巖石的基本物理力學(xué)性質(zhì)及試驗(yàn)方法9

　　巖石的抗拉強(qiáng)度

　　巖石的抗拉強(qiáng)度是指巖石試件在受到軸向拉應(yīng)力后其試件發(fā)生破壞時(shí)的單位面積所能承受的拉力。

　　由于巖石是一種具有許多微裂隙的介質(zhì)。在進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，巖石試件的加工和試驗(yàn)環(huán)境的易變性，使得人們不得不對(duì)其試驗(yàn)方法進(jìn)行了大量的研究，提出了多種求抗拉強(qiáng)度值的方法。以下就目前常用的四種方法作一介紹。

　　1 直接拉伸法

　　這是利用巖石試件與試驗(yàn)機(jī)夾具之間的粘結(jié)力或摩擦力，對(duì)巖石試件直接施加拉力，測(cè)試巖石抗拉強(qiáng)度的一種方法。通過(guò)試驗(yàn)可按下式求得其抗拉強(qiáng)度值：

　　Rt =P/A(MPa) (15-1-16b)

　　進(jìn)行直接拉伸法試驗(yàn)的關(guān)鍵在于：一是巖石試件與夾具間必須有足夠的粘結(jié)力或者摩擦 力;二是所施加的拉力必須與巖石試件同軸心。否則，就會(huì)出現(xiàn)巖石試件與夾具脫落、或者由于偏心荷載，使試件的破壞斷面不垂直于巖石試件的軸心等現(xiàn)象，致使試驗(yàn)失敗。

　　2 抗彎法

　　抗彎法是利用結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中梁的三點(diǎn)或四點(diǎn)加載的方法，使梁的下沿產(chǎn)生純拉應(yīng)力，使巖石試件產(chǎn)生斷裂破壞的原理，間接地求出巖石的抗拉強(qiáng)度值。此時(shí)，其抗拉強(qiáng)度值可按下式求得：

　　公式(15-1-17)的成立是建立在以下四個(gè)基本假設(shè)基礎(chǔ)之上：

　?、倭旱慕孛鎳?yán)格保持為平面。②材料是均質(zhì)的，服從虎克定律。③彎曲發(fā)生在梁的對(duì)稱面內(nèi)。④拉伸和壓縮的應(yīng)力―應(yīng)變特性相同。對(duì)于巖石而言，第4個(gè)假設(shè)與巖石的特性存在著較大的差別。因此，利用抗彎法求得的抗拉強(qiáng)度也存在著一定的偏差。且試件的加工也遠(yuǎn)比直接拉伸法麻煩。故此方法應(yīng)用要比直接拉伸法相對(duì)少些。

　　3 劈裂法(巴西法)

　　劈裂法也稱作徑向壓裂法，因?yàn)槭怯赡厦腊臀魅撕嫉铝_斯(Hondros)提出的試驗(yàn)方法，故被人稱作為巴西法。這種試驗(yàn)方法是：用一個(gè)實(shí)心圓柱形試件，使它承受徑向壓縮線荷載直至破壞，求出巖石的抗拉強(qiáng)度。按我國(guó)巖石力學(xué)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：試件的直徑應(yīng)為5cm、其厚度為直徑的一倍。根據(jù)布辛奈斯克 (Bousinesq)半無(wú)限體上作用著集中力的解析解，求得試件破壞時(shí)作用在試件中心的最大拉應(yīng)力為

　　根據(jù)解析解分析的結(jié)果，要求試驗(yàn)時(shí)所施加的線荷載必須通過(guò)試件的直徑，并在破壞寸其破裂面亦通過(guò)該試件的直徑。否則，試驗(yàn)結(jié)果將帶來(lái)較大的誤差。

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