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摘 要：通常情况下用来对岩石的抗拉强度进行测定的方法有很多，一般可以分为直接拉伸法以及间接拉伸法两种，然而，使用直接拉伸法进行试验会受到夹持条件等的限制，所以，对岩石的抗拉强度进行测定的时候通常使用的都是间接拉伸法，也就是劈裂法。文章从抗拉强度的定义以及影响因素、劈裂法与其实验的影响因素、实验中所用到的设备、整个实验的操作步骤、对实验数据工程的处理以及对实验结果进行分析等问题出发，对岩石抗拉试验劈裂法测试的技术进行探讨。
关键词：岩石；抗拉试验；劈裂法；测试技术
岩石所具有的抗拉强度的高低是岩石的十分重要的力学性质指标，同时也是对岩石的稳定性以及结构设计安全进行分析的一个重要的控制参数，改革开放以来，随着我国经济的迅猛发展，在全国各地所兴建的高层建筑、大型桥梁、水坝以及隧道等工程开始越来越多，这类工程在建设的过程中经常会遇到岩石，岩石所具有的抗拉强度的力学性能指标是进行评判、设计、控制以及检验质量的一个重要的凭据。通常情况下用来对岩石的抗拉强度进行测定的方法有很多，一般可以分为直接拉伸法以及间接拉伸法两种，然而，使用直接拉伸法进行试验会受到夹持条件等的限制，所以，对岩石的抗拉强度进行测定的时候通常使用的都是间接拉伸法，也就是劈裂法。
一、抗拉强度的定义以及影响因素
岩石的抗拉强度指的是岩石自身在单向受到一定的拉力的时候，受拉面可以承受的最大的拉应力。岩石是一种比较复杂的力学介质，会对岩石的抗拉强度产生影响的因素有很多，岩石自身的强度特征以及变形特征不仅与它的应力状态有关，还与岩石的结构构造、矿物组成、温度以及含水率等有着十分密切的关系，并且也与实施实验的方法及实验的结果有一定的关系，例如加荷速率、试件大小以及尺寸比例等。
二、实验中所用到的设备
（一）压力机，在实验中使用的压力机规格为10吨，最大承载能力是2000KN，加载速率法误差为7%左右。
（二）进行试样加工的具体设备包括干燥器、钻饰机、磨光机、烘箱。切石机、玻璃板、直角尺、卡尺、金刚砂、测量平台以及放大镜等，
（三）本次试验中所使用的垫条是直径是1.5毫米或是2毫米的钢丝。
（四）其他部分，包括劈裂法的实验夹具，或是数根直径是2.0毫米的钢丝，精度在0.02mm的游标卡尺以及材料试验机。
三、劈裂法与其实验的影响因素
劈裂试验的起源是南美洲，是现阶段中国内外在测定岩石的抗拉强度的时候所使用的最普遍的方法，这种实验是在试样的直径方向施加一定的径向的线性载荷，让试样可以沿着直径被破坏的一种试验。
在试验的测试中会对其产生影响的因素主要包括以下几种：首先是试样的试验状态。在实际的實验过程中，由于会受到各种各样的工程环境条件的具体影响，在不同的工程中对于试样的试验状态的要求也不一样，从而产生的抗拉强度也是不一样的，通常情况下，在室内进行试验的试样状态有饱和状态、干燥状态以及天然状态等，对于结构致密坚硬的试样来说，结果的变化并不大，但是对于易碎的结构较软弱的试样来说，就可能会出现较大的变化。具体变化如表1。
表1 试样试验不同状态结果比较
泥岩 白云质灰岩 黑云母石英闪长岩 流纹岩
抗拉强度Mpa
干燥 3.32 5.29 9.45 10.39
天然 2.75 4.90 9.37 10.25
饱和 1.30 4.20 8.97 9.91
其次，试样的受力方向影响。岩石的抗拉强度通常会表现为具有十分明显的各向异性，尤其是在沉积岩以及变质岩中的表现尤为突出。具体结果见表2。
表2 试样的受力方向与结构面的不同结果比较
二云纳长片麻岩 板岩 片岩 页岩
抗拉强度Mpa
拉力垂直结构面 8.84 3.00 2.82 1.11
拉力平行结构面 9.22 3.44 3.25 2.77
第三、试件的尺寸以及形状的影响。通常情况下，在对岩石的抗拉强度进行测试的时候是以圆断面作为试验的基础，这样所收到的试验结果表明，这二者对试件的影响并不大。另外，在某些强度下，也会出现尺寸越大、强度越低的现象，具体结构见表3。
表3 试样的不同厚度对抗拉强度的影响
试件尺寸 5×1 5×2 5×3 5×4 5×5
抗拉强度 0.72 0.57 0.78 0.80 0.84
四、整个实验的操作步骤
（一）在试验进行前，要对试件进行相应的描述，所描述的内容主要有以下几个方面：岩石的名称、主要矿物成分、颜色、结构构造、胶结物性质以及风化程度等；岩石试件的内层里、裂隙、节理之间的关系、试件加工过程中所存在的问题以及加荷方向等；试件的含水状态以及所使用的方法。
（二）烘干试件或进行保水处理。在这里，如果使用烘干试件的方法就要在105到110。C的温度下对其进行24小时的烘干。
（三）填制记录表。要将测试件的尺寸以及加工精度等填到记录表中。
（四）选择适合的压力机度盘。通常情况下它应该满足0.2P （五）对试样进行安装。
（六）施加荷载，在这时，要开动材料试验机，在施加了几百牛顿的载荷之后，要松开夹具的两侧，然后可以以每秒钟0.03到0.05MPa的加荷速度对其进行加压，直到试样收到破坏，将最大的破坏荷载值记录下来，并对试样被破坏的情况进行描述。
（七）记录破坏的荷载，对于受到破坏的试件进行相应的描述或是摄影。在试件的非干燥状态被破坏后，要将其中的部分碎块立即去除，用塑料袋进行封存，同时还要对其含水率进行尽快测定，将结果记录到表中。 五、对实验数据工程的处理
在本次试验中所使用的是荷载、位移的转换自动控制，也就是先用位移对其进行控制。在本次试验中所使用的是荷载、位移的转换自动控制，也就是先用位移对其进行控制，在本次试验中选用的是10mm/min的速率以及恒定的0.2kN的荷载加载，在能够符合某一具体要求的时候就停止加载，再将其转换成200N/s以及20mm的位移以及荷载控制，直至试件受到破坏，将相关曲线记录下来，根据相应公式来求出抗拉的强度。
RL=2P/3.14DL在式中，RL表示的是岩石试件单轴的抗拉强度，P表示的是试件的破坏载荷；D表示的是试件直径；L表示的是试件的厚度。
实验结果见表4。
表4 岩石的拉伸试验结果
试样类别 编号 试件直径/mm 峰值荷载/kN 抗拉强度/MPa
砂质泥岩 1 48.8 4.010 2.042
2 48.3 5.021 2.440
3 18.8 3.599 1.797
六、对实验结果进行分析
根据上述的实验结果可以看出，使用劈裂法来对岩石的抗拉强度进行测定，素得到的结果随着材料尺寸的不同会产生相应的变化，目前对于所使用的材料以及它的选择存在的优缺点很难进行判断，根据在不同条件下所获得的研究成果可以得出结论，对于比较坚硬的岩石可以使用直径在1毫米的钢丝来做垫条，对于比较软的岩石可以选用直径比在0.08到0.1之间的膠木条来作为垫条。
七、结语
使用劈裂法对岩石的抗拉强度进行测定，所得到的测定结果比较稳定，且方法简单。对所采集到的岩石试样进行了一定的加工处理后，对其进行室内岩石的力学劈裂中的抗拉参数的相关测试。由于试样的受力方向、试件形状以及试验的状态灯对岩石的抗拉强度会产生一定的影响，所以，在进行试验的时候，要按照工程中的要求来对其进行试验。在实验中，岩石的具体受力方向需按照正确的方向来进行施力，试验中所使用的试样的形状要使用圆盘型。试件的厚度为25毫米，直径是50毫米，或是使用立方形50MM×50MM×50MM的试件，其中所使用的岩石试件的具体坚硬程度要与垫条材料的实际硬度向匹配，可以使用直径是1.5MM或是2MM的钢丝。
参考文献
[1] 何满潮，胡江春，熊伟，等.岩石抗拉强度特性的劈裂试验分析[J].矿业研究与开发，2005，25（2）.
[2] 徐根，陈枫，肖建清，等.载荷接触条件对岩石抗拉强度的影响[J].岩石力学与工程学报，2006，25（1）.
[3] 吴基文，闫立宏.煤岩抗拉强度两种室内间接测定方法比较与成果分析[J].岩石力学与工程学报，2004， 23（10）.
[4] 张湘渝，赵桂芳，辛红梅，等.岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨[J].资源环境与工程，2007，21（2）.
[5] 黄珍彬.岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨[J].科学之友，2011（21）.
[6] 刘庭金.混凝土及岩土材料破坏过程的弹塑性各向异性损伤数值模型及其应用[J].岩石力学与工程学报，2004，23（16）.
关键词：岩石；抗拉试验；劈裂法；测试技术
岩石所具有的抗拉强度的高低是岩石的十分重要的力学性质指标，同时也是对岩石的稳定性以及结构设计安全进行分析的一个重要的控制参数，改革开放以来，随着我国经济的迅猛发展，在全国各地所兴建的高层建筑、大型桥梁、水坝以及隧道等工程开始越来越多，这类工程在建设的过程中经常会遇到岩石，岩石所具有的抗拉强度的力学性能指标是进行评判、设计、控制以及检验质量的一个重要的凭据。通常情况下用来对岩石的抗拉强度进行测定的方法有很多，一般可以分为直接拉伸法以及间接拉伸法两种，然而，使用直接拉伸法进行试验会受到夹持条件等的限制，所以，对岩石的抗拉强度进行测定的时候通常使用的都是间接拉伸法，也就是劈裂法。
一、抗拉强度的定义以及影响因素
岩石的抗拉强度指的是岩石自身在单向受到一定的拉力的时候，受拉面可以承受的最大的拉应力。岩石是一种比较复杂的力学介质，会对岩石的抗拉强度产生影响的因素有很多，岩石自身的强度特征以及变形特征不仅与它的应力状态有关，还与岩石的结构构造、矿物组成、温度以及含水率等有着十分密切的关系，并且也与实施实验的方法及实验的结果有一定的关系，例如加荷速率、试件大小以及尺寸比例等。
二、实验中所用到的设备
（一）压力机，在实验中使用的压力机规格为10吨，最大承载能力是2000KN，加载速率法误差为7%左右。
（二）进行试样加工的具体设备包括干燥器、钻饰机、磨光机、烘箱。切石机、玻璃板、直角尺、卡尺、金刚砂、测量平台以及放大镜等，
（三）本次试验中所使用的垫条是直径是1.5毫米或是2毫米的钢丝。
（四）其他部分，包括劈裂法的实验夹具，或是数根直径是2.0毫米的钢丝，精度在0.02mm的游标卡尺以及材料试验机。
三、劈裂法与其实验的影响因素
劈裂试验的起源是南美洲，是现阶段中国内外在测定岩石的抗拉强度的时候所使用的最普遍的方法，这种实验是在试样的直径方向施加一定的径向的线性载荷，让试样可以沿着直径被破坏的一种试验。
在试验的测试中会对其产生影响的因素主要包括以下几种：首先是试样的试验状态。在实际的實验过程中，由于会受到各种各样的工程环境条件的具体影响，在不同的工程中对于试样的试验状态的要求也不一样，从而产生的抗拉强度也是不一样的，通常情况下，在室内进行试验的试样状态有饱和状态、干燥状态以及天然状态等，对于结构致密坚硬的试样来说，结果的变化并不大，但是对于易碎的结构较软弱的试样来说，就可能会出现较大的变化。具体变化如表1。
表1 试样试验不同状态结果比较
泥岩 白云质灰岩 黑云母石英闪长岩 流纹岩
抗拉强度Mpa
干燥 3.32 5.29 9.45 10.39
天然 2.75 4.90 9.37 10.25
饱和 1.30 4.20 8.97 9.91
其次，试样的受力方向影响。岩石的抗拉强度通常会表现为具有十分明显的各向异性，尤其是在沉积岩以及变质岩中的表现尤为突出。具体结果见表2。
表2 试样的受力方向与结构面的不同结果比较
二云纳长片麻岩 板岩 片岩 页岩
抗拉强度Mpa
拉力垂直结构面 8.84 3.00 2.82 1.11
拉力平行结构面 9.22 3.44 3.25 2.77
第三、试件的尺寸以及形状的影响。通常情况下，在对岩石的抗拉强度进行测试的时候是以圆断面作为试验的基础，这样所收到的试验结果表明，这二者对试件的影响并不大。另外，在某些强度下，也会出现尺寸越大、强度越低的现象，具体结构见表3。
表3 试样的不同厚度对抗拉强度的影响
试件尺寸 5×1 5×2 5×3 5×4 5×5
抗拉强度 0.72 0.57 0.78 0.80 0.84
四、整个实验的操作步骤
（一）在试验进行前，要对试件进行相应的描述，所描述的内容主要有以下几个方面：岩石的名称、主要矿物成分、颜色、结构构造、胶结物性质以及风化程度等；岩石试件的内层里、裂隙、节理之间的关系、试件加工过程中所存在的问题以及加荷方向等；试件的含水状态以及所使用的方法。
（二）烘干试件或进行保水处理。在这里，如果使用烘干试件的方法就要在105到110。C的温度下对其进行24小时的烘干。
（三）填制记录表。要将测试件的尺寸以及加工精度等填到记录表中。
（四）选择适合的压力机度盘。通常情况下它应该满足0.2P
（六）施加荷载，在这时，要开动材料试验机，在施加了几百牛顿的载荷之后，要松开夹具的两侧，然后可以以每秒钟0.03到0.05MPa的加荷速度对其进行加压，直到试样收到破坏，将最大的破坏荷载值记录下来，并对试样被破坏的情况进行描述。
（七）记录破坏的荷载，对于受到破坏的试件进行相应的描述或是摄影。在试件的非干燥状态被破坏后，要将其中的部分碎块立即去除，用塑料袋进行封存，同时还要对其含水率进行尽快测定，将结果记录到表中。 五、对实验数据工程的处理
在本次试验中所使用的是荷载、位移的转换自动控制，也就是先用位移对其进行控制。在本次试验中所使用的是荷载、位移的转换自动控制，也就是先用位移对其进行控制，在本次试验中选用的是10mm/min的速率以及恒定的0.2kN的荷载加载，在能够符合某一具体要求的时候就停止加载，再将其转换成200N/s以及20mm的位移以及荷载控制，直至试件受到破坏，将相关曲线记录下来，根据相应公式来求出抗拉的强度。
RL=2P/3.14DL在式中，RL表示的是岩石试件单轴的抗拉强度，P表示的是试件的破坏载荷；D表示的是试件直径；L表示的是试件的厚度。
实验结果见表4。
表4 岩石的拉伸试验结果
试样类别 编号 试件直径/mm 峰值荷载/kN 抗拉强度/MPa
砂质泥岩 1 48.8 4.010 2.042
2 48.3 5.021 2.440
3 18.8 3.599 1.797
六、对实验结果进行分析
根据上述的实验结果可以看出，使用劈裂法来对岩石的抗拉强度进行测定，素得到的结果随着材料尺寸的不同会产生相应的变化，目前对于所使用的材料以及它的选择存在的优缺点很难进行判断，根据在不同条件下所获得的研究成果可以得出结论，对于比较坚硬的岩石可以使用直径在1毫米的钢丝来做垫条，对于比较软的岩石可以选用直径比在0.08到0.1之间的膠木条来作为垫条。
七、结语
使用劈裂法对岩石的抗拉强度进行测定，所得到的测定结果比较稳定，且方法简单。对所采集到的岩石试样进行了一定的加工处理后，对其进行室内岩石的力学劈裂中的抗拉参数的相关测试。由于试样的受力方向、试件形状以及试验的状态灯对岩石的抗拉强度会产生一定的影响，所以，在进行试验的时候，要按照工程中的要求来对其进行试验。在实验中，岩石的具体受力方向需按照正确的方向来进行施力，试验中所使用的试样的形状要使用圆盘型。试件的厚度为25毫米，直径是50毫米，或是使用立方形50MM×50MM×50MM的试件，其中所使用的岩石试件的具体坚硬程度要与垫条材料的实际硬度向匹配，可以使用直径是1.5MM或是2MM的钢丝。
参考文献
[1] 何满潮，胡江春，熊伟，等.岩石抗拉强度特性的劈裂试验分析[J].矿业研究与开发，2005，25（2）.
[2] 徐根，陈枫，肖建清，等.载荷接触条件对岩石抗拉强度的影响[J].岩石力学与工程学报，2006，25（1）.
[3] 吴基文，闫立宏.煤岩抗拉强度两种室内间接测定方法比较与成果分析[J].岩石力学与工程学报，2004， 23（10）.
[4] 张湘渝，赵桂芳，辛红梅，等.岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨[J].资源环境与工程，2007，21（2）.
[5] 黄珍彬.岩石抗拉试验劈裂法测试技术的探讨[J].科学之友，2011（21）.
[6] 刘庭金.混凝土及岩土材料破坏过程的弹塑性各向异性损伤数值模型及其应用[J].岩石力学与工程学报，2004，23（16）.