岩石强度试验细则

1、
直接拉伸法是将试件夹持住，然后平行试件，直接施加轴向拉伸，
直至试件破坏，求得岩石极限抗拉强度， t
P 10 。 A
（1）直接拉伸法最大困难是试件的夹持问题。为了使拉应力均匀分布，并 便于夹持，需要专门制备试件（用于金属形状的试件） 。 南非国立工程力学研究所，岩石力学部采用以上方法，但制备这种试件是非 常不容易的。 （2）为了克服夹持试件产生应力集中和制备特殊形状试件的困难，有不少 学者研究了用高强度粘接剂将金属拉环粘接在样品两端，待固化后直接拉伸。 这种方法可以采用圆柱形和方柱形，直接测定岩石抗拉强度，它适用于中等 硬度的岩石，但有一点需说明，对于强度大的岩石，粘接剂强度是不够的，容易 拉脱落，要研究出足够强度的粘接剂也有一定限度。 因此，为了测定岩石抗拉强度，不少专家研究出了许多间接方法。 2、间接方法 劈裂板法试验，此方法来源于南美巴西，也叫巴西试验，现遍及世界各国。 这种试验是用一个实心圆盘或铁板，使之受压，直至试件沿受力方向裂开，它是 一种线荷载或者说条形荷载。 美、英、德、日、俄罗斯岩石力学专家，考虑理论研究和实践结合比较建议 采用 NX54mm 岩心直径，作为巴西试验允许的最小尺寸。 国土资源部岩石物理、力学性质试验规程之规定，地发[1986]760 号。 （1）岩石抗拉强度是岩石的重要力学指标，国内外现行的两类抗拉试验方 法，即直接拉伸法和间接拉伸法，各有其优缺点。前者采用单轴拉伸测定岩石抗 拉强度，但操作较复杂，试验技术难以解决，本规则暂未列入此法。后者假定岩 石为弹性介质，应用弹性理论间接测定。比用其他方法简便，测定结果也比较稳 定。 目前：我国地质、煤田、水电等部门均采用此法，测定岩石抗拉强度。 （2）用劈裂板法测定岩石抗拉强度值，取决于试件形状和加荷条件的某种 函数特征值，许多资料说明，用这种方法测定岩石的抗拉强度，其结果随垫条材 料尺寸的不同而有所差异。不同规程对垫条材料、尺寸有不同的规定。 考虑到目前对垫条材料、 试件尺寸的研究还不够充分， 各自的优缺点尚难判
断，故本规程采用直径为 2mm 钢丝垫条。对于软岩，由于垫条选择不多，往往 会使垫条压入试样， 难以取得满意结果。 选用何种垫条， 需继续研究、 积累资料。 （3）关于试件尺寸和形状，国内尚无统一规程。劈裂板法测定岩石抗拉强 度的计算公式和理论分析，均以圆断面为基础。但国内外研究者曾证明，在一对 集中力的作用下正方形平面中心的最大拉应力， 与在一对轴向应力作用下圆板中 心的最大拉应力相近，对比试验也表明，两者的抗拉强度非常接近。因此本规程 以圆形断面试样作为标准试样，但也允许采用正方形断面试样。 （4）测定岩石层面的抗拉强度时，不要将垫条放在层面上，应放在层面的 侧面，垫条的方向与层面垂直。有一点需说明，巴西试验的缺陷是，不仅在圆盘 中心发生拉应力， 而且接近加荷板处还产生很高的剪应力。破坏不仅随中心的张 裂纹的发展而发生，而且也可随接触的小锥体的形成而发生。 （六）操作步骤： 1．取Φ50×H50mm 或 50×50×50mm，同种岩性，每组试件 3 块取其平均 值。 2．加工精度，测量试件尺寸： 1）尺寸： （1）圆柱体试件直径Φ48~54mm，高 50mm。 （2）立方体试件边长为 50×50×50mm。 （3）试件高度与直径，或边长之比为 1：1。 2）精度： （1）两端面的平行度最大误差不超过 0.05mm； （2）在试件整个高度上，直径误差不超过 0.3mm； （3）端面应垂直试件轴，最大偏差不超过 0.25 度。 3．将试件用特种铅笔画出中心线，将试件中心线对准劈裂板上下压条，使 之重合。 4．加荷速率，以每秒 0.3－0.5Mpa 进行加压，直至试件破坏，并记录最大 荷载。 （七）资料整理： 按 下 式 计 算 岩 石 抗 拉 强 度 ： t
Байду номын сангаас
2P DL
或
P 0.6366 DL
（3-2） 式中： t ——岩石抗拉强度 MPa ；
P ——试件破坏时极限荷载 D ——试件直径或边长 L ——试件长度或高度
N 或 kN；
cm； cm。
（八）问答思考题： 一）岩石抗拉强度实验： 1．抗拉强度有几种方法，都是什么方法？ 2．间接方法有几种，是什么方法？ 3．劈裂板法还叫什么方法？次方法由哪个国家或地区得名而来？ 4．直接法与间接法计算公式有何不同？ 5．抗拉强度加荷速率是多少？ 6．国土资源部 760 号文件规定垫条尺寸为多少？ 7．国际规定同种岩石几块为一组？ 8．国际规定的径高比是多少？ 9．抗拉强度的定义是什么 ？ 参考文献： 1．中华人民共和国国家标准 GB/T50266-99 工程岩体试验方法标准，P20。 中国计划出版社。 2 ．中华人民共和国国土资源部，地发［ 1986 ］ 760 号岩石物理性质试验规程 DY-18P104 地质出版社。
试 验三 强度试验
（一）目的与意义
岩 石抗 拉
岩石抗拉试验是在试件直径或边长方向上施加一对线形
荷载，使试件沿直径或边长方向破坏，间接测定岩石的抗拉强度。 （二）定义： 抗拉强度：是指岩石受拉时，受拉面上的极限拉应力值，用 t 表示。 拉伸断裂是岩体破坏方式之一， 因此， 研究岩石抗拉强度对于研究岩体的破 坏机制具有重要意义，同时，也是评价岩体稳定性不可缺少的重要指标。 岩石在拉伸状态中的应力比在压缩中小的多， 所以在采矿、 岩石钻进和爆破、 顶板和底板拉伸状态破坏，是一种重要的现象。 因此，详细研究岩石的抗拉强度是非常必要的。 （三）基本原理 劈裂板法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 压板间放置一根压条，然后加压，使试件受力后沿直径方向劈裂开破坏，根 据弹性理论求其抗拉强度。 放压条目的：把所加的压力变为沿直径方向分布的线形荷载，使试件中 产生垂直于荷载作用线的张应力。 （四）设备与材料 1．实验设备： （1）2000kN 压力试验机； （2）100kN 液压式万能材料试验机； （3）岩石钻样机； （4）岩石切样机； （5）岩石磨平机； 2．试验材料： （1 ）劈裂板， （2 ）活扳子， （3 ）钳子， （4 ）螺丝刀， （ 5）电 笔， （6）液压油， （7）游标卡尺， （8）记号笔， （9）三角尺， （10）记录表 格， （11）标准试件 50×50mm。 （五）方法： 目前，测定岩石抗拉强度的方法很多，大致可分为两大类——直接法、间接 法。