实验一 岩石单轴抗压试验
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50mm，允许变化范围为48～54mm，高度为100mm，允许变化范围为95～105mm。
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
1、钻石机、切石机、磨石机或其他制样设备。 2、测量平台、角尺、放大镜、游标卡尺。 3、压力机，应满足下列要求：
(1)压力机应能连续加载且没有冲击，并具有足够的吨位，使能在总吨位的10%—90%之间进行试验。 (2)压力机的承压板，必须具有足够的刚度，其中之一须具有球形座，板面须平整光滑。
(3)承压板的直径应不小于试样直径，且也不宜大于试样直径的两倍。如压力机承压板尺寸大于试样尺寸两部以上时，需在试样上下两端加辅助承压板。辅助承压板的刚度和平整度应满足压力机承压板的要求。
(4)压力机的校正与检验，应符合国家计量标准的规定。
五、试验程序
1、根据所要求的试样状态准备试样。
2、将试样置于压力机承压板中心，调整有球形座的承压板，使试样均匀受载。 3、以每秒0.5～1.0MPa/s的加载速度加荷，直到试样破坏为止，并记录最大破坏载荷及加荷过程中出
现的现象。
4、描述试样的破坏形态，并记下有关情况。
六、成果整理和计算
1、试验记录填于表1-1：
表1-1 岩石单轴抗压强度试验原始记录表
项目编号 仪器编号 试验日期 试样尺寸 岩石含水受力名称 状态 方向 试样 编号 直径 (mm) 高度 (mm) 试件描述 试验者 计算者 校核者
2、按下式计算岩石的单轴抗压强度：
式中：Rc 岩石单轴抗压强度，MPa； P 最大破坏载荷，N；
2
A 垂直于加载方向的试样横截面积，mm。 3、计算值取3位有效数据。
最大破抗压强度/MPa 备注 横截面积 坏荷载 单块 平均值 2(kN) (mm) 七、实验报告
提交实验报告，报告采用石家庄铁道大学实验报告用纸书写，需注明学号、姓名、班级。
实验二 岩石抗拉强度试验（劈裂法)
一、实验目的：
测定岩石的单轴抗拉强度 。试样在纵向力作用下出现拉伸破坏时，单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗拉强度，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。
劈裂法实验是测定岩石抗拉强度的方法之一。该法是在圆柱体试样的直径方向上，施加相对的线形荷载，使之沿试样直径方向破坏的实验。
本实验方法可测得各种含水状态下试样的抗拉强度。 本次实验主要测天然状态下试样的抗拉强度。
二、试样制备：
劈裂试验适用于能制成规则试件的各类岩石，试件可用岩心或岩块加工制成。一般采用直径为48～54mm，高度为直径的0.5倍，并大于岩石最大颗粒的10倍的圆柱体试件。每组试件制备不少于3块。
试件制备的精度应満足如下要求：
（1）沿试件高度，直径的误差不超过0.3mm；
（2）试件两端面不平行度误差，最大不超过0.05mm； （3）端面应垂直于轴线，最大偏差不超过0.25°；
三、试样尺寸测量及描述：
量测试样的直径、高度，并划出加荷中线。 试件描述内容：
（1）岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等；
（2）加荷方向与岩石试件内层理、节理、裂隙的关系及试件加工中出现的问题； （3）含水状态。
四、主要仪器设备：
同实验一。
五、试验程序：
1、根据所要求的试样状态准备试样。 2、通过试件直径的两端，沿轴线方向划两条相互平行的加载基线。将两根垫条沿加载基线固定在试件两端。
3、将试样置于压力机承压板中心，调整有球形座的承压板，使试样均匀受载，并使垫条与试件在同一加荷轴线上。
4、以每秒0.5～1.0MPa/s的加载速度加荷，直到试样破坏为止，并记录最大破坏载荷及加荷过程中出现的现象。
5、描述试样的破坏形状，并记下有关情况。
六、成果整理和计算：
实验记录填于表2-1：
表2-1 岩石抗拉强度试验(劈裂法)原始记录表
项目编号 仪器编号 试验日期 试样尺寸/mm 岩石 含水 受力 试样 名称 状态 方向 编号 抗拉强度/MPa 破坏 荷载 备注 试样直径d 试样高度h (kN) 单块 平均值 试 件 描 述 试验者 计算者 校核者
2、按下式计算岩石的单轴抗拉强度：
式中： 岩石单轴抗拉强度，MPa；
P 最大破坏载荷，N； h 试件高度，mm； D 试件直径，mm。 3、计算值取3位有效数据。
七、注意事项
（1）试件上、下两根垫条应与试件中心面位于同一平面内，以免产生偏心荷载。 （2）试件破坏应沿上、下加荷线裂开，如果只产生局部破坏，需重新试验。
八、实验报告
提交实验报告，报告采用石家庄铁道大学实验报告用纸书写，需注明学号、姓名、班级。
实验三 岩石声波波速测试实验
一、实验目的
熟悉掌握仪器操作，掌握声波岩石波速测试方法步骤，建立不同材料介质密度对波速影响程度的概念。
二、实验原理
声波测试理论基础建立在固体介质中弹性波的传播理论。该方法就是利用一种声源讯号发射器（发射系统），向压电材料制成的发射换能器发射一电脉冲。激励晶片振动，发射出声波在测试材料中传播，后经接收器接收，把声能转换成微弱的电信号送至接收系统，经信号放大后在屏幕上显示出波形，从波形上读出波幅和初至时间（t），由已知的测试材料距离（L），便可计算出超声波在测试材料中传播的纵波波速（Vp），即Vp=L/t。
图3-1 岩石声波波速测试示意图
三、主要仪器设备
1.HS-YS4A岩石声波参数测定仪，见图3-2 2.游标卡尺
图3-2 HS-YS4A主机
四、实验操作
1、启动仪器
岩体力学课程实验指导 - 2019 - 图文
