岩石力学实验-单轴抗拉试验

实验五、煤（岩）石单轴抗拉强度测试

一、实验目的

煤（岩石）在单轴拉伸荷载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简称抗拉强度。通常所说的抗拉实验是指直接拉伸破坏实验，如金属拉伸实验。由于煤（岩石）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。

二、实验仪器及工具

（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）材料试验机。

三、实验原理

在压应力的作用下，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方向（σT）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，并趋于均匀化；垂直y-y方向（σΤ）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。

四、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、含水状态以及加工过程中出现的问题进行描述，并填入记录表内。

（2）检查试件加工精度，测量试件尺寸，填入记录表内。

（3）选择材料试验机度盘时，一般应满足下式：

0.2P0

式中P max——预计最大破坏载荷，kN；

P0——材料实验机度盘最大值，kN。

（4）通过试件直径的两端，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试验机的上、下承压板之间，使试件的中心线和材料试验机的中心线在一条直线上。

（6）开动材料试验机，施加数百牛顿载荷后，松开夹具两侧夹持螺钉，然后以0.1～0.5mm/min的速度加载，直至破坏。

（7）记录破坏载荷，对破坏后的试件进行摄影或描述。

五、实验现象及数据记录

实验现象如图所示，岩石块从中间裂开产生一个大的裂痕，同时也有小裂痕与之共同出现。且裂痕大致从试件中心出现，将试件一分为二。

试件12

H（mm）31.4730.51

D（mm）52.0752.12

峰值（kn）9.799.31

强度（mpa） 3.80 3.73

六、实验结果及数据分析

七、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。

八、实验心得

通过实验切身体会到岩石的抗压强度远大于抗拉强度，也通过这个实验让我们在书本上学到的理论知识得到了现实中的实践，感谢老师在实验室的精彩教学，此次实验让我受益匪浅。