巖石的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)(劈裂法)

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1、實(shí)驗(yàn)三巖石的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)（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(jī)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(qiáng)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(yīng)力。二、儀器設(shè)備(1)材料試驗(yàn)機(jī)；(2)游標(biāo)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(gè)。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(duì)需保持天然濕度的試件，試驗(yàn)前應(yīng)將其放在密閉的容器內(nèi)；

2、對(duì)需飽水的試件，按飽和吸水率試驗(yàn)處理。4.試件安裝將準(zhǔn)備好的試件連同壓條按線圖所示放置在試驗(yàn)機(jī)上下承壓板間，然后調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的橫梁或活塞使試件固定。應(yīng)注意，試件上下壓條剛好處于包含試驗(yàn)機(jī)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(gè)試驗(yàn)過程中荷載的最大值及試件徹底破壞時(shí)的載荷值，并描述試件破壞情況。一、成果整理按下式計(jì)算巖石的抗拉強(qiáng)度σt：σt=式中Pt——破壞荷載，N；D——試件直徑，mm。對(duì)各組試件進(jìn)行平行測(cè)定，計(jì)算其平均值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)名稱實(shí)驗(yàn)編號(hào)(t)試件直徑（D/mm）試件厚度（

3、h/mm）破壞載荷（Pt/kN）150.6229.1721.5251.0729.8614.5351.0829.3618實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理σ1==σ2==σ3==σt=二、實(shí)驗(yàn)小結(jié)實(shí)驗(yàn)四測(cè)定巖石的抗剪斷強(qiáng)度試驗(yàn)一、基本原理巖石室內(nèi)剪切實(shí)驗(yàn)的方法很多，主要有直剪試驗(yàn)（單、雙面剪）、三軸剪切試驗(yàn)、變角板剪切試驗(yàn)等。由于變角板剪切試驗(yàn)自身的缺陷較大，故目前國(guó)內(nèi)普遍采用直剪試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)。變角板法是利用壓力機(jī)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，然后通過靜力平衡條件解析剪切面上的法向壓應(yīng)力和剪應(yīng)力，從而繪制法向壓應(yīng)力σ與抗剪斷強(qiáng)度τ的關(guān)系曲線，求得巖石的內(nèi)聚

4、力C和內(nèi)摩擦角ψ，試驗(yàn)裝置如圖所示。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是儀器設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。二、儀器設(shè)備（1）試樣加工設(shè)備（2）壓力機(jī)（3）專門夾具一套（4）其他設(shè)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(jì)算剪切面積A。（4）按試驗(yàn)要求決定，用干燥、飽水或凍融后的試樣，并進(jìn)行相應(yīng)處理。2.安裝試樣（1）激昂夾具連同試件一起放在壓力機(jī)下板中央。以壓力機(jī)的軸為中心，對(duì)準(zhǔn)試件中心。并在夾具周圍適當(dāng)設(shè)置保護(hù)設(shè)備，以求安

5、全。（2）調(diào)整壓力機(jī)指針到零點(diǎn)。3.加荷觀測(cè)（1）關(guān)上壓力機(jī)的回油閥，打開送油閥，按上電源開關(guān)，以0.1~0.2MPa/s的速度加荷。（2）不斷觀測(cè)壓力表指針的移動(dòng)；試樣發(fā)生初裂時(shí)，記下當(dāng)時(shí)的荷重，直至試樣破壞。4.描述試樣升起壓力機(jī)上壓板，取出被剪斷的試樣，進(jìn)行破壞外貌描述。如試樣不是沿剪斷面剪則該試驗(yàn)結(jié)果不應(yīng)采用，并需保留試樣。5.重復(fù)試驗(yàn)分別以不同α角的夾具（一般為30°、40°、50°、60°、70°，或再加一5°的楔子）按2、3、4步驟進(jìn)行試驗(yàn)，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(jì)算各不相同α角夾具下試樣時(shí)所受的正應(yīng)力和剪

6、應(yīng)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(yīng)力（抗剪斷強(qiáng)度），MPa;P——試件破壞時(shí)的最大垂直荷載，N；A——剪斷面的面積，mmf——該軸的動(dòng)摩擦系數(shù)（可由摩擦校正試驗(yàn)決定）；α——剪斷面與水平面的夾角，（°）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄數(shù)據(jù)編號(hào)破壞載荷角度αP(kN)12365°31.529.825.160°51.446.84555°526753.4五．實(shí)驗(yàn)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(shí)，P1=31.5KNα=60

7、o時(shí)，P1=51.4KNα=55o時(shí)，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σ、τ值，以τ為縱坐標(biāo)，以σ為橫坐標(biāo)，將各點(diǎn)連接起來，即得出σ——τ曲線。（3）由σ——τ曲線計(jì)算抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C和ψ，試驗(yàn)所得各點(diǎn)可連成曲線，也可連成直線，一般在σ<10MPa時(shí)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(yīng)于設(shè)計(jì)荷載

8、σ設(shè)的M點(diǎn)作曲線之切線，與縱坐標(biāo)相較于