[实用新型]一种用于直接拉伸试验的岩块试件

说明书

本实用新型公开了一种用于直接拉伸试验的岩块试件，包括岩块试件本体，本体为长方体形，本体的上端面与下端面平行，本体的上端面与下端面分别设置有相互平行的两条上部凹槽于下部凹槽，上部凹槽、下部凹槽均关于本体高度方向轴对称；上部凹槽离岩块试件本体中心线的距离小于下部凹槽；且上部凹槽与下部凹槽部分交错，两条上部凹槽将试件的一部分分割成位于中心部位的第一中心平台和左右两侧的上左侧平台与上右侧平台，两条下部凹槽将本体的部分分割成位于试件本体中心部位的第二中心平台和左右两侧的下左侧平台与下右侧平台，中心平台的端面与左侧平台、右侧平台的端面位于同一平面。准确高效测试准脆性材料尤其是各向异性材料的抗拉强度测试。

技术领域

本发明属于岩石力学性能测试领域，特别涉及用于各向异性材料的直接拉伸试验岩块。

背景技术

拉伸强度作为岩土工程最为关键的基础参数之一，工程建设中难以避免该参数的准确获取。而获取拉伸强度常常使用直接测试法和间接测试法，间接测试法主要包括巴西劈裂、水压测试法。巴西劈裂因为试件构型简单，对测试仪器要求低，故而是目前最常用的岩石拉伸强度测试方法。巴西劈裂测试时试件内部应力场并不均一，一般认为巴西圆盘中心点应力状态达到材料的拉伸强度即发生破坏，从而可求得材料的拉伸强度；也即是说利用该方法测试时试件必须从圆盘中心发生破坏，但大量的实践表明，巴西劈裂试验其破坏面很多时候并不经过圆盘中心点，因此，巴西劈裂测试法并不能准确的获得岩石的拉伸强度。而水压法对设备要求较高，而且尺寸效应明显，也很难准确获得岩石的拉伸强度。

直接测试法仍是获得岩石拉伸强度最为准确的方法，当前直接测试法主要包含粘接法和夹持法。粘接法是将圆柱型试件的两端与拉伸头紧密的粘接在一起，但为了保证粘接的可靠性，要求对岩石断面进行细致处理，并保持较长时间的晾干，以使粘接处的强度足够大；因此，该方法需要大量的拉伸头，以缩短试验的时间；当岩石的拉伸强度大于粘接强度后，该方法也无法应用；此外，该方法要求拉伸过程中上下端的中轴线在一条直线上，这也使得制样的难度大大增加。夹持法是将试件加工成“狗骨头”的形状，用夹持器夹住试件两端，然后通过张拉夹持器使试件发生拉伸破坏。夹持法中的试件加工难度大，且在夹持部位易产生应力集中，从而使得脆性材料易在夹持部位发生破坏或者断裂。此外，前人设计了较多的压-拉转换结构，即通过设备对转换结构施加压缩荷载，由于结构的特点作用在试样上的荷载即变成了拉伸荷载，但这类结构所开展的试验也逃脱不了上述的粘接法和夹持法试件形式；为了方便、准确获得岩石的拉伸强度，前人以圆柱型或正四棱柱型为本体，利用钻心机在本体上钻取不同直径的同心圆，从而利用试样结构将压缩荷载变为拉伸荷载，从而测得岩石的拉伸强度。但此类试件形式的受拉区被本体遮住，很难测量受拉区的变形等力学信息；此外，这类试件是一种轴对称结构，因此只能用于各向同性材料的拉伸强度测试，而对于各向异性材料却无能为力。

综上所述，如何准确、高效的测试岩石的拉伸强度仍然是准脆性材料直接拉伸测试的难题，尤其是非均质材料的拉伸强度获取更为困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何准确高效测试准脆性材料的抗拉强度，目的在于提供一种用于直接拉伸试验的岩块试件，在直接拉伸试验方法中使用，在常规岩石力学试验机上完成岩石等准脆性材料的抗拉强度测试，尤其是各向异性材料的抗拉强度测试。

本实用新型通过下述技术方案实现：