[發明專利]一種精確測量巖石單軸抗拉強度的試驗方法

在審

• 申請號: 201910015219.1
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109632508A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 李順順;高召寧;陳登國
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種精確測量巖石單軸抗拉強度的試驗方法，包括以下步驟：1.將多種已知單軸抗拉強度的巖石做成空心圓柱試件；2.將空心圓柱試件放置于萬能實驗機上，進行拉伸試驗，記錄試件破壞時的拉力；3.以拉力為橫坐標，以巖石單軸抗拉強度為縱坐標，繪出拉力?抗拉強度曲線圖；4.制備待測巖石空心圓柱試件；5.同步驟2；6.用作圖法找出拉力對應的巖石單軸抗拉強度。本發明方法具有以下優點：1.本發明巧妙地將傳統直接拉伸圓柱試件測試巖石力學參數的方式轉化為拉伸空心圓柱試件，實驗容易實施。2.通過一一對應關系，根據測得的拉力就可以知道試件的單軸抗拉強度。3.本發明對試樣無特殊要求，降低了制取試樣的復雜程度。

技術領域

本發明屬于巖石力學領域，尤其涉及一種測量巖石單軸抗拉強度的試驗方法。

背景技術

巖石抗拉強度是指巖石試件在外荷載的作用下抵抗拉應力的能力，為巖石試件在拉伸破壞時的極限荷載與受拉截面面積的比值。在工程建設中經常會遇到巖石類材料，其抗拉強度力學性能指標是設計、檢驗、控制和評判質量好壞旳一個重要依據。抗拉強度是巖石的重要力學性質指標之一，也是巖石結構設計中安全與穩定性分析的一個控制性參數。巖石材料比較顯著的一個特點就是其抗拉強度要比其抗壓強度值小得多，也要比其抗剪強度值小得多，因而處于復雜應力狀態中的巖石在發生破壞時往往在其受到較大拉應力的地方發生斷裂，故在巖石的力學性能當中，抗拉破壞是值得研究的一個重要方面。巖石抗拉強度是巖石工程建筑設計的主要技術參數之一，目前常用的巖石抗拉強度試驗有單軸拉伸試驗、巴西劈裂試驗、三點荷載彎曲試驗，這幾種常用的試驗方法都被寫入了國家規范。

單軸拉伸試驗

巖石的直接拉伸和金屬材料的直接拉伸方法比較類似，先把試件加工成圓柱形，再對中部進行切削，制成中間細兩端粗的標準試件，然后用夾具夾住試件的兩端進行拉伸，試件被拉斷時的應力即為巖石的抗拉強度σt。

σt＝P/F×10(MPa)

其中：P一試件被拉斷時的拉力(KN)；

F—試件橫截面面積(cm²)。

通常認為直接拉伸試驗的結果更加符合巖石的實際受拉情況，但由于用于直接拉伸試驗的巖石試樣很難加工，因為巖石屬于脆性材料，要將其加工成啞鈴狀的圓柱體試樣比較費時，而且加工完的成品率非常低，同時很難將夾具的拉力與試件的軸線保持重合。因此，考慮到上述直接拉伸試驗在實際操作過程中不夠簡單易行，所以通常情況下采用間接拉伸試驗的方法作為抗拉試驗。

巴西劈裂試驗

圓盤劈裂試驗亦稱巴西試驗(Brazilian test)，傳統的試驗方法是將經過加工的圓盤狀試樣，放置于壓力機的承壓板間，并在試樣與上、下承壓板之間各放置一根直徑為1mm的硬質鋼絲作為墊條。墊條位于與試樣端面垂直的對稱軸面上，它可將施加的壓力變為線荷載，以使試樣內部產生垂直于上、下荷載作用方向的拉應力。使試樣因拉應力而破壞，可以通過公式求其抗拉強度。

試樣的抗拉強度(負號為拉應力)可表示為

σt＝-(2Pt)/πDL

式中:σt為巖石抗拉強度，L為試樣長度(厚度)，D為直徑，Pt為破壞載荷。

但是巴西試驗的實驗條件和巖石受拉破壞的條件有很大差異，其結果也與直接傳統拉伸有很大差異，所以巴西試驗的試驗結果的可靠性一直受到學術界的質疑。另外巴西試驗的離散性很大，對于重復性較小的試驗是不適用的。

因此，有必要設計一種更好的試驗方法來測得巖石的單軸抗拉強度，以解決上述問題。

本發明所要解決的技術問題在于提供一種簡單、精確測量巖石單軸抗拉強度的試驗方法。

發明內容