岩石的抗拉强度试验

岩石的抗拉强度试验一、实验目的与要求岩石在单轴拉伸载荷作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度。通常所说的抗拉试验是指直接拉伸破坏实验。由于进行直接拉伸实验在准备试件方面要花费大量的人力、物力和时间，因此采用间接拉伸实验方法来测试岩石的抗拉强度。劈裂法是最基本的方法。通过本实验要了解标准试件的加工机械、加工过程及检测程序，实验所用夹具的具体要求，掌握岩石单向抗拉强度的测试过程及计算方法。二、实验仪器1.钻石机或车床，锯石机，磨石机或磨床。2.劈裂法实验夹具，或直径2.0mm钢丝数根。3.游标卡尺（精度0.02mm），直角尺，水平检测台，百分表架和百分表。4.材料实验机三、试件规格、加工精度、数量1.试件规格标准试件采用圆盘形5−0.2+0.6cm，直径，厚2.5±0.2cm，也可采用5cm×5cm×2.5cm（公差±0.2cm）的长方形试件。2.试件加工精度、数量应符合MT44-87《煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方法》中的规定四、实验原理图1显示的是在压应力作用下，沿圆盘直径y-y的应力分布图。在圆盘边缘处，沿y-y方向（σy）和垂直y-y（σx）方向均为压应力，而离开边缘后，沿y-y方向仍为压应力，但应力值比边缘处显著减少，并趋于平均化；垂直y-y方向变成拉应力。并在沿y-y的很长一段距离上呈均匀分布状态。虽然拉应力的值比压应力值低很多，但由于岩石的抗拉强度很低，所以试件还是由于x方向的拉应力而导致试件沿直径的劈裂破坏，破坏是从直径中心开始，然后向两端发展，反映了岩石的抗拉强度比抗压强度要低得多的事实。χyr/R0.5-0.5xσyσxy压缩拉伸应力值/MPa160120804040图1劈裂实验应力分布示意图五、实验内容1.了解试件的加工机具、检测机具，规程对精度的要求及检测方法；2.学会材料实验机的操作方法及拉压夹具的使用方法；3.学会间接测试岩石抗压强度及数据处理方法。六、实验步骤1.测定前核对岩石名称和岩样编号，对试件颜色、颗粒、层理、裂隙、风化程度、含水状态机加工过程中出现的问题进行描述，并填入记录表1-1内。2.检查试件加工精度，测量试件尺寸，填入记录表内。3.选择材料实验机度盘时，一般应满足下式：0.2P0Pmax0.8p04.通过试件直径两端，沿轴线方向画两条互相平行的线作为加载基线。把试件放入夹具内，夹具上、下刀刃对准加载基线，用两侧夹持螺钉固定好试件，或用两根直径2.0mm的钢丝放在加载基线上，钢丝间用橡皮筋固定。5.把夹好试件的夹具或夹好钢丝的试件放入材料实验机的上、下承压板之间，使试件的中心线和材料实验机的中心线在一条直线上。6.开动材料实验机，施加数百牛载荷后，松开夹具两侧夹持螺钉，然后以0.03~0.05MPa/s的速度加载，直至试件破坏。7.记录破坏载荷，对破坏后的试件进行摄影或描述。七、注意事项1.记录试件的完整状态，2.选择合适的材料实验机及合适的实验机度盘值，3.夹具对试件的加载方向要与试件的轴线在一平面上，4.选择合适的加载速率。八、数据处理表1-1试件编号试件直径D/cm试件厚度L/cm破坏载荷P/kN强度/MPa15.003.1013.9897.1224.982.7711.2805.7434.963.078.4394.30平均4.982.9811.236计算试件单向抗拉强度：R1=2PπDL×10=2×11.2363.14×4.98×2.98×10MPa=4.822MPa式中R1—试件的抗拉强度，MPa；P—试件破坏载荷，kN;L—试件直径，cm;L—试件厚度，cm。九、误差分析1.试件加工过程中存在误差、不能完全接近标准试件；2.实验设备本身的系统误差