[发明专利]通过单个岩样测任意片理角度下岩石抗拉强度的试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩石抗拉强度测定领域，特别是一种通过单个岩样测任意片理角度下岩石抗拉强度的试验方法。

背景技术

在地下工程设计和施工中,岩石的抗拉强度是一个非常重要的力学指标。地下工程围岩体常处于复杂的应力状态,例如铁路隧道、公路隧道、工程边坡及地下工程洞室的围岩体,有的地方处于拉伸应力状态,而有的部位则处于压缩应力状态,由于岩石的抗拉强度远低于抗压强度,所以围岩总是从拉应力区开始破坏。因此,正确进行地下围岩体应力状态区域划分,即破坏危险区的确定是地下工程围岩稳定性分析评价的关键,而岩石抗拉强度又是确定工程围岩破坏区的基础资料之一。

岩体中常存在多种结构面，如:裂缝、片理、节理、层理、断层、断裂带等及其各种组合，在这些结构面附近，组成岩体的岩石颗粒之间的黏结力较完整岩体降低，岩体的抗拉强度在不同的层面倾角下会有较大的差异。实际工程中，层状岩体各向异性非常明显，为正确分析各向异性岩体开挖后的稳定性，必须准确掌握不同片理角度岩体的抗拉强度值。

目前，岩石抗拉强度的室内测定方法一般采用直接拉伸法和劈裂法，岩石试件直接拉伸试验中，由于夹持及保证拉伸荷载轴线与试样轴线重合具有一定困难，采用直接拉伸方法进行岩石抗拉强度测试相对较少，而更为普遍的是采用劈裂法，即巴西试验法，间接测定岩石的抗拉强度。而不论采用直接拉伸法还是传统的巴西试验法，在测取不同片理角度岩石抗拉强度时都是通过筛选不同的天然片理角度岩样来测取其抗拉强度。由此，即造成以下两个存在的问题：

1、试验岩样样本大。为获得不同天然角度片理的岩样，必须进行大量岩块的钻取和筛选，这必然导致试验人力、物力和时间成本的增加。

2、任意片理角度岩样获取难度大。天然岩体片理结构复杂，很难找到几个相同指定片理角度岩样进行试验，多数情况下只能将类似片理结构岩样归为一组，这使得试验误差较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过单个岩样测任意片理角度下岩石抗拉强度的试验方法，可以降低对于岩样样本数量的需求，也能增强试验结果的准确性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种通过单个岩样测任意片理角度下岩石抗拉强度的试验方法，包括以下步骤：

一、制备待测岩样；

岩样若为圆柱形试件，岩样片理方向应为与其轴向平行；

二、选定与岩样片理的片理夹角，沿岩样片理方向作第一次劈裂试验；

三、将劈裂后的岩样胶结；

四、更换非胶结位置，重新选择与岩样片理的不同夹角，进行第二次劈裂试验；

五、将劈裂后的岩样胶结；

重复步骤四、五，得到任一需求与岩样片理夹角的岩样劈裂破坏时最大加载力。

所述的岩样高径比为0.5～1，岩样两端磨平，侧面光滑无凸起。

将破坏的岩样取出，在岩样破坏面上均匀涂抹胶结物质后压合，使其接触面基本无空隙，两端面确保平整，侧面光滑，待其接触面胶水固结；

所述胶结物质固结后的抗拉强度应尽量接近待测岩样的抗拉强度。

将多次所测结果代入岩石劈裂试验抗拉强度计算公式：

R=2PπDh]]>

其中：R为岩石抗拉强度，P为岩石破坏时最大加载力，D为圆柱形试件直径，h为圆形试件高度；

或者

R=2Pπa2]]>

其中：R为岩石抗拉强度，P为岩石破坏时最大加载力，a为立方体试件边长；

得到多次所测岩石抗拉强度R₁、R₂···R_n。

本发明提供的一种通过单个岩样测任意片理角度下岩石抗拉强度的试验方法，本发明的测量方法仅通过对一个岩样或少数岩样进行劈裂试验即可得到需求的任意片理角度岩石的抗拉强度，具有以下有益效果：