1、实 验 报 告项目 岩石的单轴抗压强度实验矿业工程 系 08 级 采矿工程 专业（2）班 成绩 姓名：刘佳海 学号：120080201086 第 4 组 日期：2011 年 6 月 21 一.实验项目岩石的单轴抗压强度实验。二.实验目的测定岩石的单轴抗压强度 Rc。当无侧卸式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，即式样破坏时的最大载荷与垂直与加载方向的截面积之比。岩石的单轴抗压强度主要用于岩石的强度分级和岩性描述。本次试验主要测定天然状态下试样的单轴抗压强度。三.实验仪器设备1.钻石机、切石机、磨平机等其他制样辅助设备2.测量平台、角尺、游标卡尺3.压
2、力机压力机满足的要求：. 压力机应能连续加载且没有冲击，具有足够的吨位，能在总吨位的 10%90%之间进行实验；. 压力机的承压板必须具有足够的刚度，其中之一为具有球形座，板面平整光滑；. 承压板的直径应不小于试样的直径，同时也不宜大于试样直径的 2 倍。如压力机承压板尺寸大于试样尺寸的 2 倍以上时，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。. 压力机的校正与检验，应符合国家计量标准的规定。四.实验原理所谓岩石的单轴抗压强度是指岩石试件在无侧限的条件下，受轴向力作用破坏时单位面积上所承受的荷载，即Rc= AP式中 Rc单轴抗压强度，有时也称作无侧限强度P
3、在无侧限条件下，轴向的破坏荷载A试件与轴向荷载垂直的截面面积1.单轴抗压强度的试验方法试件的直径或边长为 4.85.4cm，高度为直径的 2.02.5 倍，试件两端面的不平整度不大于 0.05mm，在试件的高度上直径或边长的误差不得大于 0.3mm，两端面应垂直于试件轴线，最大偏差不得大于 0.25。2.在单向压缩荷载作用下试件的破坏形态在荷载作用下，岩石试件的破坏形态是表现岩石破坏机理的重要特征。它不仅表现了岩石受力过程中的应力分布状态，同时，还反映了不同实验条件对强度的影响。因此，岩石的破坏形态倍受重视，据观察岩石在单轴压缩应力作用下的主要破坏形态有：圆锥形破坏柱状劈裂破坏两种情况。3.单
4、轴抗压强度的影响因素.承压板对单轴抗压强度的影响当承压板的刚度很大时，其接触面的应力分布很不均衡，呈山字形，当承压板的刚度较小，呈柔性钢板时，则岩石断面的应力分布为抛物线形。.岩石试件尺寸及形状对单轴抗压强度的影响进行了系统的研究后发现：试件的尺寸、形状、高径比均将影响岩石的强度。1）岩石试件的形状方形试件的四个边角会产生很明显的应力集中现象，这将影响整个试件在受力后的应力分布状态。方柱体的试件不易达到有关加工精度的要求。目前绝大多数的国家都采用圆柱形的岩石试件。2）岩石试件的尺寸试件的强度通常随其尺寸的增大而减小，这在岩石力学中被称为尺寸效应。据研究发现，试件的尺寸对其强度的影响很大程度上取
5、决于组成岩石的矿物颗粒的大小。3）.岩石试件的高径比由于高径比的 h/d 的不同，对岩石强度将产生不同的影响。高径比在 23 时，岩石的单轴抗压强度值已趋稳定。.加载速率对单轴抗压强度的影响加载速率是影响岩石单轴抗压强度的重要因素。岩石的单轴抗压强度通常随加载速率的提高而增大，在很高的加载速率下，如冲撞等试验所求得的单轴抗压强度甚至可数倍于缓慢加载的试验结果。.环境对岩石单轴抗压强度的影响1）含水率对岩石单轴抗压强度的影响岩石的孔隙中含水的多少，将对岩石的单轴抗压强度有着一定的影响，当岩石在完全烘干状态下与饱和状态下所求得的单轴抗压强度有着一定的差别。2）温度对岩石单轴抗压强度的影响岩体力学试
6、验一般是在温室条件下进行。温度对岩石强度的影响并不是很明显。五.实验内容1.试样描述实验前的描述应包括以下内容：.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；.节理裂隙的发育程度及其分布，并记述受载方向与层理、片理级节理裂隙之间的关系；.测量试样尺寸，检查试样加工精度，并记录试样加工过程中的缺陷；.试样压坏后，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。2.试样的制备.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；.本次实验采用圆柱体作为标准试样，直径为 5cm，允许变化范围为4.85.4cm，高度为 10cm，允许变化
7、范围为 8.510.5cm；.对于非均匀质的粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸，允许采用非标准试样，但高径之比宜为 2.02.5；.制备试样时采用的冷却液必须是洁净水，不允许使用油液；.对于遇水崩解、溶解和干缩湿涨的岩石，应采用干法制样；.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）两端面的不平整度，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 0.25.六.实验数据记录及处理岩石编号 岩石长度mm岩石宽度mm岩石高度mm最大应力值KN受压面积mm250.75 54.39 102.1050.47 54.04 102.1251.19 53.99
8、102.521102.1671.4平均值 50.803 54.140 102.225 2750.474451.99 51.38 96.6851.93 51.20 97.3052.14 50.81 97.28296.8061.6平均值 52.020 51.130 97.015 2659.7826 53.79 52.71 98.8053.87 52.50 99.2053.67 52.29 99.423100.4858平均值 53.777 52.500 99.475 2823.292546.92 55.45 99.4046.05 55.50 98.8045.25 55.25 98.94498.907
9、3.2平均值 46.073 55.400 99.010 2552.4442试样受力面积A（mm 2）岩石名称含水状态受力方向试样编号测定值 平均值破坏载荷 P(N)抗压强度(MPa) Rc=P/A2760.2932727.39912763.7482750.4744 71400 25.959158172671.2462658.81622649.2332659.7826 61600 23.159787572835.2712828.17532806.4042823.2925 58000 20.543390392601.7142555.775混凝土砌块无水状态受轴向均布荷载42500.0632552.
10、4442 73200 28.67839495平均值 2696.4984 66050 24.58518277七.误差分析处理1.试件不够规整，没有近似长方体2.游标卡尺读数不够准确，应多次读数，取平均值。3.岩石在受力时受力不均匀4.计算时，数据有部分舍弃，不够精确，多次计算，取平均值。八.实验结论试件的破坏形态为柱状劈裂破坏，它是岩石在单轴压缩应力作用下自身所具有的破坏特性。实验注意事项1.当试样临近破坏时，需适当放慢加荷速度。 2.在对试样加荷前，应检查试样是否均匀受压。【讨论】回答思考题：影响岩石单轴抗压强度的试验条件有哪些？试样形态、高经比、加荷速度等是怎样影响岩石单轴抗压强度的？（一）
11、影响因素1、承压板对单轴抗压强度的影响。2、岩石试件尺寸及形状对单轴抗压强度的影响。3、环境对岩石单轴抗压强度的影响。（二）形状的影响：方形试件的四个边角会产生很明显的应力集中现象，这将影响整个试件在受力后的应力分布状态。所以目前大多数采用圆柱形岩石试件。（三）高径比的影响：高径比不同对岩石强度的影响不同，一般高径比取 2-3 对其强度来说是比较合理的。（四）加载速度的影响：岩石的单轴抗压强度随加载速度的提高而增大。心得体会通过这次的实验，使我们更加充分的了解了岩石的强度特性，并且学习了怎样去测量岩石的强度特性。虽然实验是短暂的，但是我们依然学到了很多。更客观、准确、实际的理解了书本上的理论知识，为以后的学习工作打下基础。最后感谢老师的无私帮助！
