质疑岩石巴西圆盘拉伸强度试验

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1、第24卷第7期岩石力学与工程学报Vol.24No.72005年4月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringApril，2005质疑岩石巴西圆盘拉伸强度试验喻勇(西南交通大学应用力学与工程系，四川成都610031)摘要：指出人们使用了40多年的巴西圆盘试验拉伸强度公式是来自二维问题的弹性力学解答，而实际情况并不满足该公式所要求的平面应力或平面应力条件。分析指出，在三维条件下影响试样应力分布的因素有试样高径比和材料的泊松比。通过40次三维有限元分析，得到了高径比和泊松比对试样拉应力分布影响的规律

2、。发现了试样中最大拉应力出现在试样端面的中心，并拟合出了最大拉应力的计算公式。根据Griffith强度理论和Mohr强度理论，计算了试样中的最大等效应力，发现试样的破坏不可能满足中心起裂条件。由于加载点应力集中的影响，试样必然从端面加载点处起裂破坏。因此认为巴西试验方法已不适合用于测试岩石类脆性材料的抗拉强度。关键词：岩石力学；巴西试验；抗拉强度；高径比；泊松比；三维有限元法；强度理论；岩石中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2005)07–1150–08QUESTIONINGTHEVALIDITYOFTHE

3、BRAZILIANTESTFORDETERMININGTENSILESTRENGTHOFROCKSYUYong(DepartmentofAppliedMechanicsandEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：TheextensivelyusedformulaforestimatingthetensilestrengthofrocksundertheBraziliantestisbasedonthe2Delastictheoryando

4、nlysuitableforverylongorveryshortcylinders.However，thesizeofspecimeninpracticedoesnotmeetthesepreconditions.Under3Dconditions，itisfoundoutthatheight-to-diameterratioandPoisson′sratioaretwofactorsinfluencingthestressdistributionsinrockcylinders.Through403DFEMsimulations，t

5、heinfluencesoftheheight-to-diameterratioandPoisson′sratiouponthestressdistributionwithinthespecimenwerestudied.Itisfoundthatthelargesttensilestresswithinthespecimenisalwaysatthecenterofendsurface.Afittingformulaoflargesttensilestressispresented.Lastly，thelargestequivalen

6、tstressesbasesonGriffithstrengththeoryandMohrstrengththeorywerecalculated.Anditisfoundthelargestequivalentstressisnotatthecenteroftheendsurfaceofcylinderbutalwaysattheloadingpointoftheendsurface.Therefore，theBraziliantestisnotsuitabletomeasurethetensilestrengthofrock-lik

7、ematerials.Keywords：rockmechanics；Braziliantest；tensilestrength；height-to-diameterratio；Poisson′sratio；3DFEM；strengththeory；rock拉强度变得十分困难，因此，人们普遍采用间接方1引言法测量其抗拉强度。最常用的方法就是巴西圆盘试验方法。由于岩石材料的脆性特征，使得直接测量其抗如图1所示，巴西圆盘试验是对圆盘试样进行收稿日期：2003–07–24；修回日期：2003–10–02项目基金：西南交通大学基础科学研究基金资助

8、项目(2004B13)作者简介：喻勇(1969–)，男，博士，1990年毕业于西安建筑科技大学采矿工程专业，现任副教授，主要从事工程岩石力学方面的教学与研究工作。E-mail：yuyong2000@126.