最新岩石的抗拉强度试验(劈裂法

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及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 =h

2D P t

π 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

数据名

称 实验编号(t)

试件直径（D/mm ）

试件厚度（h/mm ）

破坏载荷（P t /kN ）

1 50.6

2 29.17 21.5

2 51.07 29.86 14.5

3

51.08

29.36

18

实验数据整理

σ1 = h 21

D P π =

MPa 26.917.2962.50105.2123=⨯⨯⨯⨯π σ2 = h 22

D P π =

MPa 05.686.2907.51105.1423=⨯⨯⨯⨯π σ3 = h

23

D P π =

MPa 64.736.2908.51101823=⨯⨯⨯⨯π

σt = MPa 65.764.705.626.93

1

31t3t21t =++=++）（）（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。由于变角板剪切试验自身的缺陷较大，故目前国内普遍采用直剪试验和三轴剪切试验。变角板法是利用压力机施加垂直荷载，通过特质的夹具是试件沿某一剪切面剪断，然后通过静力平衡条件解析剪切面上的法向压应力和剪应力，从而绘制法向压应力σ与抗剪断强度τ的关系曲线，求得岩石的内聚力C 和内摩擦角ψ，试验装置如图所示。这一方法的优点是仪器设备简单，操作简便。

二、仪器设备

（1）试样加工设备 （2）压力机 （3）专门夹具一套

（4）其他设备如烘箱、卡尺等

三、操作步骤

1. 试样制备

（1）把岩样加工成正方体试件，其尺寸大小须符合剪切夹具的要求5cm ×5cm ×5cm ，每组5~6块。

（2）描述试样，并用色笔在试件上划出中心线。 （3）用卡尺量取试样尺寸，计算剪切面积A 。

（4）按试验要求决定，用干燥、饱水或冻融后的试样，并进行相应处理。 2. 安装试样

（1）激昂夹具连同试件一起放在压力机下板中央。以压力机的轴为中心，对准试件中心。并在夹具周围适当设置保护设备，以求安全。

（2）调整压力机指针到零点。 3. 加荷观测

（1）关上压力机的回油阀，打开送油阀，按上电源开关，以0.1~0.2MPa/s 的速度加荷。

（2）不断观测压力表指针的移动；试样发生初裂时，记下当时的荷重，直至试样破坏。 4. 描述试样

升起压力机上压板，取出被剪断的试样，进行破坏外貌描述。如试样不是沿剪断面剪则该试验结果不应采用，并需保留试样。 5. 重复试验

分别以不同α角的夹具（一般为30°、40°、50°、60°、70°，或再加一5°的楔子）按2、3、4步骤进行试验，得出不同角度下岩石的极限剪断荷载。

四、成果整理

（1）按下式分别计算各不相同α角夹具下试样时所受的正应力和剪应力：

σ=）（ααsin cos f A

P

+

τ=）（ααcos sin f A

P

- 式中σ——垂直剪断面上的法向压力，MPa;

τ——剪断面上的极限剪应力（抗剪断强度），MPa; P ——试件破坏时的最大垂直荷载，N ； A ——剪断面的面积，mm 2

f ——该轴的动摩擦系数（可由摩擦校正试验决定）； α——剪断面与水平面的夹角，（°）。

实验数据记录

五．实验数据整理

65°:

σ1=）（ααsin cos 1f A P +=0.42A P 1 τ1=）（ααcos sin 1f A P -=0.91A

P 1 60o :

σ2=）（ααsin cos 2f A P +=0.5A P 2 τ2=）（ααcos sin 2f A P -=0.866A

P 2

55o :

σ3=）

（ααsin cos 2f A P +=0.57A P 3 τ3=）

（ααcos sin 3f A P -=0.82A

P 3 取一组数据：α=65o 时， P 1=31.5KN α=60o 时， P 1=51.4KN α=55o 时， P 1=52KN

则 σ1=0.42A P 1

=0.42×8080105.313⨯⨯=2.1MPa

τ1=0.91A P 1

=0.91×8080105.313⨯⨯=4.5MPa

σ2=0.50A P 2

=0.50×8080104.513⨯⨯=4.0MPa

τ2=0.87A P 2

=0.87×8080104.513⨯⨯=7.0MPa

σ3=0.57A P 3

=0.57×808010523⨯⨯=4.6MPa

τ3=0.82A

P 3

=0.82×808010523⨯⨯=6.67MPa

（2）取每一α角的σ、τ值，以τ为纵坐标，以σ为横坐标，将各点连接起来，即得出σ——τ曲线。