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1、中华人民共和国煤炭工业部部标准 MT 4 6一 8 7 煤和岩石三轴强度及变形测定方法 代替 M T 4 6 一8 0 本标准适用于轴对称应力组合方式 ( 。 ， 。 ， 二。) 的三向应力条件下圆柱形煤和岩石试件强度与 变形特性的测定。由该试验可以得出确定强度包络线所需的数据， 并可计算出内摩擦角与凝聚力。 1 仪器、 设备和材料 1 . 1 设备 钻石机， 切石机， 磨石机 ( 或车床、 磨床、 铣床) 。 压装A s 室内 上 1 . 2 a . 支座) h 岩石 三轴应力试验机或普通材料试验机附加三轴压力室及能保持侧向压力a ， 稳定的侧向加 试验机应设有球形座， 并有足够的出力， 每
2、年必须检定一次， 其相对误差不能超过 1 %压力 、 厂 承压板硬度应不低于H R C 5 8 ， 不平度应小于0 . 0 2 m m ， 两承压板之一应带有球形座。 仪器 电阻应变仪或其他具有精度为0 . 0 0 1 m m的测量变形的装置 ( 如千分表、 变形传感器及其固定 1 . 3 惠斯登电桥， 万用表， 高阻计。 材料 防油套: 可采用各种能将试件与机油隔开的橡胶套、 塑料套或薄铜套等。 粘结剂: 5 0 2 胶水、 环氧树脂胶或其他类似性能的粘结剂。 防潮、 防油剂: 环氧配胶、 聚氯乙烯粘胶或聚乙烯缩醛胶。 电阻应变片: 标距可选用3 m mX1 5 m m -3 m mX2 0
3、 m m， 电阻值约 1 2 0 Q , 检验_ 工具 压阮么已 1 . 4 游标卡尺 ( 精度 0 . 0 2 m m ) ， 直角尺， 水平检测台， 百分表架及百分表。 2 试件规格、 加工箱度、 数A和含水状态 2 门试件规格 标准试件采用圆柱体， 直径5 _ 枕c m ， 高径比为2 士0 . 2 . 试件层理一般应和纵向加载方向垂直， 其他方向应加以特别说明。 试件数量 一 种状态下每组岩样至少要选5 个试件作不同侧压下的三轴试验。 试件的加工精度及含水状态等应符合M T 4 4 - 8 7 煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方 22川24 法 中 2 . 2及 2 . 4 条的规定
4、。 3 试验步骤 3 . 1 试验前核对岩石名称和岩样编号， 对试件的颜色、 颗粒层理、 节理、 裂隙、 风化程度、 含水状态、 加 载方向以及加工过程中出现的问题等进行描述， 并填入记录表内。 3 . 2 测散试件的直径与高度直径应在试件高度方向的中部两个互相垂直的方向上测量， 取其算术 ,r . 均值。 中华人民共和国煤炭工业部 1 9 8 7 一 1 1 门8 发布 1 9 8 7 一 1 2 一 1 0 实施 MT 4 6一 87 3 . 3 侧压力的选择侧压力应在所研究的范围内根据实际情况选定。例如可根据岩层在矿井中所 处的深度或原岩应力状况来选择侧压力范围 选择材料试验机度盘时一般
5、应满足下式 0 . 2 P , G P - G 0 . 8 尸 。 。 。 ( 1 ) ImP 预计最大破坏载荷I k N ; 一 材料试验机度盘最大值， k No 试件安装 月马:J 乙中乙 式 拭净上、 下垫块端面， 将试件置于上、 下垫块间使三者中心成一直线再将试件与垫块套上防油套， 用橡皮筋或密封带等封闭试件 ( 见图1 ) 。必要时防油套与上、 下垫块的接口处可涂上聚氯乙烯粘胶以 增强封闭效果。然后将下部垫块置于压力室底座中心， 上好压力室顶盖活塞。再将放好试件的压力室， 置于材料试验机上、 下加压板之间， 并使压力室轴线与上、 下加压板轴线相重合。开动材料试验机， 略加 几百牛顿的
6、纵向压力， 以固定试件。然后打开压力室的排气孔， 启动油泵， 向压力室注油， 当压力室空气 排净后拧紧排气孔 图 1 试件安装图 1 一上垫块; 2 -橡胶环; 3 -防油胶套; 4 一电阻应变片; 6 一试件荃 6 一橡胶环; 7 一下垫块渭一电阻片引线 3 . 6 加载 缓慢施加侧向压力到指定值， 稳定数分钟， 使侧压力保持恒定， 变动范围不应超过选定值的士2 %. 此时可调整电阻应变仪读数使之为零， 作为应变测量的起始点。然后再以0 . 5 - 1 . 0 M P a / s 的稳定加载 速率施加纵向载荷直至试件破坏， 记下破坏载荷值。卸载后取出试件， 记录其破坏状况。必要时可量取 破坏
7、面与。 . 作用面的夹角0 ( 如图2 所示) 。 MT 4 6一 87 图 2 做变形试验时， 可按一定荷级测记一次变形值。有条件采用自 动记录方式时， 可一次连续加载到试 件破坏 3 . 了 变形测定 试件的纵向和横向变形的测量可采用电阻应变法， 或其他精度为0 . 0 0 1 m m以上的变形测定装置 ( 参看M T 4 5 - 8 7 ( 煤和岩石变形参数测定方法 注) 。 用电阻应变法测定变形时， 电阻应变片粘贴和防潮处理按M T 4 5 - 8 7 第2 章和第3 章的规定进 行 。 3 . 8 一 般采用半桥连接方式的测量桥路 ( 如图3 所示) 侧，片 争 卜 偿片 图 3 变
8、形测量半桥接线图 在同一测量桥路中， 补偿片与测量片的电阻值之差不应大于0 . 5 6 2 。补偿片应粘贴在与被测试件 同种材料上， 用防油套套好浸没在置于压力室附近的油盆内， 油盆内放置与压力室同样的液压油 4 试验结果计算与整理 4 . 1 试验结果计算 某一定侧压力作用下的岩石抗压强度按下式计算: a，m. 1= l o pF ，. ，. ( 2 ) 。 ， 。一一在某一定侧压力作用下的岩石抗压强度， M P a o 尸 - 一 纵向破坏载荷， k N ; F一一受压试件初始截面积， c m , 。 4 . 2 绘制应力一 应变曲线 以主应力差( o , - o , ) 为纵坐标， 纵向
9、应变或横向应变为横坐标， 绘制主应力差与纵向或横向应变 的关系曲线， 在每根曲线上标出侧向压力值1 1 ( 如图 4 ) , MT 4 6一 8 7 招大 色卫 工几 月d芝) 峨 阵 图 4 应力 一 应变关系曲线 纵向应力计算公式: al二 二 二 l o p ,F 。 。 。 (3) 式中: 。 . 纵向 应力， M P a ; P I 纵向载荷， k N ; F 试件初始截面积， c m , 。 4 . 3 计算内摩擦角0 和凝聚力O 4 . 3 . 1 以侧压力。 : 为横坐标， 纵向抗压强度。 ， 。 . : 为纵坐标， 将同组试件的侧压力与纵向抗压强度 的关系在图上标出( 图5
10、) 0 o . Max, ( MPa ) 一户尸 户 尸 / 嘴 0尸沪一0 价尹 户 即产沪 匕 。 _ 声代/ 汀 ” 上 创 I I I2 I M 11IM P s I 图5 侧压力与纵向抗压强度关系曲线 4 . 3 . 2 通过上述各点绘制平均曲线， 再从实际情况出发， 在曲线上选取最适当的线段绘一条直线或 在曲线上选取不同的线段绘出几条直线。对每条直线都要计算出它们的斜率。和Y轴上的截距6( 注 意: 当纵坐标与横坐标采用的比例不同时， 不能直接从图上量取角度取得二值， 而必须通过计算求得) 。 各段直线方程的表达式为: MT 4 6一 87 0 = b斗 .1 ,( 4 ) b ,
11、 。可用 卜 式计算 . 内 r r , E o : 一 E o , E 川 ( En) 一 . E武 。 . 。 ( 5 ) 艺仍Eo ， 一 n 艺1 , 1 , ( E, , ) 一 n 艺a 盖 ( 6) 。为该直线段内的点数， (I L ， 。分别为该直线段内各点相对应的纵向抗压强度与侧向压力值。 4 . 3 . 3 利用参数 。和 b ， 根据下列公式， 计算内摩擦角 0 和凝聚力 Co 必=a r c s i n in - 1m i l 。 。 。 (7 ) 一 b 1 - s in kb 2 c o s (k 。 。 。 (8 ) 4 . 4 绘制摩尔圆及其包络线 当要求提供强
12、度曲线时， 可用下列方法绘制摩尔圆及其包络线。 取纵、 横坐标比例相同的坐标纸， 采用以压应力为正的直角坐标系， 按不同的侧压力0 ， 及相应的纵 向抗压强度a . 绘出摩尔圆族。画摩尔圆时， 可先根据实际情况在所研究的范围内选定3 -5 个0值， 然后运用该组。所通过的直线方程o , =b +m o , 求出相对应的矶， 以 ( o ,告 o ,， “ ， 为 圆 心 ， ( E L 涪 a , ) 为 半径绘出一组摩尔圆及其包络线， 此包络线即为该组岩石的强度曲线， 包络线在Y轴上的截距为凝聚 力 C， 与 X轴的夹角为内摩擦角 do 户、 、 、 图 6 摩尔圆及其包络线 MT 4 6一
13、 87 附录A 试验数据整理方法 ( 补充件) 由于岩石的不均质性与不连续性， 岩石三轴试验的结果往往呈现较大的分散性。当采用上述方法 整理出直线方程a , =b +m o , ， 其相关系数太小( 例如小于 0 . 8 ) 时， 可根据具体情况， 作如下处理: A . 1 根据试件的初始条件及试验过程中的异常情况， 舍弃可疑的数据或个别的异常值， 然后再绘制o , 一 关系曲 线。 A . 2 将所有得出的。 ， ， 按其偏大、 偏小值分为两族， 分别绘制两条 o , - o ， 关系曲线及摩尔圆包络线， 其中一条代表岩石强度的上限， 另一条代表下限， 然后根据作试验的具体目的分别选用上限或
14、下限。 MT 4 6 一 87 附录B 三轴压缩试验记录表 ( 参考件) 送样单位:采样地点:试验 日期: 岩 样 编 号 岩 石 名 称 试 件 编 号 试件 试 脸 前 描述 试 验 后 试 件 受 力 方 向 试 件 含 水 状 态 试件尺寸 C】 T l 可蘸 试件截 面积 F c m， 纵向破 坏载荷 P , k N 纵向抗 压强度 Jl ma x MPa 侧向压 应力 o , MPa 备注 试验 :计算 :校核: MT 4 6一 87 附录C 三轴变形试验记录表 ( 参考件) r 刁 纵 向载荷 P t , k N 纵向应变 : ( A 0 横向应变。 e v , ) 纵向应力 M
15、 P ao - o ,M P . 试 盼 后 了 了， 1 片2片3片 -平均1片 2 片3片平均 试验 :计算:校核: 附加说明: 本标准由煤炭科学研究院北京开采研究所起草。 本标准主要起草人潘清莲。 本标准于 1 9 8 0 年首次发布。 本标准委托煤炭科学研究院北京开采研究所负责解释。 *草庐一苇草庐一苇*提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 本人有各种国内外标准 20 余万个， 包括全系 列 GB 国标国标及国内行业行业及部门标准部门标准，全系列 BSI EN DIN JIS NF AS NZS GOST ASTM ISO ASME SSPC ANSI IEC IEEE ANSI UL AASHTO ABS ACI AREMA AWS ML NACE GM FAA TBR RCC 各国船级 社 船级 社 等大量其他国际标准。豆丁下载网址：豆丁下载网址： http:/