比为0.25，索氏模量为20GPa；岩石B的泊松比为0.28，索氏模量为22GPa。
五、数据分析与讨论1.根据实验结果可以看出，岩石B相比于岩石A具有更高的抗压强度和抗拉强度，说明岩石B的结构更密实，抗性更大；2.岩石的泊松比反映了岩石的柔韧性和变形能力，泊松比越小，岩石的柔韧性越好；3.索氏模量是衡量岩石的弹性模量的指标，模量越大，岩石的刚性越好。
六、结论通过本次实验，我们对岩石的力学性质进行了测试，并得出以下结论：1.岩石B的抗压强度和抗拉强度均高于岩石A；2.岩石B相比于岩石A的泊松比更大，说明岩石B的柔韧性较差；3.岩石B的索氏模量较大，表明岩石B的刚性较好。
七、实验中存在的问题及改进方案1.在实验中，可能由于样本的不完全均质性，导致测试结果的误差较大。
可以尽量选取均质性好的样本进行测试，或者进行多次实验取平均值；2.实验中的仪器精度可能会影响测试结果的准确性，可以选择更高精度的仪器进行测试。
八、实验心得通过本次实验，我对岩石的力学性质有了更深入的了解。
岩石的力学性质对于土木工程，尤其是岩土工程的设计和施工具有重要意义。
希望能进一步学习和研究岩石力学，为工程实践提供可靠的理论依据。
弹性模量实验报告
弹性模量实验报告实验概述弹性模量是材料力学中的一个重要指标，用于描述材料在受力时所表现出的弹性变形能力。
本次实验旨在通过测量实验材料在受压力时的弹性变形程度，来计算其弹性模量。
实验器材和材料本次实验所使用的器材有压力计、尺子、材料试样和载荷机器等。
实验步骤1. 将试样材料放置在载荷机器上，并较为平稳地施加一定的压力；2. 记录当前压力值，并使用尺子测量试样在压力下的长度；3. 持续施加压力，每隔一段时间重复测量当前压力值和试样长度；4. 记录试样在不同压力下的长度变化情况。
实验结果和分析通过实验数据的处理，我们得出了试样在受压力时的长度变化表格。
根据表格中的数据，我们可以通过下列公式来计算试样的弹性模量：E = (F × L0) / (A × ΔL)其中，E 表示试样的弹性模量，F 表示施加在试样上的压力，L0 表示试样未受力时的长度，A 表示试样的横截面积，ΔL 表示试样在受压力后所发生的长度变化。
通过计算我们得出了试样的弹性模量，当然在实际应用中，也可根据需要计算所需弹性模量的具体数值。
实验结果的精确性和可靠性是本次实验的关键之一。
因此，在实验过程中需要我们注意以下事项：1. 测量试样长度时，需要使用比较准确的尺子，并在读数时尽量避免视觉偏差；2. 在施加压力时，我们需要确保载荷机器施加的压力均匀且稳定，以减少试样发生过度变形或破坏的可能性；3. 在实验数据处理时，需要对数据进行有效分类和筛选，以排除一些异常值或错误数据对试样弹性模量计算的影响。
总结通过本次实验，我们了解了弹性模量的概念和计算方法，并通过实验得到了试样的弹性模量数据。
这对于我们在工程技术和科学研究中的材料选择和设计等方面，都有着很重要的指导和参考作用。
同时，我们也需要在实践中不断提高实验方法和数据处理的准确性和可靠性，从而更好地发挥实验的价值和意义。
岩体现场弹性模量钻孔测定法
2.将12个扁园形活塞改为5个园形活塞,它 们全 部位于承压块区段内,从而避免了纵向弯曲影响。 外边的两个活塞加低压回路兼作回程活塞,缩短了 仪器的总长,但加压区长度L与直径D之比仍大于古 德曼千斤顶的L/D值。 3.两个位移传感器安装在中部,接近于最大位移部 位, 即使承压块有纵向弯曲也不会对测量结果产 生影响。
Meyer和Mcvey 1974年用E=68.95GPa,υ=0.332的铝块对古 德曼千斤顶做了标定试验,实测结果Ecalc=23.79GPa,两者 相差三倍。1976年Heuze和Salem通过三维分析计算，证实 这一差异是由承压板的弯曲引起的。同年,Hustrulid重新 计算发现Goodman在1968年的一篇论文中k(υ)的计算是错 误的,正确值应为T*,他同时还计算了T*与真实接触角的关 系,Mcvey试验中的真实接触角β可能是3.5°-8.5°(当应 力为6.9-62.1MPa时)。1981年Shuri详细研究了接触问题。 他提供的图表表明,如果要求在28MPa的压力时达到全接触, 对于E=13.79GPa的岩石,钻孔直径应为75.895－76.708mm, 而当E=68.95GPa时,则钻孔直径应为75.895一76.327mm,可 见对钻孔的要求是相当高的。1982年Swolfs用铝、镁、铜 三种金属块做了标定试验,进一步证实了上述问题的存在。
核岛直径约为40m,设计要求了解3倍直径以内即 深120m内岩体的上述力学参数。开挖勘探洞并进行 现场岩石力学试验是不允许的。1984年,法国 MECASOL土力学咨询公司在确定我国一核核岛地 基杨氏模量时,通过多项室内和现场试验综合确定这 一参数。室内试验包括:无侧限压缩试验,以确定岩 块抗压强度、静弹性模量及泊松比;动三轴试验确定 岩块动弹性模量,声波波速测试,并计算弹性模量和 泊松比。现场试验包括钻孔弹模(Goodman Jack )试 验,声波测井,人工爆破地震法试验。全部测试结果 由图2表示,荷载或振源频率用对数坐标。最终选用 杨氏模量时只根据Goodman Jack及地震法跨孔试验 结果,用内插法确定。
岩石力学实验报告
湖南工业大学岩石力学实验报告
班级:
学号:
姓名:
日期:
成绩:
四、岩石单轴压缩及变形试验（综合）
一、试验目的: 二、设备名称:
三、试验步骤: 1.测定岩石试件的尺寸； 2.贴应变片…… 3.…… 4、…… 5、……
1、 四、成果整理和计算: 按下式计算岩石密度: V
M =
ρ 式中: (── 为试样的密度, g/cm3 ；
M ── 为试样的质量, g ； V ── 试件体积,cm 3
2、 计算过程:
按下式计算岩石抗压强度、弹性模量和泊松比:
⑴ 岩石抗压强度计算公式:
σ = P / A
式中: (── 单轴抗压强度, MPa ； P ──岩石试件最大破坏载荷, N ； A ──试件受压面积, mm2 ⑵ 岩石弹性模量、泊松比计算公式: E = σc(50) / εh(50) μ = |εd (50) / εh(50) | 式中: E ── 试件弹性模量, GPa ；
(c(50) ── 试件单轴抗压强度的50(, MPa ；
εh(50) 、εd(50) ── 分别为σc(50) 处对应的轴向压缩应变和径向拉伸应变；
μ── 泊松比。
3、 计算过程:
4、 计算结果见表4-1。
表4-1 岩石单轴压缩及变形试验记录表
根据岩石变形数据绘制应力与应变关系曲线: 下图
注：在坐标纸上画应力与应变关系曲线图要标清图号, 各个坐标的单位、名称等。
左图 应力与应变关系曲线图（该图在
坐标纸上绘制）
5、 岩石应力应
变数据记录见表4-2
表4-2 岩石应力应变数据记录表。
弹性模量的测量实验报告
弹性模量的测量实验报告一、实验目的1、学习用光杠杆法测量金属丝的弹性模量。
2、掌握光杠杆测量微小长度变化的原理和方法。
3、学会使用望远镜和标尺测量微小长度变化。
4、培养实验数据处理和误差分析的能力。
二、实验原理弹性模量是描述材料在弹性范围内抵抗形变能力的物理量。
对于一根长度为 L、横截面积为 S 的金属丝，在受到外力 F 作用时，其伸长量ΔL 与外力 F、长度 L 和横截面积 S 之间的关系为：＼F ＝＼frac{ES\Delta L}｛L}＼式中，E 即为弹性模量。
本实验采用光杠杆法测量微小长度变化ΔL。
光杠杆是一个由平面镜和支脚组成的装置，其结构如图 1 所示。
当金属丝伸长ΔL 时，光杠杆的后脚随之下降ΔL，而前脚则绕支点转动一个角度θ。
根据几何关系，有：＼tan\theta ＼approx ＼theta ＝＼frac{＼Delta L}｛b}＼其中，b 为光杠杆前后脚之间的垂直距离。
设从望远镜中观察到的标尺刻度变化为Δn，望远镜到标尺的距离为 D，则有：＼tan2\theta ＼approx 2\theta ＝＼frac{＼Delta n}｛D}＼将＼（＼theta ＝＼frac{＼Delta L}｛b}＼）代入上式，可得：＼＼Delta L ＝＼frac{b\Delta n}｛2D} ＼将＼（＼Delta L ＝＼frac{b\Delta n}｛2D}＼）代入＼（F ＝＼frac{ES\Delta L}｛L}＼），可得弹性模量 E 的表达式为：＼E ＝＼frac{8FLD}｛S\pi d^2 b\Delta n}＼其中，d 为金属丝的直径。
三、实验仪器1、弹性模量测量仪：包括支架、金属丝、砝码、光杠杆等。
2、望远镜和标尺：用于测量光杠杆反射的标尺刻度变化。
3、螺旋测微器：用于测量金属丝的直径。
4、游标卡尺：用于测量光杠杆前后脚之间的垂直距离 b。
5、砝码若干。
四、实验步骤1、调节仪器调节望远镜：使望远镜与标尺等高，且望远镜的光轴与标尺垂直。
弹性模量的测定(共振法)
实验5 弹性模量的测定〔共振法〕【实验目的】1.用支撑法测定金属材料的弹性模量。
2.学习综合应用物理仪器的才能。
【实验内容】1.连接线路。
2.测量各被测样品的长度、直径〔在不同部位测3次取平均值〕及质量〔见实验卡片〕不同样品各测一次。
3.测量样品的弯曲振动基频频率。
理论上，样品做基频共振时，支撑点应置于节点处，即支撑点应置于距棒的两端面分别为0.224L和0.776L处。
但是，在这种情况下，棒的振动无法激发。
欲激发棒的振动，支撑点必须分开节点位置。
这样，又与理论条件不一致，势必产生系统误差。
故实验上采用下述方法测定棒的弯曲振动基频频率：在基频节点处正负30mm范围内同时改变两支撑点位置，每隔5mm测一次共振频率，画共振频率与支撑点位置关系曲线。
由图可确定节点位置的基频共振频率。
钢棒共振频率在800---900HZ附近，铜棒的共振频率在700---800HZ附近。
【数据处理】1.由各样品的L，m，d值，按实验内容要求设计实验表格。
实验卡片上给出的相关数据：铜棒：M=(75.50±0.03)g d=(7.98±0.02)mm不锈钢棒：M=(39.20±0.03)g d=(6.00±0.02)mm支撑点距钢棒两端面的间隔为x处的共振频率f=846.06Hz.2.画铜棒的f-x曲线，并确定铜棒在节点位置的共振频率，分别计算铜棒和钢棒的杨氏模量E值及其百分误差η。
：3241.6067L mE fd=理论值：铜棒为110.910pa⨯钢棒为112.010pa⨯铜棒的f-x 曲线如下：BAx/cm由图可知铜棒基频f 0=7Hz()()3232104318.221075.50101.6067706.909.04107.9810E pa ---⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯铜1110110.9109.0410100%0.44%0.910E E E η-⨯-⨯==⨯=⨯理铜理 ()()3232114318.001039.20101.6067846.06 2.03106.0010E pa ---⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯钢1111112.010 2.0310100% 1.5%2.010E E E η-⨯-⨯==⨯=⨯理钢理【数据采集】〔1〕铜棒长度L/cm:支撑点距钢棒两端面的间隔为x处的共振频率fHz.〔〔〔4〕铜棒长度L/cm:支撑点距钢棒两端面的间隔为x处的共振频率f=843.51Hz.。
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岩石弹性模量测定实验
指导书
黄冬梅
适用专业：采矿工程、安全工程等
山东科技大学资矿业与安全工程学院
2014年 11 月
前言
岩石在狭义上说来包括岩块和岩体，岩块一般是指从岩体中取出的、尺寸不大的岩石。
它由一种（如石英岩、大理岩等）或几种（如花岗岩、玄武岩等）矿物组成，具有相对的均匀性。
由于尺寸较小而在其中不可能有大的地质构造的影响。
实验室试验的试件是岩块的一种。
岩体是指工程实际中较大范围的岩石。
它可由一种或几种岩石组成，并可能为岩脉或裂隙充填物所侵入，包括地质构造作用的明显影响，并为结构面(层面、节理、裂隙等)所切割。
实验室内岩块和工程现场岩体均属于岩石，它们是两个既有相互联系又有不同的概念，二者的力学性质有相互关系但不能直接代用。
室内煤岩力学试验采用的是尺寸很小的岩块，采矿工程实际中考虑的对象是煤岩体。
一般的，由于现场岩体试验复杂、费用高，人们很少进行，只是在室内进行小块的煤岩进行力学参数测试，将其结果运用到工程中去。
因而对煤岩试块和现场煤岩体的力学性质（主要是强度）间关系的研究很有实际意义。
弹性模量测定实验是采矿相关专业岩石力学实验课程中必不可少的组成部分，学生通过实验验证和推导理论知识，又用理论知识解释和分析实验结果，以达到巩固理论知识和掌握实验方法的目的。
指导书从实验目的、原理、仪器设备、方法步骤、注意事项、结果整理等方面对实验进行了介绍，并提出了要求，旨在让学生掌握力学实验的基本知识、技能和方法，培养学生的动手能力和分析、解决问题的能力，增强学生开拓创新的意识。
岩石弹性模量测定试验
一、实验目的
了解测定模型材料的弹性模量，绘制全应力应变曲线图；
二、实验内容
通过单轴压缩实验获取岩石试件的全应力应变曲线图和弹性模量。
三、实验条件
（1）实验地点与场地：MTS岩石伺服实验室（资源与环境工程学院119）。
（2）实验设备与耗材：岛津AG-X250电子万能试验机、电阻应变仪、万用表、25瓦电烙铁、镊子、游标卡尺、直角尺、塑料梁或岩石试件或金属钢条试件，温度补偿块、应变片、测量导线若干。
（3）专用计算机软件：数据采集与处理软件。
（4）实验耗材：电阻应变片、焊锡、松香、胶带、砂纸、501或502粘结剂、凡士林、酒精。
四、实验原理与实验方法
（1）试样制备
1）试件规格：试件应是整齐的园柱体，直径约为50mm，高径比为2.0～3.0;
2）试件数量：每组试件应不少于3块，取其平均值作为单轴抗压强度；
3）试件加工精度：试件端面磨平度小于0.02mm；轴线垂度不超过0.001弧度；侧面不平度小于0.3mm；
4）试件含水状态：试件保存期不超过30天，应尽可能保持天然含水量。
（2）试样描述
测定前核对岩石名称及其编号。
对试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描述并填入记录表内。
（3）检查试件加工精度，量测试件尺寸
试件加工精度用专门的水平检测台检查。
试件直径应在其高度的中部两个互相垂直的方向分别测量，取其平均值，填入记录表内。
（4）试件加载
开动压力机，使其处于可用状态。
将试件置于压力机承压板中心，使试件上下面受力均匀，以每秒0.5～1MPa的速度加载直至破坏。
记录破坏荷载，并对破坏后的试件进行描述。
五、实验要求与实验结果
1、实验要求
（1）实验预习
在实验前每位同学都需要充分预习相关知识和实验指导书的内容，并写好预习报告，在预习报告中要写出实验目的、要求，需要用到的仪器设备、物品资料以及简要的实验步骤，形成一个操作提纲。
对实验中的安全注意事项及可能出现的现象等做到心中有数。
（2）实验记录
实验过程中积极动手、认真按照实验指导步骤进行操作并对实验因素和结果进行详细记录。
2、实验结果
（1）绘制全应力应变曲线图。
（2）计算试件的弹性模量E
本实验计算平均弹性模量，即由轴向应力应变曲线上近似直线区段的平均斜率确定。
i
E εσ
∆∆=
六、实验报告
实验报告按统一格式提交，具体见附件。
实验日期： 年 月
日。