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实验项目名称:岩石硬度实验

一、实验目的

(1)实验观察、了解压入硬度测试过程中,岩石的变形、破坏特征;

(2)掌握岩石硬度实验方法,学会岩石压入硬度的计算方法。

二、实验仪器设备

1、设备

游标卡尺(精度0.01mm)

岩石硬度仪(精度等级0.1)

2.岩石硬度仪技术指标

  1. 法向最大载荷:1200KN,行程100mm;

  2. 岩样尺寸:Ф25mm×50mm,50mm×50mm×50mm,两面平行的规则小型岩样。

3. 岩石硬度仪原理

      采用史式硬度测定原理:将两端平整岩样放入硬度仪,由一定形状的压头压入并破碎岩石,用载荷除以表面积的数值表示岩样的硬度值。

4.功能

  1)岩石压入硬度

   2)岩石压入硬度破坏特征

三、岩样加工要求

硬度试验岩样无明确形状要求,但需保证两端面平整,两端面的不平行度,最大不超过0.05mm;试件端面垂直于试件轴,最大偏差不超过0.25度。且试样高度不低于20mm,端面宽度不低于25mm。

四、操作步骤

4.1打开控制系统软件

1)双击图标,打开试验助手5.1,待初始化控制系统完成后,输入用户名和密码后,点击“确定”,如图1所示。

图1 试验助手登录界面

2)出现“试验助手5.1”的面板后,点击“文件—打开”,选择“50kn-2.TAC”,如图2所示;再点击“打开”按钮,出现“试验助手5.1 [50kn-2.TAC]”的控制面板,如图3所示。

 

图2 试验助手控制面板软件选择

图3 试验助手控制面板

3)点击“试验助手5.1 [50kn-2.TAC]”控制面板上的按钮  和,分别打开“活塞控制面板”和“调整外保护”,如图4和图5所示。

图4 活塞控制面板

图5 外保护界面

      4)双击图标,打开试验助手4.1,再点击“文件—打开”,选择“STATIC.TAC”,如图6所示;再点击“打开”按钮,出现“静力试验软件4.1的控制界面”,如图7所示。

图6 静力学试验软件选择

图7 静力学试验软件界面

4.2参数录入操作

点击“静力试验软件4.1”控制面板上的“试样参数”,出现“定义试样参数”面板,如图8所示。先后添加试样组名称和试样名称,选择试样类型,并输入试样尺寸参数,求解参数选择最大力(KN),完成后点“确定”进行保存。

图8 试样参数选择界面

4.3传感器位移、载荷清零操作

      1)依次点击“活塞控制面板”上的“低压”和“高压”,将液压源打开;

      2)将控制模式切换为位移“Disp1”控制,点击“调整外保护”面板上的Load1的清零按钮,将Load1清零。“用鼠标调节进度条位置来调节幅度大小,左端为幅度最小值,右端为幅度最大值。点击将轴向位移缩小,使压头接触到试样表面,但压力不能超过1KN,如图9所示。

图9 压头接触岩样图

      3)将控制模式切换为位移“Load1”控制,点击“ldquo;调整外保护”面板上的Disp1的清零按钮,将Disp1清零。完成Disp1清零后,最后将控制模式切换为位移“Disp1”控制。

4.4启动实验

      1)切换到“静力试验软件4.1”面板,选择先前定义的试样组名称以及试样编号,点击面板上的“启动试验“按钮;

      2)选择“载荷—时间图”,观察载荷随时间变化规律,当岩石承受的载荷到达峰值后,观察岩石破坏情况,如图9所示;

      3)试验结束后,点击“停止试验”,并点击“活塞控制面板”上的,将压头移开试样表面,取出试样。

图10 硬度试验中岩石载荷曲线采集

4.5关闭系统

      1)关闭试验助手;

      2)依次点击“活塞控制面板”上的“低压”和“关闭”,将液压源关闭;

      3)关闭试验助手;

      4)关闭电脑及电源。

五、注意事项

      1)制样式应保证岩样上下平整且与轴线垂直;

      2)压头应垂直于岩样表面压入,且尽量位于岩样中心,防止压入过程中岩样翘起;

      3)实验过程中勿将手指伸进压头和样品之间,防止将手压伤;

六、实验结果整理

  1)根据实验数据绘制岩石压入硬度曲线

  2)计算压入硬度

七、实验报告编写

 实验结束后,认真独立撰写实验报告,实验报告应包括以下内容:

1)实验目的

2)主要实验仪器

3)实验步骤

4)原始数据及实验数据的整理、分析

5)对本实验的认识、意见和建议

八、思考题

 压入硬度试验结果的影响因素有哪些?与岩石单轴抗压强度测试方法异同