岩石力学实验-岩石剪切强度试验
岩石弱面抗剪强度实验方案
岩石1. 实验目的和方法本实验是采用弱面剪切实验来测定岩石弱面的抗剪强度参数。
2. 仪器设备（1）制备试样设备：模具，灰铲，捣棒等。
（2）岩石弱面直剪仪，包括法向恒压和剪切向加载设备。
（3）测量、记录设备，包括游标卡尺、测量法向和剪切位移的测微表或位移传感器、函数记录仪等。
3. 原材料岩石采用的是做完岩石抗剪及密度测定实验的50*50*50岩石式样，包含弱风化，中风化，全风化花岗岩和板岩。
4. 试验步骤（1）将试样置于岩石弱面直剪仪上，安装测法向和剪切向位移的仪表。
（2）选择法向应力，除充填夹泥的结构面试验外，一般应大于或等于设计应力，对于充填夹泥的结构面试验，法向应力的选择，以不挤出夹泥为原则。
（3）按试验要求施加第一级法向应力，剪断捆绑试样的绳索，当法向应力达到一预定的值后，再施加剪力向载荷，并注意剪切过程中通过伺服系统控制法向应力的恒定和稳定性。
（4）控制剪力向载荷的加载速度，试样相对位移每分钟不超过2mm ，每位移0.2～0.5mm 记录一次相应的剪应力值和法向位移量（如用位移传感器、函数记录仪等可连续记录），当随剪位移增加而剪应力降至近似某一常数值时（或剪力向总位移量超过15～20mm 时），本次摩擦即可停止。
（5）先卸掉剪力向载荷，再卸掉法向力载荷，推试样复原位，施加第二级法向应力， 开始第二次摩擦。
一般情况下，法向应力需施加3～5 级，每变一次法向应力，进行一次 摩擦。
（6）摩擦完毕，拆除仪表，取出试样测量其摩擦面积，测定剪切面的起伏差。
5. 结果整理（1）按下式计算各级法向载荷下的法向应力和剪应力A P =σAQ =τ式中：P ——作用于剪切面上的总法向载荷（含施加的载荷，设备、试样重量）（N ）； s ——作用于剪切面上的法向应力（MPa ）； A ——剪切面积（mm 2）；t ——作用于剪切面上的剪向应力（MPa）；Q——作用于剪切面上的剪切载荷（Ｎ）。
（２）绘制各法向应力下的剪应力与剪位移（τ～D）关系曲线，根据（τ～D）曲线取每次摩擦的峰值做剪应力与法向应力（τ～σ）关系曲线，从而图解求的岩石弱面的摩擦角ϕ，粘聚力Ｃ。
大庆研究院剪切实验标准
大庆研究院剪切实验标准一、引言大庆研究院是我国石油勘探开发的重要基地，肩负着为国家能源安全保障提供技术支持的重要使命。
在大庆研究院的众多研究成果中，剪切实验标准发挥着重要作用。
本文将对大庆研究院剪切实验标准进行详细解读，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
二、大庆研究院剪切实验的标准概述1.实验目的大庆研究院剪切实验的主要目的是研究岩石在不同应力条件下的力学性质和破裂特征。
通过实验，可以为石油勘探、地质研究、工程设计等领域提供科学依据。
2.实验方法大庆研究院剪切实验采用伺服控制万能试验机进行，试验过程中对岩石样品施加垂直和水平两个方向的应力，以模拟实际地质条件。
在实验过程中，通过高精度传感器实时监测应力变化和位移情况，确保实验数据的准确性。
3.实验参数大庆研究院剪切实验的主要参数包括：岩石样品尺寸、试验温度、应力水平、加载速率等。
根据实验需求，可以选择不同的参数进行组合，以满足不同研究目的。
三、大庆研究院剪切实验的应用1.石油行业大庆研究院剪切实验成果为石油勘探提供了重要依据。
通过对岩石的力学性质和破裂特征研究，有助于评估油气藏储层岩石的储层性能和产能潜力，为油气井开发方案的制定提供支持。
2.地质勘探剪切实验成果有助于深入了解地质构造、地应力分布规律，为地质灾害防治和地质工程设计提供科学依据。
3.建筑工程大庆研究院剪切实验成果可为建筑工程提供岩石力学参数，有助于优化工程设计和施工方案，提高工程安全性。
四、实验成果与分析1.实验数据处理实验结束后，对采集到的数据进行整理和分析，包括应力-应变曲线、破裂强度、弹性模量等参数的计算。
2.实验结果解读根据实验数据分析，可以揭示岩石在不同应力条件下的破裂规律、力学性质变化等特点。
这对于理解油气藏储层岩石的流体运移规律、地质灾害防治等方面具有重要意义。
3.实验意义大庆研究院剪切实验为我国石油、地质、建筑工程等领域提供了宝贵的实验数据和技术支持，对于推动我国能源安全保障和地质灾害防治工作具有重要意义。
岩石力学实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景与目的岩石力学是研究岩石在受力作用下的力学性质及其与工程结构相互作用的科学。
随着我国基础设施建设、资源开发和环境保护等领域的快速发展，岩石力学的研究显得尤为重要。
本次实验旨在通过岩石力学实验，了解岩石的基本力学性质，掌握岩石力学实验方法，为今后在实际工程中应用岩石力学知识打下基础。
二、实验内容与方法本次实验主要包括以下内容：1. 岩石单轴压缩实验：测定岩石的抗压强度、弹性模量、泊松比等基本力学参数。
2. 岩石三轴压缩实验：研究岩石在不同围压条件下的力学性质，包括抗压强度、弹性模量、泊松比等。
3. 岩石剪切实验：测定岩石的剪切强度、内摩擦角等剪切力学参数。
4. 岩石动力实验：研究岩石在不同动载条件下的力学性质，包括动抗压强度、动剪切强度等。
实验方法主要包括以下几种：1. 实验准备：选取实验岩石样品，进行加工、制备实验试样，安装实验设备，调试实验仪器。
2. 实验实施：按照实验方案，对岩石试样进行加载，记录实验数据。
3. 数据处理与分析：对实验数据进行整理、计算、分析，得出实验结论。
三、实验结果与分析1. 岩石单轴压缩实验本次实验选取了花岗岩、石灰岩、砂岩等不同岩石样品，进行了单轴压缩实验。
实验结果表明，不同岩石的抗压强度差异较大，花岗岩的抗压强度最高，砂岩的抗压强度最低。
同时，实验结果还表明，岩石的弹性模量和泊松比与抗压强度存在一定的相关性。
2. 岩石三轴压缩实验实验结果表明，岩石在三轴压缩条件下的抗压强度高于单轴压缩条件下的抗压强度，说明围压对岩石的抗压强度有显著影响。
此外，实验结果还表明，岩石的弹性模量和泊松比在三轴压缩条件下也发生了变化，但变化幅度较小。
3. 岩石剪切实验实验结果表明，岩石的剪切强度与抗压强度之间存在一定的关系，剪切强度通常低于抗压强度。
此外，实验结果还表明，岩石的内摩擦角与剪切强度存在一定的相关性。
4. 岩石动力实验实验结果表明，岩石在动载条件下的抗压强度和剪切强度均低于静载条件下的抗压强度和剪切强度。
新版岩石力学性质试验指导书-新版.pdf
（ 5）在施加载荷的过程中，由数据采集系统同步记录各级应力及其相应的纵向和横向
应变值。 为了绘制应力 ~应变关系曲线， 记录的数据应尽可能多一些， 通常不少于 10 组数据。
岩石力学性质实验指导书
（ 6）描述试样的破坏形式，并记下与试验有关的的情况。பைடு நூலகம்验记录格式见表
2-1 。
2.6 试验成果整理和计算 2.6.1 计算各级应力下的应变值
试验结果按表 1-1 记录。
mm 2）。
表 1-1
岩石单轴抗压强度试验记录表
工程名称 ______________
试验时间 _____年 ___月 ___日
试样尺 寸
最大破坏 单轴抗压
岩石名称 试样编号 受力方向 含水状态 直 径 高 度 横截面积 载 荷 强 度 备 注
(mm)
(mm)
(mm2 )
（也可试验前将
图 3 岩石压缩应力应变关系曲线
2.6.2 计算弹性模量和泊松比 （ 1）在纵向应变曲线上，做通过原点与应力相当于
50%抗压强度处的应变点的连线，
其斜率即为所求的弹性模量（或称割线模量） 。
E50
50
h50
式中： E50 ——弹性模量（ MPa）；
50 ——相当于 50%抗压强度的应力值（ MPa）；
（ 1）分别将纵向、横向各二片的数值进行平均，求得纵向、横向应变， 二片串联，直接测得纵向、横向应变值） 。
（ 2）用下式计算体积应变值：
v
h 2d
式中： v ——某一应力下的体积应变值；
h ——某一应力下的纵向应变值；
d ——某一应力下的横向应变值。 （ 3）绘制应力～应变曲线图，如图 3 所示。
允许采用非标准试样，但高径比必须保持 =2:1～ 2.5:1。
3.2.4 岩石的抗剪强度(下)
三轴压缩试验 （限制性的抗压强度试验）
材料试验机 σ1
施加的应力
σ2 千斤顶
σ3 σ2
σ3 σ1>σ2>σ3
真三轴加载试验
1
2
Hale Waihona Puke 4856
3
7
1——施加垂直压力；2——侧压力液体出口/排气口； 3——侧压力液体出口；4——密封设备；5——压力室 ；6——侧压力；7——球状底座；8——岩石试件
在平硐或坑道中进行，采用双千斤顶法，从铅直向和水平向进行加力。
现场岩体抗剪试验装置
平推法 斜推法
P, T
A
A
P T sin AA
T cos A
剪应力与水平位移关系曲线
岩体三轴强度试验装置
定义
大型岩体三轴强度试验是采用同直剪试验一样的方 法制备试件； 垂直荷载是用扁千斤顶通过传力柱传到上部围岩产 生的反力供给； 侧向荷载分别由x轴、y轴上的两对扁千斤顶组产生。
常规（假）三轴试验
D H
试验步骤
1.先将试件施加侧压力σ3； 2.逐渐增加垂直压力p； 3.试件破坏，得到大主应力σ1，即获破坏应力圆； 4.改变侧压力σ3，获得对应的σ1，和破坏应力圆；
绘制试验对应σ’1和σ’3的应力圆（或称莫尔圆），以及这些应力圆的包绚线， 即求得岩石的抗剪强度曲线。
φ c
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岩体的抗剪强度比室 内岩块的强度低很多
岩石三轴强度实验细则
试验五 岩石三轴剪切强度试验（一）目的与意义测定在有限侧压条件下，岩石根据强度及变形特征，并借助三轴实验，结合抗拉，抗压实验结果，确定岩石的极限应力圆包络线（强度包络线）。
（二）定义 是指岩石在三向应力作用下，抵抗破坏的能力。
岩石三轴试验是将岩石样品放在三向应力状态下的压力室内，测其强度和变形，通过试验可确定岩石的强度包络线，并计算出内聚力c 和内摩擦系数。
（三）基本原理岩石室内三轴实验是在三向应力状态下测定和研究岩石试件强度及变形特征的一种室内实验。
本实验是在13δδδ<=条件下进行的，即为常规三轴实验。
（一）设备与材料1． 实验设备：（1）岩石三轴应力实验机；（2）压力室；（3）油泵；（4）岩石钻样机；（5）岩石切样机；（6）岩石磨平机2． 实验材料：（1）液压油；（2）游标卡尺；（3）乳胶膜；（4）三角尺；（5）量角器；（6）活扳子；（7）螺丝刀；（8）记号笔；（9）钳子；（10）记录纸；（11）标准岩石样品50×100mm ；（12）胶布；（13）电笔。
三轴试验：1、真三轴：1σ>2σ>3σ;2、假三轴（常规三轴）：1σ>2σ＝3σ，等围压。
岩石三轴试验机是在普通压力机上装配成符合技术要求的三轴压力室，压力室必需有保持侧压力稳定的稳压装置。
（二）试验步骤岩石三轴试验机是在普通压力机上装配成符合技术要求的三轴压力室，压力室必须有保持侧压力稳定的稳压装置。
1．三轴试验样品数量不少于5块，不同围压1块；加工精度，测量试件尺寸：1）尺寸：（1）圆柱体试件直径Φ48~54mm ，高100mm ；（2）试件直径与高度，或边长之比为1：2.00~2.50。
2）精度：（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。
2 ．测量好试件尺寸后，用耐油橡胶或乳胶质保护套，能有效防止油液与样品接触。
室内岩石试验(直剪)
二、仪器设备
——携带式岩石力学多功能试验仪
二、仪器设备
主要技术指标 外形尺寸：高63㎝，长
70㎝，宽38㎝；重量：包 括各种配件约300Kg；
垂直油缸： 最大出力500KN， 水平油缸： 最大出力300KN， 压力表：分别适于硬岩、
软岩的大、小两个量程压 力表，小量程压力表配置 有控制开关。
二、仪器设备
用于现场（无需交流电） 进行以下八项试验项目： ⑴、岩石变形试验； ⑵、岩石抗压强度试验； ⑶、岩石抗拉强度试验；
轴向荷载千斤顶
试件
二、仪器设备
⑷．岩石点荷载强度试验。
锥头与底 座
岩石点荷载仪试验
二、仪器设备
⑸、完整岩石直剪试验（可
作六种规格试件，适于国内钻 机的中～小不同直径岩芯和 5cm×5cm直方柱体）；
下滑力：
G sin α
斜坡岩体的稳定性系数为：
K
G cos α × tgφ + c × l ≥1 G sin α
五、试验中应注意的几个问题
1、剪切方向的确定： 试样受剪切方向应 与工程岩体受力方向一 致。在现场取样时，一 定要标注每个取样点的 工程位置，根据岩体的 受力方向确定每组试件 的剪切方向。
三、操作步骤
1.不规则形状体试样（箭头标示剪切方向） 2.剪切开缝条（1cm） 3.制样盒内壁板 4.拟剪切面（高出样盒边框面0.5cm） 5.制样盒边框面 6.混凝土
三、操作步骤
——浇铸方法
制样模具 模具内侧上油
三、操作步骤
水泥、砂浆
三、操作步骤
铁丝
量测水泥、 砂浆的厚度
水泥、砂浆加筋
三、操作步骤
四、成果整理
最小二乘法： Y——τp；X——σ：
岩石力学参数测量与分析方法
岩石力学参数测量与分析方法引言岩石作为地球上最常见的固体物质之一，在地质、矿产资源开发以及工程建设中起着至关重要的作用。
了解岩石的力学性质和参数，对于地质灾害的预测和工程设计的可靠性具有重要意义。
本文将介绍一些常用的岩石力学参数测量与分析的方法，为相关领域的研究人员和工程师提供参考。
一、应力-应变曲线的测量与分析方法应力-应变曲线是描述岩石在外力作用下的变形行为的重要参数。
常用的测量方法包括压力试验、拉伸试验、剪切试验等。
其中，剪切试验是一种常用的测量岩石力学参数的方法。
在剪切试验中，通过施加一个水平剪切力和一个垂直压力，测量岩石样本在剪切力下的变形情况。
然后，根据变形和应力之间的关系，可以得到应力-应变曲线。
曲线的形状和斜率可以反映岩石的强度和变形能力。
二、弹性模量的测量与分析方法弹性模量是岩石力学中最基本的参数之一，它描述了岩石对外力作用下的弹性变形能力。
常用的测量方法包括静力弹性模量测定和动力弹性模量测定。
静力弹性模量测定方法主要是通过施加不同大小的压力或拉伸力，测量岩石样本的应力和应变关系，得到弹性模量。
而动力弹性模量测定方法主要是通过地震波传播的速度和岩石的密度来计算弹性模量。
三、抗压强度的测量与分析方法抗压强度是岩石力学中评价岩石抵抗外力压缩的能力的重要参数。
传统的抗压强度测量方法是在实验室中进行压力试验。
在压力试验中，岩石样本被垂直施加压力，然后记录岩石破裂的压力值。
除了传统方法外，近年来还出现了一些新的测量方法，如非接触式测量方法和声波测量方法。
这些方法不仅提高了测量的准确性，还能够在线实时监测岩石的抗压强度。
四、剪切强度的测量与分析方法剪切强度是岩石力学中评价岩石抵抗剪切破坏的能力的重要参数。
常用的剪切强度测量方法包括剪切试验和直剪试验。
剪切试验是一种常用的测量剪切强度的方法。
在剪切试验中，岩石样本在剪切力的作用下发生破坏，通过记录岩石破坏的剪切力值和剪切位移，可以计算剪切强度。
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实验七、岩石抗剪强度的测定
一、实验目的
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办法
二、实验仪器及工具
（一）设备
1、材料实验机
2、变角剪切夹具
（二）量具
游标卡尺
三、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。
四、实验步骤
1、核对岩石名称和岩样编号，描述试件颜色、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；
2、在45o~65o范围内选择3个或5个以上剪切角度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；
4、估算试样最大破坏载荷P max，满足0.2P0<P max<0.8P0（P0为试验机加载最大值）；
5、调整材料试验机度盘指针为零，使材料试验机处于工作状态；
6、夹具与试件调整好后，以0.5~1.0MPa/s的速度加载直至破坏；
7、对试件破坏情况进行描述或摄影。
五、实验内容
1、学会材料实验机的操作方法及变角剪切模具的使用方法；
2、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。
六、实验注意事项
1、记录岩石试件的完整状态及加工精度；
2、选择合适的材料实验机或度盘值；
3、选择合适的倾角α。
α<40o时试件可能因在过大的σ作用下，不按预定的剪切面破坏，呈现单向压缩时破坏现象。
α>65o时可能引起拉应力，
使试块呈现拉伸破坏； 4、选择合适的加载速率
七、实验现象及数据记录、处理
1、当倾角α=40o 时，取试样一做剪切强度试验： 试样一厚度：71.77mm 试样一宽度：72.59mm 试样一长度：72.89mm 试件所受试验力开始至时间破坏过程受力图：
试件剪断破坏载荷为86.59KN ；试件剪切破坏后的情况：
2、当倾角α=50o 时，取试样二做剪切强度试验：
试样二尺寸大小如下： 试样二厚度：71.10mm 试样二宽度：72.74mm
试样二长度：71.25mm
10000
2000030000400005000060000700008000090000100000172143214285356427498569640711782853924995106611371208127913501421149215631634170517761847
岩石剪切强度（试样一）
试验力(N)
位移(mm)
试件剪断破坏载荷为73.02KN ；试件剪切破坏后的情况：
o 试样三厚度：71.55mm 试样三宽度：71.14mm 试样三长度：71.81mm 试件所受试验力开始至时间破坏过程受力图：
10000
2000030000400005000060000700008000014283124165206247288329370411452493534575616657698739780821862903944985102610671108
岩石剪切强度（试样二）
试验力(N)
位移(mm)
试件剪断破坏载荷为63.02KN；试件剪切破坏后的情况：
八、心得体会
通过此次实验，让我加深了对煤岩剪切强度试验的认识，学会了怎样测定煤岩的剪切强度，在测量环节充分认识到，做实验要时刻保持科学严谨的态度，稍有差错就有可能导致误差增大从而导致实验失败。