资源描述：
《岩石抗拉强度试验方法的探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第30卷第6期贵州工业大学学报(自然科学版)Vol.30No.62001年12月JOURNALOFGUIZHOUUNIVERISTYOFTECHNOLOGYDecember.2001(NaturalScienceEdition)文章编号:10090193(2001)06001907岩石抗拉强度试验方法的探讨叶明亮,续建科,牟宏,洪海春(贵州工业大学资源与环境学院,贵州贵阳550003)摘要:采用不同的试验方法,分别对大理岩、砂岩及花岗岩进行了抗拉强度试验。在对各种试验结果进行分析和比较的基础上,指出了每一种岩石抗拉强度试验方法的
2、特点及适用条件。关键词:抗拉强度;应力状态;劈裂法;压模拉伸;弯曲拉伸中图分类号:TD313.3;TD315.1文献标识码:B0引言在地下工程设计和施工中,岩石的抗拉强度是一个非常重要的力学指标。地下工程围岩体常处于复杂的应力状态,例如铁路隧道、公路隧道、工程边坡及地下工程洞室的围岩体,有的地方处于拉伸应力状态,而有的部位则处于压缩应力状态,由于岩石的抗拉强度远低于抗压强度,所以围岩总是从拉应力区开始破坏。因此,正确进行地下围岩体应力状态区域划分,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
3、区的基础资料之一。目前,岩石抗拉强度的室内测定方法较多,这些方法各有特点,本文在用不同拉伸试验方法对不同岩石进行抗拉强度测定的基础上,并对各种不同试验方法进行分析,指出每一种试验方法的适用条件。1直接单向拉伸试验岩石的直接单向拉伸试验与金属材料拉伸试验相类似,试件及夹具如图1所示。1-夹具;2-岩石试件图1岩石直接拉伸试验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t表示。Pt=10(MPa)(1)F式中:P试件被拉断时的拉力(kN);2F试件横截面积(cm)。用图1所示的特殊
4、形状的岩石试件和夹具,分别对大理岩、砂岩和花岗岩进行直接拉伸试验,其强度见表1。可见,砂岩的均方根值很大,数据并不理想,而大理岩和花岗岩试件的断裂面与受力方向基本垂直,并发生在试件的均匀拉伸应力段,表明岩石是在单向拉伸状态下破坏的。岩石系脆性材料,要将其加工成细长的圆柱体比较费工,而且加工成品率很低,同时要使夹具拉力与试收稿日期:2001-09-30基金项目:贵州省科学技术基金资助项目,黔基合计字(1996)3012号20贵州工业大学学报(自然科学版)2001年件轴线保持重合也比较困难,故目前使用不多。表1不同岩石的直接拉
5、伸试验强度拉伸强度t(MPa)均方根差岩石名称试件数最大值最小值平均值(MPa)大理岩25.3854.6915.0380.491砂岩610.3844.1987.3972.380花岗岩33.4462.5552.7560.4962圆盘劈裂法试验圆盘劈裂试验亦称巴西试验(Braziliantest),这种方法起源于南美洲。它是将经加工的圆盘状(或正方形板状)试件,横置于压力机的承压板间,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,然后加载使试件受压,试件沿径向产生张拉破坏,以求其抗拉强度。垫条的作用是将施加的压力变为线荷载,并使试件产
6、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。圆盘劈裂试验装置如图2、图3所示。1-硬质钢丝;2-承压板;3-圆盘状岩石试件图2试件加载方法图3圆盘劈裂试验由弹性理论知,圆盘y轴上任一点M(0,y)的应力状态为:22P2P4Dx=-,y=22-1,xy=0(2)DtDtD-4y式中:D试件直径(cm);P试件破坏荷载(kN);t试件厚度(cm)。由(2)式知,试件是在y方向受压和x方向受拉的双向应力状态下破坏,并非真正意义上的单轴抗拉强度。试件中心(y=0)处的应力状态为:2P6Px=-,
7、y=,xy=0(3)DtDt即压应力为拉应力的3倍。由于岩石材料的抗拉强度远低于抗压强度,且破坏面与拉应力作用方向垂直。所以,通常认为拉应力对破坏起主导作用。岩石抗拉强度计算式为:2Pt=10(MPa)(4)Dt若用正方形板状试件,则按下式计算抗拉强度:第6期叶明亮,等:岩石抗拉强度试验方法的探讨212Pt=10(MPa)(5)at式中:a正方形板状试件边长(cm)。用大理岩、砂岩和花岗岩制作成D=50mm、t=25mm的圆盘试件作劈裂拉伸试验,结果见表2.表2大理岩、砂岩及花岗岩劈裂法拉伸试验结果拉伸强度t(MPa)
8、均方根差岩石名称试件数最大值最小值平均值(MPa)大理岩286.7443.2474.4860.970砂岩206.8804.0345.1610.730
