岩样拉压剪试验报告.docx
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岩样拉压剪试验报告
实验一岩石单轴抗压强度测定
一、实验测试采用的标准
实验采用国家标准岩样，本次试验采用长方体为标准试样，尺寸为50×50×100，允许误差为1mm。
二、实验原理
岩石的单轴抗压强度常采用在压力机上直接压坏标准试样测得。
岩石单轴受压至破坏时的最大压应力值称单轴抗压强度，简称抗压强度，以бc表示。
由下式表示：
单轴压缩试验原理图
三、实验所需仪器设备
1.ZS-100型岩石钻孔机、XGDQ-1/4T型岩石切割机、SHM-200双端面磨石机等制样设备
2.测量平台、角尺、放大镜、游标卡尺（精确到0.1mm）
3.SNS-300电子万能伺服探制试验机（压力机）
四、实验过程
（1）根据所要求的试样状态准备试样。
（2）试验前测量试样尺寸，记录数据。
（3）将试样置于压力机承压板中心，调整有球形座的承压板，使试样均匀受力。
并拍照记录。
（4） 依每秒0.5～1.0MPa/s的加载速度对试样加荷，直到试样破坏为止，记录最大破坏载荷。
（5）拍照记录试样破坏形态，并记下有关情况。
（6）重复
（2）、（3）、（4）、（5）几个步骤。
（7）试验照片见附录一。
五、试验成果整理和计算
1.试验结果记录
岩石单轴抗压强度试验记录表
巷道
编号
试件
编号
试件尺寸（mm）
试件
面积
破坏荷载
（KN）
抗压强度
（MPa）
长
度
宽度
高
度
7800
回
风
巷
1
51.0
50.8
100.3
2590.80
2
49.2
50.3
100.8
2474.76
3
50.3
49.8
100.5
2504.94
7522
运
输
巷
1
49.5
49.8
100.6
2465.10
2
49.8
50.5
99.8
2514.90
3
7609
运
输
巷
1
50.6
49.8
100.9
2519.88
2
49.9
50.2
100.1
2504.98
3
49.8
50.6
100.3
2519.88
2.试验数据整理
按下式计算岩石单轴抗压强度，精确至0.001MPa ：
式中：
бc——岩石单轴抗压强度（MPa）；
P——最大破坏载荷（N）；
A——垂直于加载方向的试样横截面积（mm*2）
由此式可得：
7800回风巷.бc=（бc1+бc2+бc3）/3=
7522运输巷.бc=（бc1+бc2）/2=
7609运输巷.бc=（бc1+бc2+бc3）/3=
3.各组试验力-位移曲线见附录二
实验二岩石单轴抗拉强度测定
一、实验测试采用的标准
实验采用国家标准岩样，本次试验采用长方体为标准试样，尺寸为50×50×25，允许误差为0.5mm。
二、实验原理
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加载的截面积之比。
劈裂法试验时测定岩石单轴抗拉强度Rt的方法之一。
由下式表示：
劈裂法是将岩石试件制成50×50×25的方形体，试件置于试验机的承压板间，并在试件与上下承压板间沿试件侧壁各放一根直径为1.5～2.0cm的钢筋，使压力沿钢筋呈均布线荷作用在试件的厚度上，然后加压。
由于试件受对压，在载荷连线的平面内将产生拉应力，逐渐增大压力，直到试件沿该面开裂。
劈裂法单轴抗拉强度试验原理示意图
三、实验所需仪器设备
1.ZS-100型岩石钻孔机、XGDQ-1/4T型岩石切割机、SHM-200双端面磨石机等制样设备
2.测量平台、角尺、放大镜、游标卡尺（精确到0.1mm）
3.SNS-300电子万能伺服探制试验机（压力机）。
四、实验过程
（1）根据所要求的试样状态准备试样。
（2）试验前测量试样尺寸，记录数据。
（3）将试样平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。
并拍照片记录试样形态。
（4）以每秒0.3～0.5MPa/s的加载速度对试样加荷，直到试样破坏为止，并记录最大破坏载荷。
（5）观察试样在受载过程中的破坏发展过程，并拍照片记录试样的破坏形态。
（6）重复
（2）、（3）、（4）、（5）几个步骤。
（7）试验照片见附录一.
五、试验成果整理和计算
1.试验结果记录
岩石抗拉强度试验记录表
巷道
编号
试件
编号
试件尺寸（mm）
受力
面积
（mm^2）
破坏荷载
（KN）
抗拉强度
（MPa）
高度
宽度
厚度
7800
回
风
巷
1
49.8
50.2
25.3
1259.94
2
49.9
49.6
24.9
1242.51
3
7522
运
输
巷
1
49.8
50.4
25.4
1264.92
2
50.3
49.8
25.3
1272.59
3
49.5
50.3
24.9
1232.55
7609
运
输
巷
1
50.0
50.4
25.3
1265.00
2
50.5
50.2
25.0
1262.50
3
49.6
50.3
24.8
1230.08
2.按下式计算立方体试件的间接抗拉强度，精确至0.001MPa：
式中：
Rt——试件的间接抗拉强度，MPa；
P——试件破坏时的极限荷载，N；
b——试件劈裂面的厚度，mm；
h ——试件劈裂面的高度，mm
对计算求得的岩石抗拉强度求算术平均值得：
7800回风巷：
Rt=（Rt1+Rt2）/2=
7522运输巷：
Rt=（Rt1+Rt2+Rt3）/3=
7609运输巷：
Rt=（Rt1+Rt2+Rt3）/3=
3.各组试验力-位移曲线见附录二
实验三岩石抗剪强度测定
一、实验测试采用的标准
实验采用国家标准岩样，本次试验采用长方体为标准试样，尺寸为50×50×50，允许误差为0.2mm。
二、实验原理
试验时将岩石试件置于楔形剪切仪中进行加压，直至试件沿预定的剪切面被剪断。
试件正应力用бn表示，剪应力用тn表示。
由下式表示：
变角法岩石抗剪强度试验原理图
三、实验所需仪器设备
1.ZS-100型岩石钻孔机、XGDQ-1/4T型岩石切割机、SHM-200双端面磨石机等制样设备
2.测量平台、角尺、放大镜、游标卡尺（精确到0.1mm）
3.SNS-300电子万能伺服探制试验机（压力机）
四、实验过程及数据记录
（1）根据所要求的试样状态准备试样。
（2）试验前测量试样尺寸，记录数据。
（3）将试样平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。
并拍照片记录试样形态。
（4）以每秒0.1～0.2MPa/s的加载速度对试样加荷，直到试样破坏为止，并记录最大破坏载荷。
（5）观察试样在受载过程中的破坏发展过程，并拍照片记录试样的破坏形态。
（6）重复
（2）、（3）、（4）、（5）几个步骤。
（7）试验照片见附录一.
五、试验成果整理和计算
1.试验结果记录
岩石抗剪强度试验记录表
试样编号
试件编号
剪切角度
试件尺寸（mm）
剪切
面积（mm^2）
破坏
载荷
（KN）
剪应力
（MPa）
正应
力
（MPa）
长
度
宽
度
高
度
7800
回
风
巷
1
35°
50.2
49.8
49.5
2499.96
2
45°
50.0
50.1
49.9
2505.00
3
60°
50.0
49.8
50.1
2490.00
4
60°
50.2
50.1
50.2
2515.02
7522
运
输
巷
1
35°
50.2
50.1
49.8
2515.02
2
45°
50.0
50.2
50.1
2510.00
3
60°
50.1
50.1
50.0
2510.01
4
60°
49.9
50.0
49.8
2495.00
7609
运
输
巷
1
35°
50.1
49.8
50.0
2494.98
2
45°
50.2
49.8
50.1
2499.96
3
60°
49.9
50.2
50.0
2504.98
4
60°
49.8
50.1
49.9
2494.98
2.按下式计算试样抗剪强度，精确至0.001MPa：
式中：
бn——试件剪切面上的法向应力；
Тn——试件剪切面上的剪应力；
P——试件的最大破坏载荷；
A——试件的剪切面面积；
α——试件倾角；
ƒ——圆柱形滚柱与试验机垫板之间的摩擦系数，取0.05；
对计算求得的试件的正应力和剪应力求平均值：
7800回风巷法向应力35º：
бn=
45º：
бn=
60º：
бn=（бn1+бn2）/2=
切向应力35º：
тn=
45º：
тn=
60º：
тn=（тn1+тn2）/2=
7522运输巷法向应力35º：
бn=
45º：
бn=
60º：
бn=（бn1+бn2）/2=
切向应力35º：
тn=
45º：
тn=
60º：
тn=（тn1+тn2）/2=
7609运输巷法向应力35º：
бn=
45º：
бn=
60º：
бn=（бn1+бn2）/2=
切向应力35º：
тn=
45º：
тn=
60º：
тn=（тn1+тn2）/2=
3.各组试验力-位移曲线见附录二
附录一：
抗压试验前
抗拉实验前
7800、7522、7609抗压试验过程中
7800、7522、7609抗压试验试样破坏后
7800、7522、7609抗拉试验过程中
7800、7522、7609抗拉试验试样破坏后
抗剪实验前抗剪试验中
7800回风巷、7522运输巷、7609运输巷60°抗剪试验破坏后
附录二：
一．试验数据总结
1.7800回风巷：
抗压强度бc=
抗拉强度Rt=
抗剪试验法向应力35º：
бn=
45º：
бn=
60º：
бn=
切向应力35º：
тn=
45º：
тn=
60º：
тn=
2.7522运输巷：
抗压强度бc=
抗拉强度Rt=
抗剪试验法向应力35º：
бn=
45º：
бn=
60º：
бn=
切向应力35º：
тn=
45º：
тn=
60º：
тn=
3.7609运输巷：
抗压试验бc=
抗拉强度Rt=
抗剪强度法向应力35º：
бn=
45º：
бn=
60º：
бn=
切向应力35º：
тn=
45º：
тn=
60º：
тn=
二．试验结果总结
1.以上三个试验是岩石力学的基本试验，这次试验旨在通过对这三个试验的操作，以及对岩石力学知识的认知，了解并分析7800回风巷、7522运输巷、7609运输巷这三条巷道内煤岩的岩性以及力学参数，以此来确定合理并且安全的巷道支护参数。
2.这些在实验室内由试验所取得的岩性参数与实际巷道岩体的岩性参数是有差别的，这个差别可以用适当增加试样的尺寸这个办法来缓和，由于实验室条件下不能对大尺寸的岩块直接进行试验，特别是在岩块取样、运输、试验等等一系列过程中又耗费了一定的时间，这种种因素对煤岩参数的测定都会产生或大或小的影响。
3.实验室所用仪器对试样进行小角度剪切时，试样产生破坏的直接原因是在剪力起作用之前压力致使试件破坏。
所以本次试验由于设备的原因，使得对35º以及45º角抗剪强度试验数据误差比较大。
当然，60º角抗剪强度测定还是很成功的。
4.本次试验，除去一些不可避免的误差之外，所取得的试验数据能在很大程度上反映出巷道围岩状况。
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