巴西劈裂实验
一、实验目的
岩石抗拉强度是指岩石承拉伸条件下能够承受的最大应力值。
由于巴西劈裂法实验简单,所测得的抗拉强度与直接拉伸法测得的抗拉强度很接近,故常用此法测定岩石抗拉强度。
二、实验原理
劈裂法的基本原理是基于圆盘受对径压缩的弹性理论解。
试件破坏时作用在试件中心的最大拉应力为:
dt
P
σπ2t
式中:σt —试件中心的最大拉应力,即为抗拉强度,MPa P —试件破坏时的极限压力,N ; d 、t —承压圆盘的直径和厚度,mm ;
图1 劈裂试验加载和应力分布示意图
三、试样制备
1.试样可用钻孔岩芯或岩块,在取样和试样制备过程中,不允许人为裂隙出现。
2.试样规格:采用直径为50mm,高为25mm~50mm(高度为直径的0.5~1.0倍)的标准圆柱体。
试样尺寸的允许变化范围不宜超过5%。
对于非均质的粗粒结构岩石,或取样尺寸小于标准尺寸者,允许使用非标准试样,但高径比必须满足标准试样的要求。
3.试样数量:试样个数视所要求的受力方向或含水状态而定,一般每种岩石同一状态下,试样数量不少于5块。
4.含水状态:采用自然状态,试样制成后放在底部有水的干燥器内1~2d,以保持一定的湿度,但试样不得接触水面。
5.试样制备精度:整个厚度上,直径最大误差不应超过0.1mm。
两端不平行度不宜超过
0.1mm。
端面应垂直于试样轴线,最大偏差不应超过0.25度。
四、实验设备
圆柱体试样、游标卡尺、劈裂夹具、钢丝垫条(用直径为2.0mm~3.0mm钢丝)、液压材料试验机。
五、实验步骤
1.测定前核对岩石名称和试样编号,并对试样的颜色、颗粒、层理、裂隙、风化程度、含水状态等进行描述。
2.用游标卡尺测量试样尺寸,保留两位小数。
3.将试样放置在劈裂夹具内,再用V型夹具及两侧夹持螺钉固定好试样。
4.把劈裂夹具放入试验机的上、下承压板之间,使试样中心线和试验机的中心线在一条直线上。
5.开动试验机,松开劈裂夹具两侧夹持螺钉,然后以0.3 ~0.5 MPa/s的加载速度均匀加载,直至破坏。
6.记录破坏载荷,破坏类型描述。
注意事项:
1.试样上、下两根垫条应与试样中心面位于同一平面内,以免产生偏心载荷。
2.破坏面必须通过上、下两加荷载线,若只产生局部破坏,须重新实验。
六、数据处理
岩石抗拉强度测定结果填入下表。
表1 岩石抗拉强度测定结果。