岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨
砂岩抗拉强度和断裂韧度测试方法研究
砂岩是一种广泛存在于地球地壳中的岩石类型,其在工程建设中具有重要的应用价值。
砂岩抗拉强度和断裂韧度是评价砂岩工程性能的重要指标,准确测定这些参数对于工程设计和施工具有重要意义。
本文将对砂岩抗拉强度和断裂韧度的测试方法进行研究,并探讨其影响因素和改进措施。
一、砂岩抗拉强度的测试方法1. 传统试验方法传统的砂岩抗拉强度测试方法包括拉伸试验、压缩试验和弯曲试验。
这些方法存在着试样制备困难、试验周期长、结果不够准确等问题,需要改进。
2. 先进试验方法近年来,随着科学技术的发展,一些先进的试验方法逐渐被引入到砂岩抗拉强度测试中,如应变测试、声发射测试等。
这些方法具有试验周期短、结果准确等优点,但仍需进一步研究和改进。
二、砂岩断裂韧度的测试方法1. 传统试验方法传统的砂岩断裂韧度测试方法包括缺口试验、冲击试验和割缝试验等。
这些方法存在着试样制备困难、试验过程复杂、结果不够准确等问题,需要改进。
2. 先进试验方法近年来,一些先进的试验方法逐渐被引入到砂岩断裂韧度测试中,如断裂韧度指数测试、动态试验等。
这些方法具有试验周期短、结果准确等优点,但仍需进一步研究和改进。
三、影响因素分析砂岩抗拉强度和断裂韧度受到多种因素的影响,包括砂岩的成分、结构、孔隙度、孔隙水压力等。
在进行测试时需要充分考虑这些因素,制定合理的试验方案,提高测试结果的准确性和可靠性。
四、改进措施针对砂岩抗拉强度和断裂韧度测试中存在的问题,需要采取一系列改进措施,包括优化试验方案、改进试验设备、完善试验标准等。
加强对砂岩力学性能研究的投入,推动砂岩抗拉强度和断裂韧度测试方法的改进和创新。
总结:砂岩抗拉强度和断裂韧度是评价砂岩工程性能的重要指标,准确测定这些参数对于工程设计和施工具有重要意义。
目前,砂岩抗拉强度和断裂韧度的测试方法仍存在一些问题,需要进一步研究和改进。
相信随着科学技术的不断发展和进步,砂岩抗拉强度和断裂韧度的测试方法将逐步得到完善,为工程建设提供更可靠的技术支撑。
岩石劈裂试验、单轴压缩和直接拉伸变形特性的实验研究
岩石劈裂试验、单轴压缩和直接拉伸变形特性的实验研究众所周知,岩石在大多数情况下承受的是压应力而不是拉应力,因此,在岩石力学工程实践中,岩石变形参数和本构关系都来自于压缩试验。
然而,一些研究者的研究成果已经表明,不少岩石的拉伸模量远小于压缩模量。
对于这类岩石,如果继续沿用仅考虑压缩应力状态或者压缩与拉伸模量相同的岩石力学模型和破坏准则,已不能完全满足实际工程的需要。
这种传统做法将给岩石工程设计和计算带来较大误差。
迄今为止,关于压缩、拉伸和劈裂间的变形规律的研究很少。
压缩与拉伸下的岩石本构关系和破坏准则也很不完善,仅停留在简单的“双线弹性”模型。
解决这些矛盾迫切需要进行压缩、拉伸与劈裂下变形特性的深入研究。
本文利用昆明理工大学自行研制的压-拉转换装置,能够在同一试件上实现压缩与拉伸间循环加载。
通过该测试系统,进行了压缩、拉伸和劈裂的单向和循环加载试验,研究了不同加载方向、不同加载路径、不同岩石种类的单轴和劈裂受载变形特性,并从损伤的角度对岩石的破坏形式进行了描述和分析,进一步刻画了单轴受载作用下岩石的性能劣化过程和演变机制,简要揭示了岩石单轴受载破坏的微观机理。
试验结果发现:大红山岩石劈裂试验条件下压缩变形模量ECP和拉伸变形模量ETP 的数值相差不大,A、B两组岩石ECP与ETP平均值之比分别为1.04和1.02。
两组岩石单轴压缩变形模量EC和直接拉伸变形模量ET的数值也大体相当,EC与ET平均值之比分别为1.024和1.044。
重庆砂岩的试验结果则有很大不同。
劈裂试验所获得的压缩变形模量ECP比拉伸变形模量ETP大得多,ECP与ETP之比在1.96至5.88之间,平均值等于3.16。
单轴压缩变形模量EC也远大于直接拉伸变形模量ET,EC与ET平均值之比为3.276。
由此可知,大红山A、B两组岩石劈裂试验所获得的压缩与拉伸变形模量之比,EPC/ETP和压拉循环加载过程中所获得的压缩与拉伸变形模量平均值之比,EC/ET,在数值上相差不大,分别为1.02、0.97,可以认为是相等的。
岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨
岩石抗拉试验劈裂发测试技术的探讨摘要:通常情况下用来对岩石的抗拉强度进行测定的方法有很多,一般可以分为直接拉伸法以及间接拉伸法两种,然而,使用直接拉伸法进行试验会受到夹持条件等的限制,所以,对岩石的抗拉强度进行测定的时候通常使用的都是间接拉伸法,也就是劈裂法。
本文从抗拉强度的定义以及影响因素、劈裂法与其实验的影响因素、实验中所用到的设备、整个实验的操作步骤、对实验数据工程的处理以及对实验结果进行分析等问题出发,对岩石抗拉试验劈裂发测试的技术进行探讨。
关键词:岩石;抗拉试验;劈裂法;测试技术岩石所具有的抗拉强度的高低是岩石的十分重要的力学性质指标,同时也是对岩石的稳定性以及结构设计安全进行分析的一个重要的控制参数,改革开放以来,随着我国经济的迅猛发展,在全国各地所兴建的高层建筑、大型桥梁、水坝以及隧道等工程开始越来越多,这类工程在建设的过程中经常会遇到岩石,岩石所具有的抗拉强度的力学性能指标是进行评判、设计、控制以及检验质量的一个重要的凭据。
通常情况下用来对岩石的抗拉强度进行测定的方法有很多,一般可以分为直接拉伸法以及间接拉伸法两种,然而,使用直接拉伸法进行试验会受到夹持条件等的限制,所以,对岩石的抗拉强度进行测定的时候通常使用的都是间接拉伸法,也就是劈裂法。
一、抗拉强度的定义以及影响因素岩石的抗拉强度指的是岩石自身在单向受到一定的拉力的时候,受拉面可以承受的最大的拉应力。
岩石是一种比较复杂的力学介质,会对岩石的抗拉强度产生影响的因素有很多,岩石自身的强度特征以及变形特征不仅与它的应力状态有关,还与岩石的结构构造、矿物组成、温度以及含水率等有着十分密切的关系,并且也与实施实验的方法及实验的结果有一定的关系,例如加荷速率、试件大小以及尺寸比例等[1]。
二、劈裂法与其实验的影响因素1、劈裂试验的起源是南美洲,是现阶段中国内外在测定岩石的抗拉强度的时候所使用的最普遍的方法,这种实验是在试样的直径方向施加一定的径向的线性载荷,让试样可以沿着直径被破坏的一种试验[2]。
岩石的巴西劈裂试验检索综述
岩石的巴西劈裂试验检索综述一、前言岩石的力学性质是研究岩石工程问题的基础。
而岩石的劈裂强度是其中一个重要参数,它是指岩石在垂直于其最小应力方向上发生劈裂时所承受的最大应力。
为了确定岩石的劈裂强度,科学家们开展了大量的实验研究,其中巴西劈裂试验是其中一种重要的试验方法。
二、巴西劈裂试验简介巴西劈裂试验(Brazilian test)是一种常用的测定岩石抗拉强度和抗压强度的方法之一,也可以用来测定岩石的劈裂强度。
该试验方法最早由巴西学者F.P. Brazil于1945年提出,因此得名。
该试验方法主要通过在样品中间施加垂直于其轴向方向上的负荷来产生剪切应力,使样品沿着其中心处垂直于轴向方向发生断裂。
通常情况下,采用圆柱形样品进行测试。
在实际测试中,需要先将样品进行预处理(如打圆角、打平面等),然后将其放置在两个支座之间,施加负荷,直到样品发生断裂。
根据样品的尺寸和断裂负荷大小,可以计算出其劈裂强度。
三、巴西劈裂试验的应用巴西劈裂试验常用于测定岩石的劈裂强度、抗拉强度和抗压强度等力学性质。
在岩石工程领域中,这些力学性质是评价岩石稳定性和可靠性的重要指标。
1. 测定岩石的劈裂强度通过巴西劈裂试验可以测定岩石在垂直于其最小应力方向上发生劈裂时所承受的最大应力。
这对于评估岩石在开采过程中可能发生的断层和滑坡等问题具有重要意义。
2. 测定岩石的抗拉强度巴西劈裂试验也可以用来测定岩石的抗拉强度。
当施加负荷时,样品会沿着其中心处垂直于轴向方向发生断裂,此时可以计算出其抗拉强度。
3. 测定岩石的抗压强度与测定岩石的抗拉强度类似,巴西劈裂试验也可以用来测定岩石的抗压强度。
当施加负荷时,样品会在轴向方向上发生压缩变形,此时可以计算出其抗压强度。
四、巴西劈裂试验的优缺点巴西劈裂试验具有以下优点:1. 简单易行:相对于其他试验方法而言,巴西劈裂试验操作简单,能够快速测定岩石的劈裂强度等力学性质。
2. 适用范围广:巴西劈裂试验不仅适用于各种类型的岩石样品,而且还可以应用于其他材料的测试。
劈裂抗拉强度试验
劈裂抗拉强度试验劈裂抗拉强度试验是一种常用的材料力学试验方法,用于评估材料在拉伸条件下的抗裂能力。
本试验通过将试样沿其厚度方向切割成两半,然后施加拉伸载荷,观察材料抗裂能力的指标。
下面将从试验原理、设备和操作步骤、试验结果分析等方面详细介绍劈裂抗拉强度试验的相关内容。
一、试验原理:劈裂抗拉强度试验基于材料的裂纹扩展行为和断裂韧性理论。
试样上所施加的拉伸力会引起试样内部发生裂纹,而这些裂纹最终会导致试样破裂。
通过观察裂纹的扩展和试样破裂的情况,可以评估材料的抗裂能力和断裂韧性。
二、设备和操作步骤:1. 设备:劈裂抗拉强度试验机、试样制备设备、光学显微镜等。
2. 操作步骤:a. 材料试样的制备:首先根据要求选择合适的试样尺寸和几何形状,然后使用试样制备设备将试样制备成所需的形状。
b. 安装试样:将试样安装到试验机上,确保试样的握持夹具均匀施加力。
c. 施加载荷:按照预定的加载速率施加拉伸力,记录加载过程中的应力和应变值。
d. 观察裂纹扩展:在试验过程中,使用光学显微镜或其他合适的观察设备,观察并记录试样上裂纹的扩展情况。
e. 试样破裂:当试样破裂时,记录破裂位置和形态,取下试样用于后续分析。
三、试验结果分析:试验结果可通过测量试样的最大应力和断口形貌等来评估材料的劈裂抗拉强度。
最大应力表征了试样在破裂前所承受的最大拉伸力,而断口形貌则可以提供有关试样破裂方式和裂纹扩展路径的信息。
通过分析试验结果可以得出以下结论:1. 高劈裂抗拉强度表示材料在拉伸条件下具有较好的抗裂能力,适用于各种承受拉伸力的工程应用。
2. 断口的形貌和裂纹扩展路径可以用于检测材料的断裂韧性。
光滑的断裂面和呈弓形的裂纹扩展路径表明材料具有较高的韧性,适用于受冲击载荷的应用。
3. 进一步分析试验结果,可以通过应力应变曲线等数据得出材料的拉伸模量、屈服强度等力学性能指标。
简言之,劈裂抗拉强度试验通过切割试样并施加拉伸力,用于评估材料抗裂能力的试验。
研究岩石的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过岩石力学实验,研究岩石的力学性质,包括抗压强度、抗拉强度、变形性能、水理性质等,为岩土工程设计和施工提供理论依据。
二、实验原理岩石力学实验主要包括以下几种:1. 岩石单轴抗压强度试验:在岩石试件上施加轴向压力,当试件破坏时,记录破坏时的最大轴向压力,以此确定岩石的单轴抗压强度。
2. 岩石抗拉强度试验(劈裂试验):将岩石试件沿劈裂面进行拉伸,当试件破坏时,记录破坏时的最大拉伸力,以此确定岩石的抗拉强度。
3. 岩石变形试验:通过施加轴向压力,观察岩石的变形情况,分析岩石的变形规律。
4. 岩石水理性质试验:测定岩石的吸水性、软化性、抗冻性和透水性等水理性质。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器:岩石力学试验机、万能试验机、岩样制备设备、量筒、天平等。
2. 实验材料:岩石试件、砂、水等。
四、实验步骤1. 岩石单轴抗压强度试验:(1)将岩石试件加工成标准尺寸,并对试件表面进行打磨。
(2)将试件放入岩石力学试验机,调整试验机夹具,使试件轴向压力方向与试件轴线一致。
(3)启动试验机,以一定的加载速度对试件施加轴向压力,当试件破坏时,记录破坏时的最大轴向压力。
2. 岩石抗拉强度试验(劈裂试验):(1)将岩石试件加工成标准尺寸,并对试件表面进行打磨。
(2)将试件放入万能试验机,调整试验机夹具,使试件劈裂面与试验机轴线一致。
(3)启动试验机,以一定的拉伸速度对试件施加拉伸力,当试件破坏时,记录破坏时的最大拉伸力。
3. 岩石变形试验:(1)将岩石试件加工成标准尺寸,并对试件表面进行打磨。
(2)将试件放入岩石力学试验机,调整试验机夹具,使试件轴向压力方向与试件轴线一致。
(3)启动试验机,以一定的加载速度对试件施加轴向压力,记录试件的变形情况。
4. 岩石水理性质试验:(1)测定岩石的吸水性:将岩石试件放入量筒中,加入一定量的水,记录试件吸水后的质量。
(2)测定岩石的软化性:将岩石试件浸入水中,记录试件饱和后的抗压强度。
试分析简单拉伸与劈裂试验确定抗拉强度的异同资料
其抗拉强度。
圆盘劈裂法试验
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1- 硬质钢丝; 2- 承压板; 3- 圆盘
状岩石试件
图3
试件加载方法
换算成岩样中心的拉应力。
式中:
σ:岩样抗拉强度(MPa) ;
P :劈裂荷载值( N) ;
D:岩样直径(mm) ;
L:岩样厚度(mm) 。
两种方法对比分析
属材料拉伸试验相类似, 试件及
夹具如图1 所示。将试件置于万
能材料试验机上进行轴向拉伸, 试
件被拉断时的应力值即为岩石的
单向抗拉强度( 简称抗拉强度) , 以
σt表示。
P: 试件被拉断时的拉( kN) ;
F: 试件横截面积( cm2)
图1
直接拉伸试验
由于岩石试件在试验过程中所受拉荷载是通过转换器获得的,转
弹性范围内钢柱受压与受拉的荷载~位移曲线是一致的) , 得到转换
器本身的荷载 位移曲线,然后在岩石拉伸试验的荷载~位移曲线中减
去相同荷载下转换器本身的荷载~位移曲线上的位移值,就是岩石试
件的拉伸荷载~位移曲线。
直接拉伸试验
为了尽量消除由随机接触
间隙引起的误差, 试验前都先
施加一定的(如几十到几百牛
状态区域划分,即破坏危险区的确定是地下工程围岩稳定
性分析评价的关键,而岩石抗拉强度又是确定工程围岩破
坏区的基础资料之一。
直接拉伸试验
为了进行岩石试样拉伸试验,自行设计了一个压~拉转换
器,通过该压~拉转换器可以将对压~拉转换器的压力转换为对
岩石试样的直接拉伸,使岩样受拉破坏。
岩石的直接单向拉伸试验与金
通过实验对泥岩和砂岩的直接拉伸试验和劈裂
岩石单轴抗拉强度实验(劈裂法)的实验总结
岩石单轴抗拉强度实验(劈裂法)的实验总结以岩石单轴抗拉强度实验(劈裂法)的实验总结引言:岩石是地球上的主要固体材料之一,对于岩石的力学性质的研究对于工程建设和地质灾害预防具有重要意义。
岩石的抗拉强度是岩石力学性质中的一个重要参数,可以通过多种实验方法来测定。
本文将重点讨论岩石单轴抗拉强度实验中的劈裂法,并对实验结果进行总结和分析。
实验方法:岩石单轴抗拉强度实验是通过施加垂直于岩石试样轴线的拉伸力来测定岩石的抗拉强度。
劈裂法是一种常用的实验方法,它适用于岩石中存在明显劈裂面的情况。
具体实验步骤如下:1. 试样制备:从野外或实验室获得的岩石样本,根据实验要求制备成规定尺寸的试样。
试样通常采用圆柱形或长方形,表面应光滑平整。
2. 试样固定:将试样固定在实验设备上,确保试样的轴线与设备的拉伸方向一致。
3. 施加负荷:逐渐施加拉伸力,通过拉伸装置控制负荷的施加速率和大小。
在施加负荷的过程中,记录下试样的变形情况和应力值。
4. 劈裂发生:当试样达到破坏强度时,劈裂面将出现在试样中,形成两个分离的断裂面。
5. 测量抗拉强度:根据实验记录的数据,计算出试样的抗拉强度。
抗拉强度是指单位面积的岩石所能承受的最大拉伸力。
实验结果:通过多次实验,我们获得了不同岩石样本的抗拉强度数据。
以某岩石样本为例,其抗拉强度为XX MPa。
这个结果表明了该岩石的抵抗拉伸破坏的能力。
实验分析:在实验过程中,我们观察到了一些现象。
首先,岩石试样在施加负荷的过程中会发生变形,这是由于岩石内部的结构在受力下发生了改变。
其次,当试样达到破坏强度时,劈裂面会在试样中形成,这是由于岩石在拉伸过程中发生了断裂。
通过对实验结果的分析,我们可以得出以下结论:1. 不同类型的岩石具有不同的抗拉强度。
这是由于岩石的成分、结构和组织的差异导致的。
2. 岩石的抗拉强度与其它力学性质有关。
例如,岩石的抗压强度和抗剪强度对其抗拉强度有一定的影响。
3. 岩石的抗拉强度与其应力-应变关系有关。
岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨
岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨摘要:岩石的抗拉强度是岩石的重要力学性质指标,在工程上,将劈裂法试验规定为测定岩石抗拉强度的必做试验。
文章在论述抗拉强度的定义及其影响因素、劈裂法及其试验影响因素的基础上,分析了运用劈裂法测定岩石抗拉强度试验的过程,即试验设备、试验操作步骤、试验数据工程处理及试验结果。
试验表明,运用劈裂法来测定岩石抗拉强度的试验结果是可行、可靠的。
关键词:岩石试验;抗拉强度;劈裂法;测试岩石的抗拉强度是岩石的重要力学性质指标,也是岩石结构设计安全与稳定性分析的一个控制参数。
近年来,随着中国经济建设的迅猛发展,大型桥梁、隧道、水坝及高层建筑等工程越来越多,在工程建设中经常会遇到岩石,其抗拉强度力学性能指标是设计、检验、控制和评判质量的重要依据。
一般测定岩石抗拉强度试验方法有很多,大致可分为直接拉伸法和间接法两大类,但由于直接拉伸试验受夹持条件等限制,因此,岩石的抗拉强度一般采用间接拉伸法(劈裂法)来测定。
因此,文章就岩石抗拉试验劈裂法测试技术展开探讨,以供参考。
1抗拉强度的定义及其影响因素1.1岩石的抗拉强度是指岩石在单向受拉条件下,受拉面上能承受的最大拉应力1.2影响岩石抗拉强度的主要因素岩石是一种复杂的力学介质,其变形特征和强度特征不仅取决于应力状态,而且与岩石的矿物组成、岩石结构构造、含水率和温度等密切相关,且其试验结果还与试验方法有关,如试件大小、尺寸比例、加荷速率等。
2劈裂法及其试验影响因素2.1劈裂试验劈裂试验亦称巴西试验(Brazilian test),这种方法起源于南美洲,是目前国内外测定岩石抗拉强度应用最广泛的试验方法。
劈裂试验是在圆柱体(亦称圆盘)试样的直径方向上施加径向线性载荷,使试样沿直径破坏的试验。
2.2试验测试中的影响因素在室内试验测试中,影响劈裂试验结果的影响因素一般有:试样的试验状态、受力方向、样品形状和尺寸、垫条的材料和尺寸等。
2.2.1试样试验状态由于受各工程环境条件的影响,不同工程对试样试验状态要求不同,所产生的抗拉强度也不同。
巴西劈裂法实验总结
巴西劈裂法实验总结巴西劈裂法实验是一种常用的材料力学实验方法,用于测定材料的断裂韧性。
本文将对巴西劈裂法实验进行总结,包括实验原理、实验步骤、实验结果分析等内容。
一、实验原理巴西劈裂法实验是一种静态力学实验方法,主要用于测定岩石、混凝土等材料的断裂强度和断裂韧性。
实验原理基于材料在拉伸过程中的断裂特性,通过施加一个压力垂直于材料的力,使材料产生横向拉伸破坏,从而测定材料的断裂强度和断裂韧性。
二、实验步骤1. 准备实验材料:选择合适的岩石或混凝土样品,并将其切割成规定尺寸的圆盘状。
2. 安装试样:将试样放置在实验机的夹具上,并保证试样的对称性和垂直性。
3. 施加压力:在试样的两个平行表面上施加垂直于试样轴线的压力,逐渐增加压力直到试样发生破坏。
4. 记录实验数据:记录在破坏前后施加的压力值,并测量试样的断裂面积。
5. 分析实验结果:根据实验数据计算出试样的断裂强度和断裂韧性。
三、实验结果分析巴西劈裂法实验得到的实验结果主要包括断裂强度和断裂韧性两个指标。
1. 断裂强度:断裂强度是指试样在破坏前所能承受的最大压力值。
通过实验数据的分析计算得到断裂强度,可以用于评估材料的抗压能力。
2. 断裂韧性:断裂韧性是指试样在破坏过程中所吸收的总能量。
通过实验数据的分析计算得到断裂韧性,可以用于评估材料的耐久性和抗冲击能力。
实验结果分析可以通过多次实验取平均值,以提高结果的准确性和可靠性。
同时,还可以对不同材料进行比较,评估其断裂特性的差异。
巴西劈裂法实验的优点是实验过程简单、操作方便,能够对材料的断裂特性进行较准确的评估。
但也存在一定的局限性,例如实验结果受到试样几何形状的影响,需要进行合理的试样设计和选择。
总结:巴西劈裂法实验是一种常用的材料力学实验方法,通过施加垂直于材料轴线的压力,测定材料的断裂强度和断裂韧性。
实验结果可用于评估材料的抗压能力、耐久性和抗冲击能力。
实验过程简单、操作方便,但需要注意试样几何形状对实验结果的影响。
岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨
在采 用劈 裂法 进 行 试 验 时 , 条 材 料 和 尺 寸 的选 垫
择十分重要。垫条材料 的硬度过大 , 易产生贯入现象, 破坏试件 ; 硬度过低 , 条本身易产生变形 , 垫 这两者都
会 影 响试 验结 果 。 采用 50m 的钢丝 和 宽度 分 别 为 40m 50 . m . m、.
作者简介: 渝 (9 一 , 张湘 1 2 ) 男, 6 工程师, 水文工程 地质专 业, 从事岩土测试及 矿产开发工作c
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第 2期
张湘渝等 : 岩石抗拉 试验劈 裂法测试技 术的探讨
但 对 于 结 构 软 弱 易 碎 的试 样 , 果 就 有 较 大 的变 化 。 结 其结 果 比较见 表 1 。
少 , 由于拉 断是岩 石破 坏方 式之一 , 但 而且 在各 种 方式
l 钢丝垫条 ; . _ 2 试样 ; . 3 调整螺丝 ; . 4 夹具座 。
的力 的作用 下 , 可能 因拉应 力 的发展 而 发生 拉 断 , 都 因 而抗 拉强度 仍是 岩石 的一个 重要 力学 性 质指 标 。岩 石 抗 拉 强度 的影 响 因 素较 多 , 括 岩 石 本 身 ( 矿 物成 包 如
裂法 、 直接拉伸法 、 曲试 验法 、 弯 离心 机法 、 圆柱体或 球体 的径向压裂法等 , 目前在 实践 中 , 裂法被广泛 应用 。本 劈 文就岩 石抗拉强度劈裂 法选用不 同的状 态 、 方 向、 受力 样 品形状和尺寸 、 垫条的材料 和尺寸所得的试验结果进行对
比分析 , 得出劈裂法合理的试验条件( 见图 1 。 )
D — 试件 直径 ( — mm) ; P —— 试件 破坏 荷载 ( ; N)
— —
试件 厚度 ( m) m 。
岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨
岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨作者:李慧爽来源:《华夏地理中文版》2016年第04期摘要:文章主要分析了岩石抗拉试验的具体方法,主要集中阐述了劈裂法测试技术的应用方法和应用过程,希望可以为今后的岩石抗拉试验工作提供参考和借鉴。
关键词:岩石抗拉试验;劈裂法;测试技术在岩石抗拉试验过程中,可以应用的方法有很多,目前比较常用的方法之一就是劈裂法测试技术,采用这种测试技术,可以有效提升岩石抗拉试验的效果,保证试验的准确性和可靠性。
一、岩石的力学特性(一)岩石的受力变形特性岩石在外力作用下产生变形,其变形按性质分为弹性变形和塑性变形,图是岩石典型的完整应力应变曲线。
根据曲率变化,可将岩石变形过程分为四个阶段:1.微裂隙压密阶段。
岩石中原有的裂隙在荷载的作用下逐渐被压密,曲线呈上凹形,曲线斜率随应力增大而逐渐增大,表示微裂隙的变化开始较快,随后逐渐减慢。
A点对应的应力称为压密极限强度。
对于微裂隙发育的岩石,本阶段比较明显,但对于致密岩石而言,很难划出这个阶段。
2.弹性变形阶段。
岩石的微裂隙进一步的闭合,空隙被压缩,原有的裂隙没有新的发展,也没有产生新的裂隙,应力应变基本上成正比关系,曲线近于直线,岩石变形以弹性为主。
B 点对应的应力称为弹性极限强度。
3.裂隙的发展和破坏阶段。
当应力超过弹性极限强度后,岩石中产生新的裂隙,同时已有裂隙继续发展,应变的增加速率超过应力的增加速率,应力应变曲线的斜率逐渐降低,并成曲线关系,体积变形由压缩转变为膨胀。
应力增加,裂隙进一步扩展,岩石局部破损,且破损范围逐渐扩大形成贯穿的破裂面,导致岩石破坏。
C点对应的应力达到最大值,称为峰值强度或单轴极限抗压强度。
4.峰值后阶段。
岩石破坏后,经较大的变形,应力下降到一定程度开始保持常数,D点对应的应力称为残余强度。
岩石的变形性能一般用弹性模量和泊松比两个指标来表示。
弹性模量是在单轴压缩条件下,轴向压应力和轴向应变之比。
弹性模量越大,变形越小,说明岩石抵抗变形的能力越强。
实验一 岩石的抗拉强度实验
实验一 岩石的抗拉强度实验一、原理抗拉强度是岩石力学性质的重要指标之一。
由于岩石的抗接强度远小于其抗压强度,故在受载时,岩石往往首先发生拉伸破坏,这一点在地下工程中有着重要意义。
由于直接拉伸试验受夹持条件等限制,岩石的抗拉强度一般均由间接试验得出。
在此采用国际岩石学会实验室委员会推荐并为普遍采用的间接拉伸法(劈裂法,又舟巴西法)测定岩样的抗拉强度。
由弹性理论可以证明,圆柱或立方形试件劈裂时的抗拉强度由下式确定DtP ubt πσ2=式中:P u —试件破坏时的荷载;D —圆柱体试件的直径或立方体试件高度; t —圆柱体试件厚度或立方体试件宽度。
止式认为在试件破裂面上的应力为均匀拉应力,实际上在试件受压接触点处,压应力值大于均匀拉应力值的12倍以上,然后迅速下降,以圆柱试件为例,在距圆柱试件中心大约0.8r (半径)处,应力值变为零,然后变为拉应力,至圆板中心附近拉应力取最大值,因此做劈裂试验时常在圆柱样中心附近首先产生拉伸断裂,圆柱体试件受压直径面上的应力分布如图1-1所示。
图1-1二、仪器设备1.压力机,规格10吨;2.试样加工设备:钻石机、切石机、磨光机、卡尺、角尺、测量平台、放大镜、金刚砂、玻璃板、烘箱、干燥器等;3.垫条:直径为1.5mm或为2.0mm的钢丝。
三、操作步骤1.试样制备规格为υ5厘米或5×5厘米的岩样,每组3个,加工允许尺寸误差小于0.2mm,两端面平行度小于0.1mm,端面应垂直于试样轴线,最大偏差小于0.25度。
对于非均质粗粒结构岩石,或取样尺寸小于标准尺寸者,允许采用非标准试样,但高径比应满足标准试样的要求。
2.试样安装将准备好的试样连同垫条按图1-1所示的形式旋转在压力机上下压板间,然后调整压力机的横梁或活塞,使试样固定,应注意使试样上、下两垫条刚好位于包含压力机加荷板中心线的垂直面内,以避免荷载的偏心作用。
3.施加荷载以每秒3~5kg/cm2的加荷速率加压,直至试样破坏,记录最大破坏荷载,并描述试样破坏情况。
岩石抗拉强度测定方法探讨
岩石抗拉强度测定方法探讨摘要:抗拉强度是岩石力学性质的重要指标之一,是岩石最弱的强度特性,故张性断裂是在破坏过程中最先发生的破断形式,岩石抗拉强度在研究地下采掘空间顶底板岩层稳定性问题时,它具有更为重要的意义。
由于对岩石抗拉强度的认识不够和测定困难等原因,目前岩石抗拉强度的测定仍然没有十分有效和精确的方法。
文章深入探讨岩石的抗拉强度测定方法,分析目前最常用的劈裂法存在的疑问,改进后的测定工作指出了新思路,实现科学、准确、简单的测定岩石的抗拉强度。
关键词:岩石抗拉强度;劈裂法;直接测定;不规则试件测定法岩石抗拉强度是岩石最弱的强度特征,甚至对微裂隙都十分敏感,因此是选择一种科学的精确的实验方法尤为重要,不同的实验方法的测量结果差异很大。
1间接实验法测定岩石抗拉强度的直接拉伸试验中,有试件的加工和试验中夹持系统问题等突出困难。
为此,研究了许多岩石抗拉强度的间接测量方法。
但是,目前是否有了一种在测定结果上可以相依赖而又适宜的方法,仍是值得怀疑的。
目前测定岩石抗拉强度最常用的是劈裂法。
逐渐增大压力直到试样沿该直径平面裂开,测读破坏时的最大压力(MPa),并由弹性理论所推导的下列公式近似计算抗拉强度:?滓t=■×10式中,?滓t为试件的抗拉强度,MPa;p为试件的破坏载荷,kN;D为试件的直径,cm;t为试件厚度,cm。
但是通常的实际加载条件下,破裂起点并不在圆盘的中心。
Hudson、Brown 和Rummel为了确定破裂开始的位置,在伺服控制机控制破坏实验发现破坏都是在加荷点下开始,在圆盘中心看不到任何裂纹。
根据实验观察,对于测定抗拉强度来说,劈裂法实验是没有根据的。
根据弹性力学原理,在两加荷点影响区以外,利用弹性解来分析试件劈裂机制应该是有效地。
如果加载过程中试件的破断裂隙首先出现在圆盘中心。
则说明该实验方法是可以测量抗拉强度的。
但实验观察破断始于加荷点附近,两者相互矛盾,这正是对该实验方法产生怀疑的根源。
巴西劈裂实验实验方案【内容详细】
巴西劈裂实验一、实验目的岩石抗拉强度是指岩石承拉伸条件下能够承受的最大应力值。
由于巴西劈裂法实验简单,所测得的抗拉强度与直接拉伸法测得的抗拉强度很接近,故常用此法测定岩石抗拉强度。
二、实验原理劈裂法的基本原理是基于圆盘受对径压缩的弹性理论解。
试件破坏时作用在试件中心的最大拉应力为:dtPσπ2t式中:σt —试件中心的最大拉应力,即为抗拉强度,MPa P —试件破坏时的极限压力,N ; d 、t —承压圆盘的直径和厚度,mm ;图1 劈裂试验加载和应力分布示意图三、试样制备1.试样可用钻孔岩芯或岩块,在取样和试样制备过程中,不允许人为裂隙出现。
2.试样规格:采用直径为50mm,高为25mm~50mm(高度为直径的0.5~1.0倍)的标准圆柱体。
试样尺寸的允许变化范围不宜超过5%。
对于非均质的粗粒结构岩石,或取样尺寸小于标准尺寸者,允许使用非标准试样,但高径比必须满足标准试样的要求。
3.试样数量:试样个数视所要求的受力方向或含水状态而定,一般每种岩石同一状态下,试样数量不少于5块。
4.含水状态:采用自然状态,试样制成后放在底部有水的干燥器内1~2d,以保持一定的湿度,但试样不得接触水面。
5.试样制备精度:整个厚度上,直径最大误差不应超过0.1mm。
两端不平行度不宜超过0.1mm。
端面应垂直于试样轴线,最大偏差不应超过0.25度。
四、实验设备圆柱体试样、游标卡尺、劈裂夹具、钢丝垫条(用直径为2.0mm~3.0mm钢丝)、液压材料试验机。
五、实验步骤1.测定前核对岩石名称和试样编号,并对试样的颜色、颗粒、层理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描述。
2.用游标卡尺测量试样尺寸,保留两位小数。
3.将试样放置在劈裂夹具内,再用V型夹具及两侧夹持螺钉固定好试样。
4.把劈裂夹具放入试验机的上、下承压板之间,使试样中心线和试验机的中心线在一条直线上。
5.开动试验机,松开劈裂夹具两侧夹持螺钉,然后以0.3 ~0.5 MPa/s的加载速度均匀加载,直至破坏。
岩石的巴西劈裂试验检索综述
岩石的巴西劈裂试验检索综述岩石的巴西劈裂试验是一种常用的实验方法,用于评估岩石的力学性质和强度。
本文将对这一试验进行综述。
一、试验原理巴西劈裂试验是一种静态试验,其原理是将一个圆柱形岩心样品放置在两个平行的钢板之间,一侧施加垂直于岩心轴线的载荷,另一侧则施加相反方向的载荷,直到岩心样品从中间劈裂为止。
在试验过程中,岩心样品受到的载荷会产生应变和应力,而应变和应力之间的关系可以通过应力-应变曲线来表示。
应力-应变曲线可以用来评估岩石的力学性质和强度,如弹性模量、抗压强度等。
二、试验步骤巴西劈裂试验的步骤如下:1. 准备岩心样品。
将岩石样品切割成圆柱形,直径为50mm,高度为25mm。
2. 安装试验设备。
将两个钢板平行地放置在试验机的下部,将岩心样品放置在钢板之间,确保其沿中心轴线对称。
3. 施加载荷。
施加载荷开始时,试验机以一定的速度施加载荷,直至岩心样品中间出现裂纹,然后停止施加载荷。
4. 记录数据。
在试验过程中,可以通过传感器记录载荷和应变数据,从而得到应力-应变曲线和岩石的力学性质。
三、试验结果分析通过巴西劈裂试验得到的应力-应变曲线可以用来评估岩石的力学性质和强度。
在曲线上,可以通过线性拟合得到岩石的弹性模量,也可以通过曲线的最大点得到岩石的抗压强度。
巴西劈裂试验还可以用来评估岩石的断裂韧性。
断裂韧性是指岩石在受到载荷时,能够抵抗裂纹扩展的能力。
通过巴西劈裂试验,可以观察岩石样品中间的裂纹扩展情况,从而评估其断裂韧性。
四、试验应用领域巴西劈裂试验广泛应用于岩石力学、地质工程、矿山工程等领域。
在岩石力学领域,巴西劈裂试验可以用来评估不同类型的岩石的强度和韧性,从而提供岩石力学参数的参考。
在地质工程领域,巴西劈裂试验可以用来评估建筑物、桥梁、隧道等工程中使用的岩石材料的强度和韧性,从而保证工程的安全稳定。
在矿山工程领域,巴西劈裂试验可以用来评估矿石的强度和韧性,从而为矿山开采提供技术支持。
巴西劈裂试验是一种常用的实验方法,可以用来评估岩石的力学性质和强度,具有广泛的应用领域。
《岩体力学》岩石抗拉强度试验(劈裂法)
《岩体力学》岩石抗拉强度试验(劈裂法)一、实验目的:测定岩石的单轴抗拉强度。
试样在纵向力作用下出现拉伸破坏时,单位面积上所承受的载荷称为岩石的单轴抗拉强度,即试样破坏时的最大载荷与垂直于加载方向的截面积之比。
劈裂法实验是测定岩石抗拉强度的方法之一。
该法是在圆柱体试样的直径方向上,施加相对的线形荷载,使之沿试样直径方向破坏的实验。
本实验方法可测得各种含水状态下试样的抗拉强度。
本次实验主要测天然状态下试样的抗拉强度。
二、试样制备:劈裂试验适用于能制成规则试件的各类岩石,试件可用岩心或岩块加工制成。
一般采用直径为48~54mm,高度为直径的0.5-1.0倍,并大于岩石最大颗粒的10倍的圆柱体试件。
每组试件制备不少于3块。
试件制备的精度应満足如下要求:(1)沿试件高度,直径的误差不超过0.3mm;(2)试件两端面不平行度误差,最大不超过0.05mm;(3)端面应垂直于轴线,最大偏差不超过0.25°;三、试样尺寸测量及描述:量测试样的直径、高度,并划出加荷中线。
试件描述内容:(1)岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等;(2)加荷方向与岩石试件内层理、节理、裂隙的关系及试件加工中出现的问题;(3)含水状态。
四、主要仪器设备:同实验一。
五、试验程序:1、根据所要求的试样状态准备试样。
2、通过试件直径的两端,沿轴线方向划两条相互平行的加载基线。
将两根垫条沿加载基线固定在试件两端。
3、将试样置于压力机承压板中心,调整有球形座的承压板,使试样均匀受载,并使垫条与试件在同一加荷轴线上。
4、以每秒0.5~1.0MPa/s的加载速度加荷,直到试样破坏为止,并记录最大破坏载荷及加荷过程中出现的现象。
5、描述试样的破坏形状,并记下有关情况。
六、成果整理和计算:实验记录填于表4-1:表4-1 岩石抗拉强度试验(劈裂法)原始记录表项目编号仪器编号试验日期试验者 计算者 校核者2、按下式计算岩石的单轴抗拉强度:式中: 岩石单轴抗拉强度,MPa ; P 最大破坏载荷,N ; h 试件高度,mm ;D 试件直径,mm 。
岩石的抗拉强度试验(劈裂法)
实验三岩石的抗拉强度试验(劈裂法)一、基本原理劈裂法是把圆柱状岩石试件置于压力机的承压板上,并在试件与上下承压板间各放置一根压条,然后加压,使试件受力后沿直径方向裂开破坏,根据弹性理论求其抗拉强度。
放置压条的目的是为了把所加的压力变为沿直径方向分布的线性载荷,使试件中产生垂直于荷载作用线的张应力。
二、仪器设备(1) 材料试验机;(2) 游标卡尺;(3) 钢丝(φ=1.5mm,φ=2.0mm)三、操作步骤1.试样制备试样规格为φ5cm×5cm,每组不少于3个。
试样尺寸允许变化范围不超过5%。
2.试样描述3.试样处理对需保持天然湿度的试件,试验前应将其放在密闭的容器内;对需饱水的试件,按饱和吸水率试验处理。
4.试件安装将准备好的试件连同压条按线图所示放置在试验机上下承压板间,然后调整试验机的横梁或活塞使试件固定。
应注意,试件上下压条刚好处于包含试验机加荷板中心线的垂直面内,以避免荷载的偏心作用。
5. 施加载荷以0.5Mpa/s 的加荷速率加压,至试件破坏为止。
记录整个试验过程中荷载的最大值与试件彻底破坏时的载荷值,并描述试件破坏情况。
四、 成果整理按下式计算岩石的抗拉强度σt :σt =h2D P tπ 式中 P t ——破坏荷载,N ; D ——试件直径,mm 。
对各组试件进行平行测定,计算其平均值。
实验数据记录实验数据整理σ1 =h 21D P π =MPa 26.917.2962.50105.2123=⨯⨯⨯⨯π σ2 = h 22D P π=MPa 05.686.2907.51105.1423=⨯⨯⨯⨯π σ3 = h23D P π =MPa 64.736.2908.51101823=⨯⨯⨯⨯πσt = MPa 65.764.705.626.93131t3t21t =++=++)()(σσσ 五、 实验小结实验四 测定岩石的抗剪断强度试验一、基本原理岩石室内剪切实验的方法很多,主要有直剪试验(单、双面剪)、三轴剪切试验、变角板剪切试验等。
岩石单轴抗拉强度实验(劈裂法)的实验总结
岩石单轴抗拉强度实验(劈裂法)的实验总结以岩石单轴抗拉强度实验(劈裂法)的实验总结一、引言岩石的抗拉强度是评价岩石破坏性能的重要指标之一,它是指岩石在拉伸力作用下能够抵抗破坏的能力。
而劈裂法是一种常用的测定岩石抗拉强度的实验方法之一。
本文将对岩石单轴抗拉强度实验(劈裂法)的实验总结进行详细介绍。
二、实验目的本实验旨在通过劈裂法测定岩石的抗拉强度,了解岩石的力学性质,并为岩石的工程应用提供可靠的依据。
三、实验原理劈裂法是利用岩石具有劈裂破坏特性的原理进行的实验。
在实验中,首先将岩石试样制备成长方体或长圆柱形,然后通过加载仪器施加力,使岩石试样产生劈裂破坏。
根据岩石试样的尺寸和施加的力值可以计算出岩石的抗拉强度。
四、实验步骤1. 制备岩石试样:选择一块代表性的岩石,根据实验要求将其制备成适当的形状和尺寸。
通常可以选择长方体或长圆柱形样品。
2. 安装试样:将制备好的岩石试样安装在拉伸试验仪器上,确保试样的稳定性和正确的加载方式。
3. 施加载荷:根据实验要求,通过加载试验仪器施加拉伸力,使岩石试样产生劈裂破坏。
在加载过程中,需要记录下施加的力值和岩石试样的变形情况。
4. 计算抗拉强度:根据实验数据,利用公式计算出岩石的抗拉强度。
公式的具体形式可以参考相关文献或教材。
5. 分析结果:根据实验结果进行数据分析,对岩石的抗拉强度进行评估和比较。
五、实验注意事项1. 选择代表性的岩石样品进行实验,避免样品中存在明显的异质性或裂纹。
2. 在制备岩石试样时,应保证试样的尺寸和形状符合实验要求,以确保实验结果的准确性。
3. 在加载试验仪器时,应注意保持试样的稳定性,避免试样的不正常变形或脱离加载装置。
4. 在施加拉伸力时,应控制加载速度,避免产生冲击或过快的加载速度导致试样的破坏。
5. 在记录实验数据时,应注意准确记录施加的力值和试样的变形情况,避免数据误差。
六、实验结果与分析根据实验数据计算出的抗拉强度可以用于评估岩石的力学性质,比较不同岩石样品的抗拉强度。
岩石抗拉强度试验方法探究
岩石抗拉强度试验方法探究引言:岩石作为一种常见的地质材料,在地质工程领域中起着重要作用。
研究岩石的物理力学性质,特别是抗拉强度,对于地质工程设计和施工非常重要。
本文将探究岩石抗拉强度试验的方法以及其在工程实践中的应用。
一、岩石抗拉强度试验方法:1.岩石试样制备:为了进行岩石抗拉强度试验,首先需要制备岩石试样。
通常使用圆柱形或正方形试样。
制备步骤包括采集岩石样品,将其切割成所需尺寸的试样,并进行充分的打磨和平整化处理。
2.试验设备:进行岩石抗拉强度试验需要使用专门的设备。
常见的设备有万能试验机、减速机和加载系统。
其中,万能试验机主要用于施加载荷,减速机用于提供恒定的转速,加载系统用于将载荷传递给试样。
3.试验过程:将制备好的岩石试样固定在试验台上,通过加载系统施加拉伸载荷。
可以通过调整转速和载荷来改变试样的应变速率和加载速率。
在试验过程中,需要记录试样的载荷和位移数据,以便后续的分析和计算。
4.计算抗拉强度:根据试验得到的载荷和位移数据,可以计算出岩石的抗拉强度。
常用的计算方法有最大拉应力法、平均拉应力法和最小配合强度法。
最大拉应力法是指在试样破坏前所能承受的最大拉应力值,平均拉应力法是指试验中的平均拉应力值,最小配合强度法是指最适合试样破坏的应力状态。
二、岩石抗拉强度试验方法的应用:1.地质工程设计:2.岩石开采和爆破:在岩石开采和爆破过程中,岩石抗拉强度试验可以提供爆破设计参数,如岩石的断裂张力和压力传递特性。
这对于合理规划爆破参数和减少岩石开采过程中的危险性非常重要。
3.岩石材料研究:4.工程质量监测:结论:岩石抗拉强度试验是研究岩石力学性质的重要手段之一、通过试验可以获得岩石的抗拉强度参数,为地质工程设计、岩石开采和爆破、岩石材料研究以及工程质量监测提供有力支持。
随着试验设备和技术的不断发展,这一领域的研究和应用将会得到进一步深化和扩展。
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- 15 -岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨黄珍彬(广西水文地质工程地质队,广西 柳州545000)摘 要:岩石的抗拉强度是岩石的重要力学性质指标,在工程上,将劈裂法试验规定为测定岩石抗拉强度的必做试验。
文章在论述抗拉强度的定义及其影响因素、劈裂法及其试验影响因素的基础上,分析了运用劈裂法测定岩石抗拉强度试验的过程,即试验设备、试验操作步骤、试验数据工程处理及试验结果。
试验表明,运用劈裂法来测定岩石抗拉强度的试验结果是可行、可靠的。
关键词:岩石试验;抗拉强度;劈裂法;测试中图分类号:TU455 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2011)21-0015-02岩石的抗拉强度是岩石的重要力学性质指标,也是岩石结构设计安全与稳定性分析的一个控制参数。
近年来,随着中国经济建设的迅猛发展,大型桥梁、隧道、水坝及高层建筑等工程越来越多,在工程建设中经常会遇到岩石,其抗拉强度力学性能指标是设计、检验、控制和评判质量的重要依据。
一般测定岩石抗拉强度试验方法有很多,大致可分为直接拉伸法和间接法两大类,但由于直接拉伸试验受夹持条件等限制,因此,岩石的抗拉强度一般采用间接拉伸法(劈裂法)来测定。
因此,文章就岩石抗拉试验劈裂法测试技术展开探讨,以供参考。
1 抗拉强度的定义及其影响因素1.1 岩石的抗拉强度是指岩石在单向受拉条件下,受拉面上能承受的最大拉应力DhPπσ21=式中,σ1:岩石抗拉强度,MPa ;D :圆柱体试件的直径或立方体试件高度,mm ; P :试件破坏时的荷载,N ;h :圆柱体试件厚度或立方体试件厚度,mm 。
1.2 影响岩石抗拉强度的主要因素岩石是一种复杂的力学介质,其变形特征和强度特征不仅取决于应力状态,而且与岩石的矿物组成、岩石结构构造、含水率和温度等密切相关,且其试验结果还与试验方法有关,如试件大小、尺寸比例、加荷速率等。
2 劈裂法及其试验影响因素2.1 劈裂试验劈裂试验亦称巴西试验(Brazilian test ),这种方法起源于南美洲,是目前国内外测定岩石抗拉强度应用最广泛的试验方法。
劈裂试验是在圆柱体(亦称圆盘)试样的直径方向上施加径向线性载荷,使试样沿直径破坏的试验。
2.2 试验测试中的影响因素在室内试验测试中,影响劈裂试验结果的影响因素一般有:试样的试验状态、受力方向、样品形状和尺寸、垫条的材料和尺寸等。
2.2.1 试样试验状态由于受各工程环境条件的影响,不同工程对试样试验状态要求不同,所产生的抗拉强度也不同。
一般,室内试样的试验状态有干燥状态、天然状态和饱和状态。
对结构坚硬致密的试样,结果变化不大;但对于结构软弱易碎的试样,结果就有较大的变化。
2.2.2 试样受力方向岩石抗拉强度常表现有明显的各向异性,特别是在许多变质岩和沉积岩中表现更为突出。
一般情况,当拉力垂直于软弱面时,抗拉强度最低;拉力平行软弱面时,抗拉强度最高。
由于岩石抗拉强度明显的各向异性,因此劈裂法试验就具有一定的方向性。
2.2.3 试件形状和尺寸的影响(1)一般,岩石抗拉强度劈裂法测试时以圆断面为基础。
但也有研究报道,在一对集中力的作用下,正方形平面中心的最大拉应力与圆板中心的最大拉应力相近。
因此,在测试时也可采用正方形试样。
(2)尺寸越大,强度越低(微裂纹概率随尺寸而增大)。
2.2.4 关于垫条材料和尺寸的选择在采用劈裂法进行试验时,垫条材料和尺寸的选择十分重要,其测试结果会随垫条材料、尺寸的不同有所差异。
目前,由于尚难判定各垫条材料和尺寸选择的优缺点,因此根据国内外许多学者在各种不同条件下的研究成果以及我们积累的试验资料显示,在采用劈裂法进行试验时,对于坚硬和较坚硬的岩石选用直径为1 mm 的钢丝作垫条,对于软弱和较软弱的岩石选用垫条宽度与试样直径之比为0.08~0.1的胶木条作垫条。
参考文献1 黄天泽、黄金陵.汽车车身结构与设计[M ].北京:机械工业出版社,20042 《营运客车类型划分及等级评定》(JT/T 325-2004)Bus Interior DesignShang FangAbstract: This article describes the composition of the bus interior, choice of materials and processes as well as some experience skills. Ensure that the bus interior to provide security and comfort, and try to make it user -friendly design, a pleasure to watch. Key words: bus interior; materials and processes; user -friendly design3 试验设备(1)压力机,规格10 t;(2)试样加工设备:钻饰机、切石机、磨光机、卡尺、直角尺、测量平台、放大镜、金刚砂、玻璃板、烘箱、干燥器等;(3)垫条:直径为1.5 mm或2 mm的钢丝。
(4)其他:劈裂法实验夹具,或直径2.0 mm钢丝数根;游标卡尺(精度0.02 mm);材料试验机。
4 操作步骤4.1 试样制备试验时,先将岩石加工成直径50 mm、厚25 mm的标准圆盘形试件,也可加工成50 mm×50 mm×50 mm的立方形试件,每组试验做3块。
在试件制备过程中,不允许人为裂缝产生。
试件制备的精度应满足以下要求:①试件加工允许尺寸误差小于0.2 mm;②试件两端面的不平整度小于0.05 mm,试件两端面平行度小于0.1 mm;③端面应垂直于试样轴线,最大偏差小于0.25 °;④对于非均质粗粒结构岩石,或取样尺寸小于标准尺寸者,允许采用非标准试样,但高径比应满足标准试样的要求。
4.2 试件描述试验前,对试件应描述下列内容:岩石名称、颜色、主要矿物成分、结构构造、风化程度、胶结物性质等;加荷方向与岩石试件内层理、节理、裂隙的关系及试件加工中出现的问题;含水状态及所使用的方法。
4.3 试件烘干或饱水处理烘干试件:在105~110℃温度下烘干24 h。
自由浸水法饱和试件:将试件放入水槽,先注水至试件高度的1/4处,以后每隔2 h分别注水至试件高度的1/2和3/4处,6 h后全部浸没试件,试件在水中自由吸水48 h。
①煮沸法饱和试件:煮沸容器内的水面始终高于试件,煮沸时间不少于6 h。
②真空抽气法饱和试件:饱和容器内的水面始终高于试件,真空压力表读数宜为100 kPa,直至无气泡逸出为止,但总抽气时间应不少于4 h。
4.4 填制记录表测试件加工精度、试件尺寸(试件直径应在其高度中部两个互相垂直的方向量测,取算术平均值)填入记录表内。
4.5 选择压力机度盘一般应满足:0.2P<P max<0.8P。
式中,P max:预计最大破坏载荷,kN;P:压力机度盘最大值,kN。
4.6 试样安装通过试件直径的两端,沿轴线方向画两条互相平行的线作为加载基线,将经加工的圆盘状(或正方形板状)试件放入夹具内,夹具上、下刀刃对准加载极限,用两侧夹持螺钉固定好试件,或用两根直径2.0 mm的钢丝放在加载极限上,钢丝间用橡皮筋固定。
然后把夹好试件的夹具或夹好钢丝的试件放入压力机的上、下承压板之间,并在试件的上、下承压板之间各放置一根硬质钢丝作为垫条,然后调整压力机的横梁或活塞,使试件的中心线和试验机的中心线在一条直线上,应注意使试样上、下两垫条刚好位于包含压力机加荷板中心线的垂直面内,以避免荷载的偏心作用。
垫条的作用是将施加的压力变为线荷载,并使试件产生垂直于上、下荷载作用方向的张拉力,因此,垫条须位于与试件垂直的对称轴面。
4.7 施加荷载开动材料试验机,施加几百牛顿载荷后,松开夹具两侧夹持螺钉,然后以每秒0.03~0.05 MPa的加荷速度加压,直至试样破坏,记录最大破坏荷载,并描述试样破坏情况。
4.8 记录破坏载荷,对破坏后的试件进行摄影或描述非干燥状态试件破坏后,应去除部分碎块立即用塑料袋封存,并尽快测定其含水率(必要时应测定干湿密度),填入记录表内。
5 试验数据工程处理本实验采用位移、荷载转换自动控制,即先用位移控制,实验中选择10 mm/60 s的速率和恒定0.2 kN的荷载加载,等符合某一要求(荷载达到要求或位移达到要求)即停止加载,再转换为200 N/s和20 mm的荷载、位移控制。
直到试件破坏,记录相关曲线,求出抗拉强度。
DLPRL14.32=式中,R L:岩石试件的单轴抗拉强度,MPa;P:试件破坏载荷,N;D:试件直径,mm;L:试件厚度,mm。
6 试验结果分析表1 岩石拉伸试验成果试样类别编号试件直径 / mm 峰值荷载 / kN 抗拉强度σt / MPa1 49.0 4.012 2.0442 48.5 5.023 2.442 砂质泥岩3 49.0 3.601 1.799 7 结论(1)采用劈裂法测定岩石的抗拉强度,方法简便,测定结果稳定。
(2)对采集的岩石试样进行加工处理后,进行室内岩石力学劈裂抗拉参数的测试。
(3)试样试验状态、受力方向、试件形状和尺寸、垫条材料及尺寸对岩石抗拉强度有一定影响。
因此,试验时,其试件试验状态应按工程要求来试验;岩石的受力方向应按正确方向施力;试件形状采用圆盘形试件,直径50 mm、厚25 mm,或是50 mm×50 mm×50 mm的立方形试件;垫条材料的硬度与岩石试件的坚硬程度相匹配,采用直径为1.5 mm或2 mm的钢丝。
参考文献1 王志毅.劈裂法测定岩石的抗拉强度[J].大众科技,2009(12)2 张湘渝、赵桂芳、辛红梅.岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨[J].资源环境与工程,2007(2)3 何满潮、胡江春、熊伟、刘成禹.岩石抗拉强度特性的劈裂试验分析[J].矿业研究与开发,2005(2)Rock Splitting Tensile Test Method of Testing TechniquesHuang ZhenbinAbstract: The tensile strength of rock mechanical properties are important indicators of the rock, in engineering, provided the test method for the determination of splitting tensile strength of rock will do the test. Article in the discussion of the definition of tensile strength and its influencing factors, chop and test factors, based on the analysis of the use of splitting tensile strength test method for the determination of rock in the process, that test equipment, test procedure, test data engineer and test results. Tests showed that the use of splitting methods to determine the tensile strength test results of rock is feasible and reliable.Key words: rock test; tensile strength; chop; test- 16 -。