试分析简单拉伸与劈裂试验确定抗拉强度的异同

1、试分析简单拉伸与劈裂试验确定抗拉强度的异同姓名：学号： 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,有的部位则处于压缩应力状态,有的地方处于拉伸应力状态, 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区的基础资料之一。测定抗拉强度的重要性直接拉伸试验 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

2、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。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。P： 试件被拉断时的拉( kN) ;F： 试件横截面积( cm2)图 1 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,转换器受载后本身的变形必然对岩石试验结果产生影响。即在计算机采集到的位移中除了岩石本身的位移以外,还包含了转换器的位移,这必须在试验成果整理时加以扣除。为了对试验结果进行修正, 通过对标准试件进行试验, 修正方法如下:在标准圆柱试件的荷载位移曲线中减去对相同荷载下钢柱压缩试验的荷载

3、位移曲线上的位移值(在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 图2 岩样拉伸变形的计算1 - 钢柱和转换器系统变形;2 - 岩样和转换器系统变形;3 - 钢柱的变形;4 = (1 - 3) :转换器的变形;5 = 2 - 4 :岩样的变形。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(如几十到几百牛顿) 荷载进行预压,以调整接触间隙,然后按规定的加载速率进行试验。试样采用圆柱体,试样两端面不

4、平行度最大不超过0. 05 mm ;断面应垂直试样轴线,最大偏差不超过0. 25 度。圆盘劈裂法试验 圆盘劈裂试验亦称巴西试验(Brazilian test) ,将经加工的圆盘状试件, 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直径为2mm的硬质钢丝作为垫条, 垫条须位于与试件垂直的对称轴面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。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。圆盘劈裂法试验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:：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) 。 通过实验对泥岩和砂岩的直接拉伸试验和劈裂实验的结果进行分析，就峰值强度均方根而言，劈裂实验较直接拉伸试验大，说明对砂岩进行抗拉参数测试时,直接拉伸试验较劈裂试验优越。两种方法对比分析 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