基于三点弯曲试验的岩石Ⅰ型裂纹扩展全过程检测方法

摘要

本发明公开一种基于三点弯曲试验的岩石Ⅰ型裂纹扩展全过程检测方法，其步骤如下：在三点弯曲试件中部预制一条Ⅰ型裂纹，在试件的指定分析区域进行喷射散斑处理，然后对其进行三点弯曲试验。同时，对指定分析区域进行全过程连续拍照，采集数字图像，通过分析，获得三点弯曲试件的指定分析区域试验全过程的水平拉应变ε_h。在试验后的三点弯曲试件上取芯，制作巴西劈裂圆盘试样，然后对其进行尖端式巴西劈裂试验，获得极限拉应变ε_T，将其与各个ε_h对比，获得三点弯曲试件Ⅰ型裂纹扩展全过程中各个位置的水平拉应变达到极限拉应变ε_T时的时间节点。根据第二强度准则，获得三点弯曲作用下岩石Ⅰ型裂纹的裂纹扩展全过程信息。本发明方法操作简易、试验结果精确。

主权项

一种基于三点弯曲试验的岩石Ⅰ型裂纹扩展全过程检测方法，其步骤如下：a.对被测试的工程岩体取样，制作三点弯曲试件（1），并在三点弯曲试件中部预制一条Ⅰ型裂纹（2）；所述Ⅰ型裂纹的裂纹面与试件长边垂直并位于长边中部；在试件的侧面Ⅰ型裂纹上方指定一个分析区域（4），对指定分析区域进行喷射散斑处理；b.将三点弯曲试件平整地放置于三点弯曲试验机上，使得Ⅰ型裂纹开口向下，对三点弯曲试件进行三点弯曲试验；在三点弯曲试件的正前方设置高速相机（3），高速相机镜头高度与三点弯曲试件平行，高速相机镜头处于Ⅰ型裂纹所在的竖直面内；在三点弯曲试验进行的同时，高速相机（3）对三点弯曲试件（1）的指定分析区域（4）进行全过程连续拍照，采集数字图像；c.采用基于数字散斑相关方法原理的数字照相应变场量测软件，对采集到的三点弯曲试件试验全过程的数字图像进行一一分析，获得三点弯曲试件的指定分析区域试验全过程的水平拉应变ε_h；d.三点弯曲试验结束后的三点弯曲试件会断裂为的两块，在断裂的三点弯曲试件的指定位置进行取芯，制作成巴西劈裂圆盘试样；e.在巴西劈裂圆盘试样正中心水平方向粘贴应变片，应变片与静态应变数据采集仪连接，将巴西劈裂圆盘试样竖直放置于压力试验机上，圆盘上下各垫一条刚性垫条，试验机压头作用于刚性垫条，然后开始尖端式巴西劈裂试验，通过处理应变片采集的信息，获得巴西劈裂圆盘试样的极限拉应变ε_T；f.将巴西劈裂试验获得的极限拉应变ε_T与三点弯曲试验全过程的指定分析区域（4）的水平拉应变ε_h一一对应对比，获得三点弯曲试件Ⅰ型裂纹扩展全过程中各个位置的水平拉应变达到极限拉应变ε_T时的时间节点；g.根据第二强度准则，获得三点弯曲作用下岩石Ⅰ型裂纹的裂纹扩展全过程信息：裂纹起裂荷载、起裂能以及裂纹扩展速度。