巖石力學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(修訂)(文件)
【正文】 爆裂”的途徑是：1）提高試驗(yàn)機(jī)的剛度；2 ）伺服控制試件的變形。圖 23 電液伺服控制系統(tǒng)示意圖電液伺服控制系統(tǒng)其控制方式如圖 23：由自控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，在伺服控制器中與油缸的實(shí)際位置信號(hào)相比較，成為誤差的信號(hào)放大后，送入電液伺服閥。在巖石力學(xué)試驗(yàn)過程中，當(dāng)巖石試件反饋的變形速率信號(hào)與預(yù)定的的信號(hào)不一致的時(shí)候，伺服控制器會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的比較信號(hào)，推動(dòng)伺服閥動(dòng)作，加大或是減小加載裝置的油源供給量，使巖石試件的變形速率始終控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。 。圖中階段 A 為微裂隙與孔隙閉合，非線性變形；階段 B 為可恢復(fù)彈性變形；階段 C 是微裂隙處于單個(gè)穩(wěn)定傳播階段，在該階段，巖石從彈性變?yōu)樗苄缘霓D(zhuǎn)折16 / 18點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)，巖石體積不變的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度稱為長(zhǎng)期強(qiáng)度 ，其值大約為峰值強(qiáng)度的80％左右，從圖中可以看出在該點(diǎn)曲線的切線斜率發(fā)生了改變；階段 D 是破裂事件加速增加，體積變化也加速增加，開始發(fā)生擴(kuò)容，形成拉伸或剪切破壞面的階段。位置傳感器監(jiān)測(cè)活塞所在位置是否符合指令信號(hào)，同時(shí)發(fā)出的反饋信號(hào)到伺服控制器，直至于指令信號(hào)相等時(shí)，油缸停止運(yùn)動(dòng)。L一般巖石的剛度都大于 ，而普通的試驗(yàn)機(jī)的剛度只有 － MN/mm，在加載過程中，試驗(yàn)機(jī)和試件都儲(chǔ)存彈性勢(shì)能：試驗(yàn)機(jī)的彈性勢(shì)能： mmKPuE21?巖石試件的彈性勢(shì)能： rrr2在普通試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行巖石力學(xué)試驗(yàn)時(shí)可以看出 ＞ ，在巖石試件破裂的瞬間，巖mEr石試件的承載能力降低，同時(shí)其彈性勢(shì)能也伴隨裂紋的擴(kuò)張、聲響、震動(dòng)和熱能而消耗掉；但試驗(yàn)機(jī)的彈性勢(shì)能并沒有消散，它會(huì)完全釋放給巖石試件，那么使得巖石試件吸收比自身的彈性勢(shì)能大出很多倍的勢(shì)能，使得巖石試件不能承受這么大的彈性勢(shì)能，因此發(fā)生“爆裂”現(xiàn)象。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行巖石力學(xué)試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)達(dá)到巖石峰值強(qiáng)度的瞬間，往往會(huì)發(fā)生巖石試件“爆裂”現(xiàn)象，以至于很難測(cè)得接近或達(dá)到峰值時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系，更無法獲得峰值以后的信息。A?fnd1式中 n 為滾軸數(shù)量，d 為滾軸的直徑（mm ） ，實(shí)驗(yàn)所用裝置 n 為 12 個(gè)，d 為 12mm。（4 ）以每秒 ～ 的速度加載，直到試樣剪斷為止，記錄下破壞時(shí)的載荷，格式見表 101。 3 試驗(yàn)設(shè)備、用具壓力試驗(yàn)機(jī)，抗剪夾具，卡尺及其它輔助設(shè)備。10 / 18三、巖石抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)(變角剪切)1 概述標(biāo)準(zhǔn)巖石試樣在有正應(yīng)力的條件下，剪切面受剪力作用而使試樣剪斷破壞時(shí)的剪力與剪斷面積之比，稱為巖石試樣的抗剪強(qiáng)度。（2 ）將試樣平置于壓力機(jī)承壓板中心，調(diào)整有球形座的承壓板使試樣均勻受載。兩端不平行度不宜超過 。250?（3 ）對(duì)于非均質(zhì)的粗粒結(jié)構(gòu)巖石，或取樣尺寸小于標(biāo)準(zhǔn)尺寸者，允許使用非標(biāo)準(zhǔn)試樣，但高徑比必需滿足標(biāo)準(zhǔn)試樣的要求。本方法可用于測(cè)烘干、自然干燥、飽和的試樣。（4 ）描述試樣破壞形態(tài)，并記下有關(guān)情況。（3 ）壓力機(jī)的校正與檢驗(yàn)應(yīng)符合國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。壓力機(jī)應(yīng)滿足下列要求：（1 ）有足夠的噸位，即能在總噸位的 10%～90%之間進(jìn)行試驗(yàn)，并能連續(xù)加載且無沖擊。（3 ）測(cè)量試樣尺寸，并記錄試樣加工過程中的缺陷。兩端面的不平行度最大不超過 。高度為10cm，允許變化范圍為 ～。不同含水狀態(tài)的試樣均可按本規(guī)定進(jìn)行測(cè)定，試樣的含水狀態(tài)用以下方法處理：（1 ）烘干狀態(tài)的試樣，在 105～110 0C 下烘 24h。n?（3 ）如需天然密度時(shí)，可按下式計(jì)算： )01.(?????do式中：——巖石天然密度（g/cm 3）o?——巖石的天然含水量（?） 。如蠟封試樣浸水后的重量大于浸水前的重量，應(yīng)重做試驗(yàn)。 臘封法（1 ）將試樣置于烘箱中，在 105～110?C 的溫度下烘 24h，取出后，即放入干燥器內(nèi)，冷卻至室溫后稱重。5 試驗(yàn)程序 量積
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