煤岩变形参数测试

29煤和岩石弹性模量，泊松比的测定1仪器、设备和材料1.1仪器a.电阻应变仪；b.电桥，万用表；c.高阻计。1.2设备a.材料试验机；b.钻石机或车床，磨石机或磨床。1.3材料a.电阻应变片（以下简称电阻片），标距3mm×15mm～3mm×20mm,电阻值约为120Ω;b.粘结剂(502胶水，环氧树指胶等)，防潮胶，清洁剂（丙酮、纱布之类）。1.4检验工具：游标卡尺（精度0.02mm),直角尺，水平检测台，百分表架及百分表。2试件规格、加工精度、数量和含水状态试件规格、加工精度、数量和含水状态等须符合《煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方法》的规定。3电阻应变片的粘贴和防潮处理3.1粘贴电阻片前，对电阻片要进行检查，要求阻丝平直，间距均匀，丝与基粘贴牢固，阻栅的长度要大于岩石最大颗粒的10倍。同一试件所用的工作片和补偿片的电阻差值不应超过0.5Ω。3.2电阻片粘贴在试件高度方向的中部，尽量避开裂隙。每个试件只在对称两侧中部粘贴纵、横电阻片各一对。3.3电阻片的粘贴工艺a.清理表面在粘贴部位先用零号砂纸打磨，其面积要大于电阻片。再用洁白纱布或脱指棉蘸上丙酮等易挥发溶剂清洗表面，直至纱布没有灰痕为止。实验七煤和岩石变形参数测定方法b.涂胶贴片一般试件可用502胶水或环氧树脂胶等。贴片时，先在贴片部位涂上一薄层粘结剂，待粘结剂干后，再在电阻片背面涂一薄层粘结剂，随即将电阻片按要求的方向和部位贴上。然后在电阻片上盖一小块塑料纸，用手指在上面滚压挤出电阻片和试件之间的气泡和多余的粘结剂，约按压十几秒即可贴牢。c.接线：电阻片尾端引线用绝缘导线焊接引出。焊前需先将导线固定，以防碰动导线时拉坏电阻片。每根导线的长度、线径都要相同，长度不宜超过10m。3.4防潮处理3.4.1防底潮：试件表面用丙酮清洗后，涂上厚度不超过0.1mm的环氧树脂胶，面积要大于电阻片，以防止水分从试件内部进入电阻片。3.4.2防底潮胶固化，贴电阻片，并焊上短线引出。电阻片贴好固化后，对地绝缘电阻应满足试验要求，一般应大于200MΩ，然后再在电阻片上涂上厚度1mm左右的防潮胶，导线接头也做同样的防潮处理。水饱和处理后的试件，绝缘电阻值一般也应大于200MΩ。4测定步骤4.1测定前核对岩石名称和岩样编号，对试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态以及加工过程中出现的问题等进行描述，并填入记录表内（见附录A）。4.2检查试件加工精度，测量试件尺寸（应在试件高度中部两个互相垂直方向测量其直径，取算术平均值），填入记录表内。4.3选择材料试验机度盘时，一般应满足下式：0.2P0Pmax0.8P0…………………………………（1）式中：Pmax——预计最大破坏载荷，kN；P0——材料试验机度盘备用最大值，kN。4.4开动材料试验机，使其处于可用状态。将试件放在承压板中心。4.5将电阻应变仪接上电源，预热半小时，连接线路，预调平衡。接线方式可用全桥或半桥。施加初载荷，检查仪器工作情况，同时观察两边的应变值是否接近，如两边应变值相差较大，则必须调整试件位置和球队形座，使试件受力均匀。4.6按约0.5～1.0MPa/s的速度逐级加载。按估计破坏载荷的十分之一间隔读一次读数，记录载荷与应变值，直至破坏。每个测定过程，读数不得少于七个点，同一试实验七煤和岩石变形参数测定方法件的所有应变值，应尽量同时测出。当仪器有自动记录装置时，可按上列加载速度连续加载直至试件破坏。4.7记录破坏载荷值以及加载过程中出现的现象。并对试件的破坏进行描述或摄影。5测定结果的计算与整理5.1检查测定结果，废弃可疑数据，分别计算应力值、纵向应变和横向应变值，以及体积应变值。5.1.1应力按下式计算：10FP………………………………………（2）式中：σ——应力，MPa；P′——与应变相对应的载荷，kN；F——试件初始截面积，cm2。5.1.2纵向应变和横向应变取各应变片测值的平均值。5.2绘制应力-纵向应变曲线和应力-横向应变曲线，必要时尚应绘制应力-体积应变曲线。应力-应变曲线如下图所示。应力-应变曲线1-σ与εv曲线；2-σ与ε1曲线；3-σ与εd曲线5.3根据破坏载荷计算单向抗压强度：实验七煤和岩石变形参数测定方法10FPR………………………………（4）式中：R——单向抗压强度，MPa；P——破坏载荷，kN；F——试件初始截面积cm2。5.4在应力-纵向应变曲线上，原点与应力-纵向应变曲线上σ为50%抗压强度点连线的斜率即为割线模量，可用下式计算：505050E………………………………（5）式中：E50——割线模量，MPa；σ50——单向抗压强度的50%,MPa；ε50——试件承受σ50应力时的纵向应变值。5.5在应力-纵向应变曲线上直线段（如上图ab线段）的斜率为切线模量（通称弹性模量），可按下试计算：ababtE…………………………………（6）式中：tE——切线（弹性）模量，MPa；a——应力-应变曲线中直线段始点的应力，MPa；b——应力-应变曲线中直线段终点的应力，Mpa；a——应力-应变曲线中直线段始点的应变值；b——应力-应变曲线中直线段终点的应变值。两种模量取值到千位数。5.6根据应力-纵向应变和应力-横向应变两曲线上对应直线段部分纵向应变和横向应变的平均值计算泊松比μ：tpdp……………………………………（7）式中：dp——应力-横向应变曲线上对应直线段部分应变的平均值；tp——应力-纵向应变曲线上对应直线侧面部分应变的平均值。计算结果取两位小数。实验七煤和岩石变形参数测定方法附录A变形参数测定记录表岩石名称：试件高度：试样编号：试件截面积：试件直径:测定日期：试件描述序号纵向载荷PkN纵向应力σMPa纵向应变ε1（με）横向应变εd（με）体积应变εv备注测定前测定后1片2片3片平均1片2片3片平均破坏载荷P=单向抗压强度R=变形参数：E50=Et=μ=测定：计算：