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