巖石力學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(修訂)(參考版)
2025-06-28 02:39本頁面
【正文】 。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)所對應(yīng)的強(qiáng)度稱為長期強(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。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與預(yù)定的的信號不一致的時(shí)候，伺服控制器會產(chǎn)生相應(yīng)的比較信號，推動伺服閥動作，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)。位置傳感器監(jiān)測活塞所在位置是否符合指令信號，同時(shí)發(fā)出的反饋信號到伺服控制器，直至于指令信號相等時(shí)，油缸停止運(yùn)動。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，在伺服控制器中與油缸的實(shí)際位置信號相比較，成為誤差的信號放大后，送入電液伺服閥。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)和試件都儲存彈性勢能：試驗(yàn)機(jī)的彈性勢能： mmKPuE21?巖石試件的彈性勢能： 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)其彈性勢能也伴隨裂紋的擴(kuò)張、聲響、震動和熱能而消耗掉；但試驗(yàn)機(jī)的彈性勢能并沒有消散，它會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能大出很多倍的勢能，使得巖石試件不能承受這么大的彈性勢能，因此發(fā)生“爆裂”現(xiàn)象。目前巖石力學(xué)試驗(yàn)克服巖石試件發(fā)生“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。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，往往會發(fā)生巖石試件“爆裂”現(xiàn)象，以至于很難測得接近或達(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。通過改變夾具的剪切角剪切試樣，對于每一個(gè)角度可以確定試樣的一對剪應(yīng)力?、正應(yīng)力? 值，把這些值標(biāo)在?～? 坐標(biāo)圖中，連接求得的各點(diǎn)，即可得到如圖所示的巖石抗剪強(qiáng)度曲線。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。5 試驗(yàn)成果整理和 計(jì)算（1 ）根據(jù)下式計(jì)算試樣所受的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。（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。（2 ）用游標(biāo)卡尺量測試樣的高、寬、長的尺寸，精確到 ，并計(jì)算剪切面的面積。 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。2 試樣備制試樣為 50?50?50mm 或 70?70?70mm 的立方體，誤差小于 ～ ，試樣各端面嚴(yán)格平行，不平行度小于 ，四面凸起小于 。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。（4 ）觀察試樣在受載過程中的破壞發(fā)展過程，并記錄試樣的破壞形態(tài)。（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。3 試樣描述（略）4 主要儀器 設(shè)備（1 ）試樣加工設(shè)備、量測工具與有關(guān)儀器詳（略）（2 ）加載設(shè)備：壓力試驗(yàn)機(jī)應(yīng)符合規(guī)定，因巖石的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，為了提高試驗(yàn)精度，所以選擇壓力試驗(yàn)機(jī)的噸位不宜過大。兩端不平行度不宜超過 。（5 ）試樣制備精度。250?（3 ）對于非均質(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。2 試樣備制（1 ）試樣可用鉆孔
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