岩体力学A实验教学大纲.docx
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1、岩体力学A实验教学大纲01.教学单位名称:建设工程学院02.实验中心名称:土木工程实验教学中心03.课程名称:岩体力学A04.课程代码:63200605.课程类别:学科基础课程06.课程性质:必修07.课程学时:48学时,其中含实验8学时08.课程学分:309.面向专业:土木工程(岩土工程、地下工程方向)10 .实验课程的教学任务和教学要求岩体力学是工科高等学校土木工程专业的一门主干专业基础 课,在培养学生专业基础知识、创造性思维、综合分析能力和地质工 程实践能力方面占有重要的地位。岩体力学实验教学是该课程的重要 环节,目标在于使学生在获得理论知识的基础上,开展各种岩石强度 及变形的测定试验,
2、学生通过直接进行操作和分析,掌握实验手段获 取岩石力学参数的方法,并认识到岩石材料的复杂性、不均一性,从 而具有运用实验方法研究解决复杂工程地质问题的能力。11 .学生应掌握的实验技术及实验能力(1)实验一:岩石单轴压缩变形试验掌握岩石单轴受压变形试验方法,能够绘制岩石单轴受压下的应 力-应变曲线,并计算出岩石单轴抗压强度、弹性模量、泊松比等岩 石力学参数,了解岩石单轴受压过程的变形特征和破坏类型。(2)实验二:岩石单轴抗压试验掌握岩石单轴抗压强度试验的原理和方法,能够描述试样的破坏 形态,并计算出岩石单轴抗压强度。(3)实验三:岩石抗拉强度试验(劈裂法)掌握劈裂法的基本原理和试验方法,能够描
3、述试样的破坏形态, 并计算出岩石的抗拉强度。(4)实验四:岩石抗剪强度试验(直剪法)掌握岩石抗剪强度试验方法,能够根据岩样在不同压力下的剪切 应力,绘制岩石抗剪强度曲线,计算抗剪强度、力学参数指标。(5)实验五:岩石结构面剪切试验掌握岩石结构面剪切试验方法,能够根据结构面在不同压力下的 剪切应力,绘制岩石结构面抗剪强度曲线,计算抗剪强度、力学参数 指标。(6)实验六:岩石常规三轴试验掌握岩石常规三轴试验方法,能够记录不同围压下破坏的最大轴 向应力,绘制莫尔应力圆、强度包络线,计算力学参数指标,进一步 理解岩石的强度准则。(7)实验七:岩石三轴流变试验掌握岩石三轴流变试验方法,绘岩石轴向全过程应
4、变曲线、瞬时11实验原理岩石的变形指岩石在外荷载作用下,内部颗粒间 相对位置变化而产生与大小的变化,反映岩石变 形性质的参数有:变形模量和松泊比。岩石单轴 压缩变形试验是测定岩石在单轴压缩条件下的轴 向和径向应变值,据此计算岩石的弹性模量及泊 松比。12实验类型1.演示性口; 2.验证性口; 3.综合性口; 4.设计性0; 5.研究性口。13实验者层次本科生14实验仪器设备岩石钻样机、切样机、磨样机各一台;测量平台 一台;岩石刚性压力机一台;岩石烘干及饱和设 备各一套;静态电阻应变仪一台;惠斯顿电桥、 兆欧表、万用电表;电阻应变片或千分表若干; 千分表架、磁性表座若干;游标卡尺一把(精度 0.
5、02mm);电烙铁、松香、焊锡等焊接设一套; 高速摄像机一台。15实验套数216开出时间19900317教学单位名称建设工程学院18教学单位编号6319实验单位名称土木工程实验教学中心20实验中心编号140221实验地名称岩石力学实验室22实验地编号钻探实验楼30223一次性材料品名金刚石锯片1,金刚石钻头1,电阻应变片40,胶 布2, 502胶水5,液压油1等,电线2。24一次性材料500元25面向专业土木工程(岩土工程、地下工程方向)岩体力学A (632006)实验项目卡2No字段名填写内容1课程名称岩体力学A2课程编号6320063实验项目名称岩石单轴抗压强度试验4实验项目编号63200
6、6025网络实验06每组人数77计划学时数1-28实验性质必做9实验目的掌握岩石单轴抗压强度试验的原理和方法,能够 描述试样的破坏形态,并计算出岩石单轴抗压强 度。10实验内容加工规则试件,试件为圆柱体,直径二5cm, 长L=10cm;将试样置于试验机,调试仪器设备; 以一定速度加载至试样破坏;记录破坏荷载 和加载过程中出现的现象;描述试样的破坏形 态;计算岩石的单轴抗压强度。11实验原理当无侧限试样受纵向压力作用下出现压缩破坏 时,单位面积上所承受的载荷为岩石的单轴抗压 强度,即试样破坏时最大载荷与垂直与加载方向 的面积之比。12实验类型L演示性口; 2.验证性口; 3.综合性口; 4.设计
7、性0; 5.研究性口。13实验者层次本科生14实验仪器设备显微图像分析仪一台;粒度粒形分析仪一台;岩 石钻样机、切样机、磨样机各一台;测量平台一 台;岩石刚性压力机一台;岩石烘干及饱和设备 各一套;岩石冻融设备一套;高速摄像机一台; 游标卡尺一把(精度0.02mm)。15实验套数216开出时间19900317教学单位名称建设工程学院18教学单位编号6319实验单位名称土木工程实验教学中心20实验中心编号140221实验地名称岩石力学实验室22实验地编号钻探实验楼30223一次性材料品名金刚石锯片1,金刚石钻头1,液压油1,垫板4 等。24一次性材料350元25面向专业土木工程(岩土工程、地下工
8、程方向)岩体力学A (632006)实验项目卡3No字段名填写内容1课程名称岩体力学A2课程编号6320063实验项目名称岩石抗拉强度试验(劈裂法)4实验项目编号632006035网络实验06每组人数77计划学时数18实验性质必做9实验目的掌握劈裂法的基本原理和试验方法,能够描述试样的破坏形态,并计算出岩石的抗拉强度。10实验内容加工规则试件,试件为圆柱体,直径二5cm, 长L=10cm;将试样置于试验机,调试仪器设备; 以一定速度加载至试样破坏;记录破坏荷载 和加载过程中出现的现象;描述试样的破坏形 态;计算岩石的单轴抗拉强度。11实验原理岩石抗拉强度是指岩石在单向受拉条件下被拉断 时的极限
9、拉应力值。间接法(即巴西劈裂法)测 试,即在试样直径方向上施加一对线性荷载,使 试样沿直径方向破坏,间接测定岩石的抗拉强度。12实验类型L演示性口; 2.验证性口; 3.综合性口; 4.设计性0; 5.研究性口。13实验者层次本科生14实验仪器设备显微图像分析仪一台;粒度粒形分析仪一台;岩 石钻样机、切样机、磨样机各一台;测量平台一 台;岩石刚性压力机一台;岩石烘干及饱和设备 各一套;岩石冻融设备一套;高速摄像机一台; 游标卡尺一把(精度0.02mm)。15实验套数216开出时间19900317教学单位名称建设工程学院18教学单位编号6319实验单位名称土木工程实验教学中心20实验中心编号14
10、0221实验地名称岩石力学实验室22实验地编号钻探实验楼30223一次性材料品名金刚石锯片1,金刚石钻头1,钢条5,纱布5,垫板4, 液压油1等。24一次性材料400元25面向专业土木工程(岩土工程、地下工程方向)岩体力学A (632006)实验项目卡4No字段名填写内容1课程名称岩体力学A2课程编号6320063实验项目名称岩石抗剪强度试验(直剪法)4实验项目编号632006045网络实验06每组人数77计划学时数18实验性质必做9实验目的掌握岩石抗剪强度试验方法,能够根据岩样在不 同压力下的剪切应力,绘制岩石抗剪强度曲线, 计算抗剪强度、力学参数指标。10实验内容制备岩体试样;对岩体剪切面
11、进行岩石节理 三维形貌扫描和电子显微镜成像(试验前、后); 将试样置于剪切盒内及调试仪器设备;分级 施加法向荷载压力并记录各级压力下岩石试件的 法向位移;分级施加剪切荷载并记录各级荷载 下岩石试件的法向和剪切位移;描述试样的破 坏形态;应绘制各级法向应力下,剪应力与剪 切位移及法向位移关系曲线;计算岩石的抗剪 强度指标。11实验原理岩石的抗剪强度是指岩石受剪至破坏时,剪切面 上的极限剪应力值。岩石的直剪试验时将同一类 型的一组岩石试样,在不同的法向应力下进行剪 切,进而确定岩石的抗剪强度指标。12实验类型1.演示性口; 2.验证性口; 3.综合性口; 4.设计性0; 5.研究性口。13实验者层
12、次本科生14实验仪器设备岩石钻样机、切样机、磨样机各一台;试样饱和 设备一套;岩石直剪试验仪一台;游标卡尺一把 (精度0.02mm);位移百分表或传感器若干;试 样模具及混凝土养护设备一套;滚轴排(必要时), 岩石节理三维形貌扫描和电子显微镜成像各1台, 局速摄像机1台。15实验套数216开出时间19900317教学单位名称建设工程学院18教学单位编号6319实验单位名称土木工程实验教学中心20实验中心编号140221实验地名称岩石力学实验室22实验地编号钻探实验楼302加载轴向应力应变曲线、轴向蠕变曲线,计算力学参数指标,进一步 理解岩石的流变性和岩石流变本构模型。12 .开设实验项目.开设
13、实验项目一览表实验项目编 号实验项目名称实验类 型实验性 质实验学 时每组人 数首次开 出年月63200601岩石单轴压缩变形试 验设计性必做1-2719900363200602岩石单轴抗压强度试 验设计性必做1-2719900363200603岩石抗拉强度试验 (劈裂法)设计性必做1719900363200604岩石抗剪强度试验(直 剪法)设计性必做1719900363200605岩石结构面剪切试验演示性选做11020200363200606岩石常规三轴试验设计性必做2719900363200607岩石三轴流变试验演示性选做21020210313 .实验教材或指导书或主要参考资料肖树芳主编,
14、岩体力学(第二版),地质出版社,2016o岩体力学试验及原位测试,自编,2019o14 .考核要求、考核方式及成绩评定标准考核要求:主要考核学生对岩石常规力学试验方法的掌握情况, 包括试验原理的理解、试验仪器设备的操作能力、试验方法及试验要 求的掌握、试验资料的分析整理等。考核方式:考核学生在实验过程中的实际动手能力和完成的实验 报告水平。成绩评定标准:成绩评定采用百分制,按考核点得分和权重,计 算得到总成绩。具体如下:表1岩石单轴压缩变形试验成绩评定标准考查点评分90-10080-8970-7960-6960以下实验操作 标准规范性 (权重20%)全面按规范 操作,操作步 骤完整标准、 顺序
15、正确规范操作较 好,步骤基本 完整,操作顺 序基本正确。 但部分操作不 十分标准规范规范操作性一 般,步骤完整, 但存在操作顺 序不正确的标 准操作基本按规范操 作,存在实验 步骤不标准完 整和操作顺序 不标准正确的 现象操作不 标准规 范23一次性材料品名金刚石锯片1,金刚石钻头1,钢条5,纱布5,垫板4, 液压油1等。24一次性材料400元25面向专业土木工程(岩土工程、地下工程方向)岩体力学A (632006)实验项目卡5No字段名填写内容1课程名称岩体力学A2课程编号6320063实验项目名称岩石结构面剪切试验4实验项目编号632006055网络实验06每组人数107计划学时数18实验
16、性质选做9实验目的掌握岩石结构面剪切试验方法,能够根据结构面 在不同压力下的剪切应力,绘制岩石结构面抗剪 强度曲线,计算抗剪强度、力学参数指标。10实验内容加工规则试件,试样尺寸可小于或等于剪切盒 尺寸;对各组岩石结构面进行三维形貌扫描; 安装试样及调试仪器设备;分级施加荷载压 力并记录各级压力下的应力及位移数据;描述 试样的破坏形态;根据应力、应变试验值绘制 变形曲线;计算结构面抗剪强度参数。11实验原理结构面是岩体中最薄弱的部位,其强度高低很大 程度上决定了岩体的强度及稳定性。试验是测试 岩石结构面及岩石与混凝土接触面的抗剪强度。12实验类型L演示性口; 2.验证性口; 3.综合性口; 4
17、.设计性0; 5.研究性口。13实验者层次本科生14实验仪器设备水泥砂浆及混凝土拌合与养护设备一套;岩石结 构面三维形貌扫描仪一台;岩石结构面伺服剪切 试验机一台;位移百分表或传感器若干;压力及 位移数据采集仪一套;岩石结构面剪切盒若干(宜 为可拆卸式铁皮盒);滚轴排两个。15实验套数116开出时间20200317教学单位名称建设工程学院18教学单位编号6319实验单位名称土木工程实验教学中心20实验中心编号140221实验地名称岩石力学实验室22实验地编号钻探实验楼30223一次性材料品名水泥1;砂子1;金刚石锯片1,金刚石钻头1,钢条5,纱布5,垫板4,液压油1等。24一次性材料450元2
18、5面向专业土木工程(岩土工程、地下工程方向)岩体力学A (632006)实验项目卡6No字段名填写内容1课程名称岩体力学A2课程编号6320063实验项目名称岩石常规三轴试验4实验项目编号632006065网络实验06每组人数77计划学时数28实验性质必做9实验目的掌握岩石常规三轴试验方法,能够记录不同围压 下破坏的最大轴向应力,绘制莫尔应力圆、强度 包络线,计算力学参数指标,进一步理解岩石的 强度准则。10实验内容加工规则试件,试件为圆柱体,直径二5cm, 长LHOcm;安装试样,调试仪器设备粘贴电阻 应变片;以一定加载速率同步施加围压和轴向 压力,达到预定围压为止;采用一次性连续加 载法以
19、一定速率施加轴向荷载,测量轴向变形, 直至试样破坏;描述试样的破坏形态;根据 最大主应力和相应的围压,绘制莫尔应力圆; 根据莫尔-库伦强度准则确定岩石抗剪强度参数。11实验原理岩石三轴压缩强度试验是测定岩石试样在不同围 压下的三向压缩强度,据此计算岩石在三轴压缩 条件下的强度参数。12实验类型1.演示性口; 2.验证性口; 3.综合性口; 4.设计性0; 5.研究性口。13实验者层次本科生14实验仪器设备岩石钻样机、切样机、磨样机各一台;测量平台 一套;岩石三轴试验机一台;PIV图像测试仪一台; 高速摄像机一台;岩石CT扫描仪一台。15实验套数216开出时间19900317教学单位名称建设工程
20、学院18教学单位编号6319实验单位名称土木工程实验教学中心20实验中心编号140221实验地名称岩石力学实验室22实验地编号钻探实验楼30223一次性材料品名金刚石锯片1,金刚石钻头1,液压油1,试件胶 皮套6等。24一次性材料400元25面向专业土木工程(岩土工程、地下工程方向)岩体力学A (632006)实验项目卡7No字段名填写内容1课程名称岩体力学A2课程编号6320063实验项目名称岩石三轴流变试验4实验项目编号632006075网络实验06每组人数107计划学时数28实验性质选做9实验目的掌握岩石三轴流变试验方法,绘岩石轴向全过程 应变曲线、瞬时加载轴向应力应变曲线、轴向蠕 变曲
21、线,计算力学参数指标,进一步理解岩石的 流变性和岩石流变本构模型。10实验内容加工规则试件,试件为圆柱体,直径二5cm, 长LHOcm;安装试样;连接电阻应变仪及调 试仪器设备;分级施加荷载压力并记录各级压 力下岩石试件的变形;绘制应变率时间关系曲 线、应力应变曲线;计算岩石的长期强度。11实验原理岩石流变是指岩石矿物组构(骨架)随时间增长而 不断调整重组,导致其应力、应变状态亦随时间 而持续地增长变化。主要包括蠕变和松弛。试验 是测定岩石试样在外部条件不变的情况下,应力 或应变、应变率随时间的变化,据此分析岩石的 流变性。12实验类型1.演示性口; 2.验证性口; 3.综合性口; 4.设计性
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- 体力 实验教学 大纲
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