巖石的抗拉強度試驗劈裂法

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1、實驗三巖石的抗拉強度試驗（劈裂法）一、基本原理劈裂法是把圓柱狀巖石試件置于壓力機的承壓板上，并在試件與上下承壓板間各放置一根壓條，然后加壓，使試件受力后沿直徑方向裂開破壞，根據(jù)彈性理論求其抗拉強度。放置壓條的目的是為了把所加的壓力變?yōu)檠刂睆椒较蚍植嫉木€性載荷，使試件中產(chǎn)生垂直于荷載作用線的張應力。二、儀器設備(1)材料試驗機；(2)游標卡尺；(3)鋼絲（φ=1.5mm，φ=2.0mm）三、操作步驟1.試樣制備試樣規(guī)格為φ5cm×5cm，每組不少于3個。試樣尺寸允許變化范圍不超過5%。2.試樣描述3.試樣處理對需保持天然濕度的

2、試件，試驗前應將其放在密閉的容器內(nèi)；對需飽水的試件，按飽和吸水率試驗處理。4.試件安裝將準備好的試件連同壓條按線圖所示放置在試驗機上下承壓板間，然后調(diào)整試驗機的橫梁或活塞使試件固定。應注意，試件上下壓條剛好處于包含試驗機加荷板中心線的垂直面內(nèi)，以避免荷載的偏心作用。1.施加載荷以0.5Mpa/s的加荷速率加壓，至試件破壞為止。記錄整個試驗過程中荷載的最大值及試件徹底破壞時的載荷值，并描述試件破壞情況。一、成果整理按下式計算巖石的抗拉強度σt：σt=式中Pt——破壞荷載，N；D——試件直徑，mm。對各組試件進行平行測定，計算其

3、平均值。實驗數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)名稱實驗編號(t)試件直徑（D/mm）試件厚度（h/mm）破壞載荷（Pt/kN）150.6229.1721.5251.0729.8614.5351.0829.3618實驗數(shù)據(jù)整理σ1==σ2==σ3==σt=二、實驗小結實驗四測定巖石的抗剪斷強度試驗一、基本原理巖石室內(nèi)剪切實驗的方法很多，主要有直剪試驗（單、雙面剪）、三軸剪切試驗、變角板剪切試驗等。由于變角板剪切試驗自身的缺陷較大，故目前國內(nèi)普遍采用直剪試驗和三軸剪切試驗。變角板法是利用壓力機施加垂直荷載，通過特質(zhì)的夾具是試件沿某一剪切面剪斷，然后通

4、過靜力平衡條件解析剪切面上的法向壓應力和剪應力，從而繪制法向壓應力σ與抗剪斷強度τ的關系曲線，求得巖石的內(nèi)聚力C和內(nèi)摩擦角ψ，試驗裝置如圖所示。這一方法的優(yōu)點是儀器設備簡單，操作簡便。二、儀器設備（1）試樣加工設備（2）壓力機（3）專門夾具一套（4）其他設備如烘箱、卡尺等三、操作步驟1.試樣制備（1）把巖樣加工成正方體試件，其尺寸大小須符合剪切夾具的要求5cm×5cm×5cm，每組5~6塊。（2）描述試樣，并用色筆在試件上劃出中心線。（3）用卡尺量取試樣尺寸，計算剪切面積A。（4）按試驗要求決定，用干燥、飽水或凍融后的試樣，

5、并進行相應處理。2.安裝試樣（1）激昂夾具連同試件一起放在壓力機下板中央。以壓力機的軸為中心，對準試件中心。并在夾具周圍適當設置保護設備，以求安全。（2）調(diào)整壓力機指針到零點。3.加荷觀測（1）關上壓力機的回油閥，打開送油閥，按上電源開關，以0.1~0.2MPa/s的速度加荷。（2）不斷觀測壓力表指針的移動；試樣發(fā)生初裂時，記下當時的荷重，直至試樣破壞。4.描述試樣升起壓力機上壓板，取出被剪斷的試樣，進行破壞外貌描述。如試樣不是沿剪斷面剪則該試驗結果不應采用，并需保留試樣。5.重復試驗分別以不同α角的夾具（一般為30°、40

6、°、50°、60°、70°，或再加一5°的楔子）按2、3、4步驟進行試驗，得出不同角度下巖石的極限剪斷荷載。四、成果整理（1）按下式分別計算各不相同α角夾具下試樣時所受的正應力和剪應力：σ=τ=式中σ——垂直剪斷面上的法向壓力，MPa;τ——剪斷面上的極限剪應力（抗剪斷強度），MPa;P——試件破壞時的最大垂直荷載，N；A——剪斷面的面積，mmf——該軸的動摩擦系數(shù)（可由摩擦校正試驗決定）；α——剪斷面與水平面的夾角，（°）。實驗數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)編號破壞載荷角度αP(kN)12365°31.529.825.160°51.446.

7、84555°526753.4五．實驗數(shù)據(jù)整理65°:σ1==0.42τ1==0.9160o:σ2==0.5τ2==0.86655o:σ3==0.57τ3==0.82取一組數(shù)據(jù)：α=65o時，P1=31.5KNα=60o時，P1=51.4KNα=55o時，P1=52KN則σ1=0.42=0.42×=2.1MPaτ1=0.91=0.91×=4.5MPaσ2=0.50=0.50×=4.0MPaτ2=0.87=0.87×=7.0MPaσ3=0.57=0.57×=4.6MPaτ3=0.82=0.82×=6.67MPa（2）取每一α角的

8、σ、τ值，以τ為縱坐標，以σ為橫坐標，將各點連接起來，即得出σ——τ曲線。（3）由σ——τ曲線計算抗剪強度指標C和ψ，試驗所得各點可連成曲線，也可連成直線，一般在σ<10MPa時可視為直線。因此，成果整理有兩種方法。①按曲線整理：從曲線上相應于設計荷載σ設的M點作曲線之切線，與縱坐標相較于