测定岩石的单轴抗压强度课件

岩石的单轴抗压强度 一、基本原理 岩石的单轴抗压强度是指岩石试件在单向受压至破坏时，单位面积上所承受的最大压应力，一般简称抗压强度。cPA二、仪器设备1、制样设备：钻石机、锯石机、磨石机、车床等；2、测量平台、卡尺、放大镜等；3、烘箱、干燥箱、水槽、煮沸设备或真空抽气设备；4、材料试验机，见图。三、操作步骤1、试件制备 单轴抗压强度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。试件一般为直径5cm（48-54mm）、高为10cm（试件高度与直径之比一般为）的圆柱体，同一含水状态下，每组试件制备不少于3块。试件制备的精度应满足如下要求：（1）沿试件高度，直径的误差不超过0.03cm；（2）试件两端面不平行度误差，最大不超过0.005cm；（3）端面应垂直于轴线，最大偏差不超过0.25。2、试件描述 试验前，对试件应描述下列内容：（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）含水状态及所使用的方法。3、试件烘干或饱和处理根据试验要求需对试件进行烘干或饱和处理。烘干试件：在105-110温度下烘干24h。自由浸水法饱和试件：将试件放入水槽，先注水至试件高度的1/4处，以后每隔2h分别注水至试件高度的1/2和3/4处，6h后全部浸没试件，试件在水中自由吸水48h。煮沸法饱和试件：煮沸容器内的水面始终高于试件，煮沸时间不少于6h。真空抽气法饱和试件：饱和容器内的水面始终高于试件，真空压力表读数宜为100kPa，直至无气泡逸出为止，但总抽气时间不应少于4h。4、测量试件尺寸 按试验量积法中的要求，量测试件断面的边长，求取其断面面积（A）。5、安装试件、加荷 将试件置于试验机承压板中心，调整球形座，使之均匀受载，然后以每秒的加载速度加荷，直至试件破坏，记下破坏荷载（P）。6、描述试件破坏后的形态，并记录有关情况。7、按下式计算岩石的单轴抗压强度 式中：岩石的单轴抗压强度（MPa）；P 破坏荷载（N）；A 垂直于加荷方向试件断面积（）。计算值取3位有效数字。cPAc2mm四、操作演示五、相关知识点1 1、破坏方式、破坏方式 岩石的破坏方式主要有三种，分别为拉破坏（图a）、剪破坏（图b）和对顶锥破坏（图c），见下图。试件破坏照片：2 2、影响因素、影响因素（1）岩石自身的性质 矿物组成、粒间连接、岩性、结构特征、颗粒大小及形状、风化程度、微结构面（2）实验条件 试件形状、尺寸及加工精度断面形状-强度大小:圆形六多边形四边形三边形试件 尺寸效应：尺寸越大，岩块强度越低。试件的高径比h/D增大，岩块强度降低。端面粗糙和不平行：易产生局部应力集中，岩块强度降低。加荷速率：强度常随加荷速率增大而增高 温度、湿度：含水量越高,强度越低;温度越高，强度越低。端面条件:端面效应-由于端面效应，试样两端为三向应力状态，强度增大，见下图。层理结构:强度各向异性。试件受压时,轴向趋于缩短，横向趋于扩张，而试件和压板间的摩擦约束作用则阻止其扩张。其结果使试件内的应力分布趋于复杂化，在试件两端各有一个锥形的三向应力状态分布区，其余部分除轴向仍为压应力外，径向和环向均处于受拉状态。由于三向压应力引起强度硬化，拉应力产生强度软化效应，致使试件产生对顶锥破坏。