岩石单轴压缩、拉伸、巴西劈裂数值实验模拟
巴西劈裂实验实验方案
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：dtP 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~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。
两端不平行度不宜超过。
端面应垂直于试样轴线，最大偏差不应超过度。
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~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 ~ 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。
岩石力学实验及地层压裂设计
谷铭
室 单轴压缩实验
内
测
三轴压缩实验
试 抗剪强度实验
项
目
抗拉强度试验
（巴西劈裂实验）
声波实验
单轴抗压强度、杨氏模量、 泊松比 抗压强度、杨氏模量、泊松 比、剪切模量、剪切强度
剪切强度
抗拉强度
动态杨氏模量、泊松比、剪切模量
其他（如点荷载实验、断裂韧性试验、声波实验）
1、单轴压缩试验
岩石单轴抗压强度：是指试样只在一个方向受压（无围压）时所
1）直接拉伸实验
受力状态
t
Pt A
将岩石两端固定，拉伸
式中：P为试件承受最大的载荷 A垂直拉应力的横截面积
将岩石加工成特殊形状
3
P（d
2 2
d12）
d
2 1
1 2 P
2）间接法
由于直接法技术复杂，要求高。故而各种间接法被人们所应用。如巴西劈
裂法。
试验方法：采用圆柱体和立方体试
G
3 ts2 ts2
4
t
2 p
t
2 p
1.0
b (3*Vp2 4*Vs2 ) ma (3*Vm2ap 4 *Vm2as )
式中：
tp 为纵波时差（s / ft ）；
ts 为横波时差（s / ft ）；
b 为密度测井值（g / cm）3 ；
VP 为纵波速度（m/s）； VS 为横波速度（m/s）；
岩石力学参数：岩石在弹性极限以内的轴向压力作用下，其轴向应力 和应变之比称为弹性模量。横向应变与纵向应变之比称为泊松比。
p
D
横向应变 ε2=ΔL2/D
岩体力学 岩石的拉伸、剪切以及三轴压缩试验
优点？缺点？
τ f(Mpa)
σ （MP
2.
抗切试验（下图分别为单剪和双剪试验）：
剪切面上无压应力的剪切试验
3.
弱面抗剪强度（摩擦强度）试验：
摩擦强度 残余强度 非弹性变形
作业：
1、名词解释：残余强度、泊松比 2、你认为花岗岩和粉砂岩在常规三轴压缩试 验中，它们的弹性模量分别会出现什么变化？ 为什么？ 3、课后习题第6题。 sin48=0.743，sin55=0.819，sin64=0.899 cos48=0.669，cos55=0.573，cos64=0.438
四、三轴压缩状态下的岩石变形特性
1、岩石在常规三轴试验条件下的变形特性
岩石在常规三轴试验条件下的莫尔强度包络线
直线型莫尔强度包络线
曲线型莫尔强度包络线
常规三轴压缩试验中围压对岩石刚度的影响
常规三轴压缩试验中围压对岩石变形及其强度的影响
2、岩石在真三轴试验条件下的变形特性
现场三轴压缩试验
二
岩石的抗拉强度
1. 定义：岩石试件在受到轴向拉应力后试件发生破坏时的 单位面积上所受的拉力。 2. 直接拉伸法： (1) 单轴直接拉伸法 抗拉强度： P—试件能承受的最大拉力； A—垂直拉应力方向试件的截面积。
Rt P / A
(2) 限制性直接拉伸法
限制性直接拉伸装置示意图
P ( d 2 d1 ) 3 2 d1
岩石的抗剪强度
定义 指岩石在一定的应力条件下（主要指 压应力），所能抵抗的最大剪应力，常 用 表示
1.
抗剪断强度试验（下图为试验室直剪试验）：
岩石力学实验
整理课件
38
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岩石单轴抗压实验
➢ 实验目的 ➢ 实验原理 ➢ 实验仪器 ➢ 实验步骤 ➢ 结果处理 ➢ 报告编写
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一、实验目的
1、掌握岩石硬度的测定方法； 2、掌握岩石塑性系数的测定方法。
整理课件
41
二、实验原理
岩石的硬度是岩石破坏时所施加的压力与压头面积的比值。岩石的塑性系数为岩
(3)计算岩石的杨氏弹性模量与割线模量，填入表4中。
表4 岩石杨氏弹性模量与割线模量测定结果
试样编号
1 2
弹性模量 /GPa
计算值
平均值
割线模量 /GPa
计算值
平均值
整理课件
25
六、报告编写
实验结束后认真独立填写实验报告，实验报告应包括以下内容： 1.实验目的； 2.实验原理； 3.实验仪器； 4.实验步骤； 5.原始数据及实验数据整理； 6.对本实验的建议。
四、实验步骤
(2)设置试验机采集软件：设定试件尺寸、实验日期、实验人员 等数据、选择实验加载方式为位移控制式，加载速率0.3mm/min。
(3) 开始实验：启动试验机，观察软件采集的数据，同时查看试 件的破坏情况。
(4)结束实验：当试件破坏，材料试验机自动停止。选择高速档 向上调节材料试验机压板，使之与试件脱离。
整理课件
8
二、实验原理
当岩石试样在无侧限压力条件下，岩石在纵向压力作用下出现压 缩破坏时，单位面积上缩承受的载荷称为岩石的单轴抗压强度。计 算公式为：
P Rc A
（1）
Rc—试样单轴抗压强度，MPa；
P—试样破坏载荷，N；
A—试样初始截面积，mm2。
岩石破裂与裂隙扩展的实验与数值模拟
岩石破裂与裂隙扩展的实验与数值模拟
岩石破裂和裂隙扩展是地质灾害中的常见问题，对于地震、岩溶、滑坡等地质灾害的研究具有重要意义。
为了更好地研究这些问题，科学家们进行了大量的实验和数值模拟。
在实验方面，科学家们通常采用岩石力学试验机进行研究。
通过施加不同的载荷和应力条件，观察岩石的破裂和裂隙扩展情况。
实验结果表明，岩石的破裂和裂隙扩展与岩石的物理性质、应力条件、载荷等因素密切相关。
例如，当岩石受到较大的压力时，容易出现裂隙扩展和破裂现象。
在数值模拟方面，科学家们通常采用有限元方法进行模拟。
通过建立岩石的数学模型，对岩石的应力、变形、破裂等情况进行计算。
数值模拟可以更加精细地探究岩石破裂和裂隙扩展的机理和规律，为地质灾害的预测和防治提供重要依据。
同时，科学家们也在不断探索新的实验方法和数值模拟技术，以提高研究的精度和可靠性。
例如，近年来出现的数字岩石技术可以更加真实地模拟岩石的物理性质和结构特征，为岩石破裂和裂隙扩展的研究提供了新的思路。
总之，岩石破裂和裂隙扩展是地质灾害中的重要问题，科学家们通过实验和数值模拟等手段进行研究，为地质灾害的预测和
防治提供了重要依据。
随着技术的不断进步，相信在未来会有更多更精确的方法用于探究这一领域的问题。
单轴压缩下不同裂隙张开度岩石破坏数值模拟
围压下 不 同倾角 数值 试件 的破 坏模 式 和 抗压 强 度 ，
定 性 和定量 描述 了由于软 硬互 层结 构引起 的抗 压强 度
各 向异 性 。然 而 由于在物 理实 验过 程 中很 难 保证 预制
裂 隙面 闭合 程度 完全 相 同 ， 因此 室 内试 验很 难 开 展 对
降低 的规律 ； 李银 平 等通 过 对 不 同数 量 和产 状 的裂 隙
纹 开 裂 的 力 学机 理 。
关
键
词： 岩 石 力 学 ；裂 隙 张 开 度 ； 破 坏模 式 ； 裂 纹 扩 展 ；刚 体 弹 簧 方 法 文献标志码 ： Ａ ＤＯＩ ： １ ０ ． １ ６ ２ ３ ２ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ １ — ４ １ ７ ９ ． ２ ０ １ ６ ． ２ ２ ． ０ １ ９
摘要 ： 为 了研 究 不 同 张 开 度 裂 隙 岩 体 单 轴 压 缩 过 程 中的 力 学特 性 ， 以 裂 隙试 样 室 内试 验 结 果 标 定 岩 体 细 观 参 数， 采 用 改进 刚体 弹 簧元 法 对 不 同 张 开 度 裂 隙试 样 压 缩 破 坏 过 程 进 行 数 值 模 拟 。 结 果 表 明 ： 试 件 峰 值 强 度 随
试 件进 行单 轴压 缩试 验 ， 发 现 模 型 材 料 虽然 能反 映真 实 岩体 的某 些特 征 ， 但 是并 不 能 完 全模 拟 真 实 岩 体 的特性 。 随着预 制缺 陷 技 术 的 发展 ， 基 于真 实 岩 石 材
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６—０ ４—１ ７
裂 隙 张开度 的研 究 。鉴 于 此 ， 本 文 采 用 改进 刚体 弹 簧
单 轴压 缩 下 不 同裂 隙 张 开 度 岩 石破 坏 数 值 模 拟
RFPA数值模拟实验报告20131772刘福林
RFPA岩石单轴压缩数值模拟实验报告
一、实验目的
通过RFPA软件模拟岩石在单轴压缩时的应力状态，了解岩石的破坏形式，抗压强度，以及岩石的应力-应变曲线。
二、实验步骤
1、打开RFPA，新建一个文件夹，建立一个120mm*60mm的模型，划分网格为120*60。
输入岩石的力学性质参数，弹性模量E=60000MPa，均质度为2，抗压强度为100MPa，泊松比为0.25.
2.将模型两侧用cavity（开挖）方式分别挖掉5mm
3.将模型的上部和下部转化为加载头（钢板），采用substance方式，利用韦伯分布，
将上部和下部各10mm转换为钢板。
弹性模量200000MPa，均质度为100，抗压强
度为250MPa，泊松比为0.25
4.选择加载方式，选用位移加载，每秒加载
0.002mm
5.选择加载步数（50步）以及输出最大及最小应力，开始试验。
三、实验结果分析
1.岩石破裂后
2.应力-应变曲线
刘福林 20131772 采矿1303 -50510152000.020.040.060.080.10.12
应力M P a 应变mm
RFPA 岩石单轴压缩数值模拟实验应力-应变曲线RFPA 岩石单轴压缩数值模拟实验应力-应变…。
巴西劈裂实验实验方案
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：式中：σt—试件中心的最大拉应力，即为抗拉强度，MPaP —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~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。
两端不平行度不宜超过。
端面应垂直于试样轴线，最大偏差不应超过度。
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~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 ~ 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。
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2.1 软件的基本原理
RFPA 是一个以弹性力学为应力分析工具、以弹性损伤理论及其修正后的 Coulomb 破坏准则为介质变形和破坏分析模块的真实破裂过程分析系统。 其基本 思路是： 1）材料介质模型离散化成由细观基元组成的数值模型，材料介质在细观上 是各向同性的弹-脆性或脆-塑性介质； 2）假定离散化后的细观基元的力学性质服从某种统计分布规律（如 weibull 分布），由此建立细观与宏观介质力学性能的联系； 3）按弹性力学中的基元线弹性应力、应变求解方法，分析模型的应力、应 变状态。RFPA 利用线弹性有限元方法作为应力求解器； 4）引入适当的基元破坏准则（相变准则）和损伤规律，基元的相变临界点 用修正的 Coulomb 准则； 5）基元的力学性质随演化的发展是不可逆的； 6）基元相变前后均为线弹性体； 7）材料介质的裂纹扩展是一个准静态过程，忽略因快速扩展引起的惯性力 的影响。
2.2 软件的网格划分
RFPA 选取等面积四节点的四边形单元剖分计算对象。为了使问题的解答足 够精确，RFPA 方法要求模型中的单元足够小（相对于宏观介质），以能足够精
确的地反映介质的非均匀性。但它又必需足够大（包含一定数量的矿物和胶结物 颗粒，以及微裂隙、孔洞等细小缺陷），因为作为子系统的单元实际上仍是一个 自由度很大的系统，它具有远大于微观尺度的细观尺度。这以要求正是为了保证 使剖分后的单元性质尽量接近基元性质。尽管这样会增加计算量，但是问题的处 理变得简单， 而且随着计算机技术的高速发展， 计算机瓶颈的影响将会逐渐消除。 由于模型中的基元数量足够多，宏观的力学行为，本质上是介质大量基元力学行 为的集体效应。
（a）step42-01
（b）step52-02
（c）step70-06
图 3、RFPA 模拟单轴拉伸条件下的破坏过程、最大主应力场、声发射累计分布图
8 500
声发 射 应力
400 6 300 4 200 2 100
0
0
50
100
150
0 200
加载步(0.0002mm)
图 2、单轴拉伸应力—位移以及声发射个数—节点力和位移
线弹性有限元求解器
将相变基元进 行弱化处理
是
根据相变准则判 断基元是否发生 相变
否 否
加载是否 结束 是
结束
图 1、RFPA 程序流程图
3.1.3 数值实验结果和分析 图 2 是单轴拉伸应力—位移及其声发射频数数值模拟曲线， 由图可知单轴拉 [2] 伸应力—位移整个过程曲线可以分为三个阶段 ：（Ⅰ）线性变形阶段；（Ⅱ） 非线性变形阶段；（Ⅲ）裂纹迅速发展、贯通，应力急剧弱化阶段。 如图 2 模拟曲线所示，当应力小于 5MPa 时，应力—位移曲线为直线，当随 着应力的不断增加，曲线逐渐偏离线性，应力达到峰值强度后，应力突变到强度 的 1/7 左右，又逐渐平缓到达残余应力，此数值模拟基本上和论文[1]一致，证明 数值模拟的合理性。由此发现，岩石在直接拉伸过程中也具有脆性破坏和残余强 度，这一点和硬岩（例如花岗岩）单轴条件下的力学特性很吻合。
声发 射频数
应力/Mpa
所示。而在没有相变基元或者相变基元较少的区域，应力也会迅速下降，从而呈 现岩样应力整体的突变，或者说是脆性破坏。
3.2 岩石单轴压缩试验
3.2.1 模型说明 研究岩石变形最普通的方法是单轴压缩试验[3]。岩石受力变形直至破坏过程 的研究是力学中的一个重要领域。岩石在荷载作用下，首先发生的物理现象是变 形。随着荷载的不断增加，或在恒定载荷作用下，随着时间的增长，岩石变形逐 渐增大，最终导致岩石破坏[4]。岩石受到内外载荷的作用或变形后,形成能量积 聚,伴随着岩石材料的损伤破坏贮存的应变能, 便以弹性波的形式向外释放, 产 生声发射现象, 岩石试件在不同的阶段都有声发射产生 , 并且在不同的阶段有 不同的声发射特征[5、6]。岩石的宏观裂隙与其微破裂有直接的关系, 岩石的声发 射, 反映了岩石损伤的程度, 它与岩石内部缺陷的演化与繁衍直接相关[7],因此, 通过对岩石声发射信号的分析与研究,可以推断岩石内部微裂纹的演化过程。 RFPA2D 系统自带声发射模块， 可以研究单轴荷载作用下岩石的破裂失稳过 程中内部微裂纹孕育、萌生、扩展、成核和贯通的二维空间演化模式，揭示声发 射活动随加载时间、应力变化的特征和规律。本次模拟出声发射分布图为声发射 频数累计值，每一个圆圈代表一个微破裂点（即声发射源） ，而圆圈的大小代表 能量的相对大小；其中蓝色圆圈代表拉伸破坏、红色圆圈代表压剪破坏、黑色圆 圈代表已经破坏，放大系数为 3，标准半径为 2.5。 3.2.2 模型建立和参数选择 本模型采用标准圆柱形试件（50mm*100mm） ，试件模型分 50mm*100mm， 即每个基元尺寸为 1mm*1mm。上下施加强度、刚度均较大的压板。采用平面应 力模型。整个加载过程采用位移加载控制，即通过压板向下均匀移动，给岩样施 加压力，速度为 0.002mm/step，总计 100 步。试验力学参数和模型如图 5。
2、数值计算方法
本文采用真实破裂过程分析（Realistic Failure Process Analysis2D）（简称： RFPA-2D），RFPA 软件是基于 RFPA 方法研发的一个能够模拟材料渐进破坏的 数值试验工具。其计算方法基于有限元理论和统计损伤理论，该方法考虑了材料 性质的非均性、缺陷分布的随机性，并把这种材料性质的统计分布假设结合到数 值计算方法（有限元法）中，对满足给定强度准则的单元进行破坏处理，从而使 得非均匀性材料破坏过程的数值模拟得以实现。
2.3 程序简介
整个工作流程见下图 1，对于每个给定的位移增量，首先进行应力计算，然 后根据相变准则来检查模型中是否有相变基元，如果没有，继续加载增加一个位 移分量，进行下一步应力计算。如果有相变基元，则根据基元的应力状态进行刚 度弱化处理，然后重新进行当前步的应力计算，直至没有新的相变基元出现。重 复上面的过程， 直至达到所施加的载荷、 变形或整个介质产生宏观破裂。 在 RFPA 系统执行过程中，对每一步应力、应变计算采用全量加载，计算步之间是相互独 立的。
力学及控制参数 均值度 m 弹性模量均值/GPa 抗压强度均值/Mpa 摩擦角 压拉比 泊松比 残余强度系数 最大拉应变系数 最大压应变系数 参数值 3 70000 240 30 10 0.25 0.1 1.5 200
开始
实体建模和网格划分， 用统计分布函数赋予 每个基元刚度、相变等值
施加荷载产生一个新的位移和载荷
声发射累计分布图。 岩石试件在单轴压缩条件下全应力—应变曲线可将岩石的变 形分为四个阶段[4]。 (1) 孔隙裂隙压密阶段（OA 段，如 Step10） ，即试件中原有张开性结构面或 微裂隙逐渐闭合，岩石被压缩，形成早期的非线性变形，曲线应呈现上 凹型。然而，数值实验为无裂隙、无缺陷的理想化模型，所以压密段并 不明显，近似直线，声发射很少。 (2) 弹性变形阶段（AB 段，如 Step28） ，该阶段的应力—应变曲线近似成直 线型。此阶段微破裂稳定发展，弹性模量和声发射累计速率近似保持不 变。在应力稳定增长过程中，基元破坏大多是压剪破坏。 (3) 非稳定破裂发展阶段（BC 段，如 Step47） ，岩石从弹性向塑性变形发展， 其中 B 点为屈服点。进入该阶段后，微破裂的发展出现了质的变化，破 裂不断发展，直至试件完全破坏；从 B 点开始，应力—应变曲线曲线的 斜率（弹性模量）随着应力的增加而逐渐降低到零，相应的声发射频数 也呈现整体式的上升，声发射累计速率由 AB 段近似常数快速上升。 (4) 峰后破坏阶段（CE 段，如 Step67） ，岩块承载力达到峰值强度后，其内 部结构遭到破坏，但试件基本保持整体状。到本阶段，裂隙快速发展， 交叉且相互联合形成宏观断裂面（如 Step67 中的剪切面） 。此后，岩块 变形主要是表现为沿宏观断裂面的块体滑移，试件承载力随变形增大迅 速下降，但并不降到零，达到残余强度（如 DE 段） 。从图 6 可见，刚过 峰值，裂纹迅速发展、贯通，声发射频数达到最大值，岩石发生破坏， 应力迅速下降。这也验证岩石的破坏是发生在刚过峰值的那一段，而非 在峰值，同时对于声发射频数的每一次较大的增幅，应力—应变曲线则 对应于一个较大的应力降。 图 8 右侧为不同阶段声发射空间分布及其演化过程。 Step28 反映的是应力加 载到 60%峰值强度左右，声发射的空间分布，从图中我们看出着这一阶段，裂纹 稳定增长，声发射却是无序的，从这一阶段声发射图很难预测出下一步主裂纹将 在何处发生。但是超过这阶段，特别快接近峰值点，微破裂非线性急剧增长，声 发射积聚形成明显的剪切带， 尤其刚过峰后， 剪切破裂带和岩样主裂纹基本吻合。
图 4、单轴拉伸条件下裂纹扩展
图 3、图 4 是 RFPA 数值模拟得到的岩石单轴拉伸条件下的破裂过程、最大 主应力场、声发射累计分布图。由图 3 可知，整个岩石裂纹形成过程大致分为 3 个阶段[2]: （1）微破裂随机发展阶段（图 3-a）由于岩石的非均质性，使得基元弹模不 均一，也就是基元承受荷载的能力不同。当低相变阈值的基元发生相变，使得基 元弹模减小，承载能力下降，其原来荷载将重新分配到周围基元上面，从而实现 应力的重分布。 （2）微破裂非均匀发展阶段（图 3-b）随着发生相变基元数量的升高，相变 基元从开始的无序、随机的状态发展为相互贯通、连接从而相互影响，并逐渐向 局部化发展。 （3）微破裂局部化发展阶段（图 3-c）从图 3-c 声发射可见为拉应力导致的 微破裂局部化已经形成，最大主应力场转向相变基元集中区域，和声发射图像基 本吻合。应力的局部化集中导致相变基元的速度加快和裂纹的迅速扩展，如图 4
3.3 岩石巴西劈裂试验
3.3.1 模型说明 岩石的拉拉强度测试最常用的方法是间接法，即所谓的巴西试验法或劈裂 法。这种方法采用圆盘状试样，试验时沿着圆盘的直径方向上施加一对等值的线 荷载，使试件沿着受力方向的直径裂开成两个半圆盘。对于均匀的脆性材料，破 坏断口十分接近于平面。 巴西劈裂实验来测量岩石抗拉强度的理论公式来自弹性力学[7,8]。如图 9 所 示，直径为 d 的圆盘受到一对力 P 的作用，力 P 作用点延长线通过圆心，圆盘中 任意点 A 的正应力 x y 的表达式见公式（1） 、 （2） 、 （3） 。