本技術(shù)涉及巖石i-ii復(fù)合型斷裂韌度測(cè)試，尤其涉及用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件。

背景技術(shù)：

1、巖石斷裂力學(xué)是巖石力學(xué)學(xué)科中一門重要的分支學(xué)科。巖石的斷裂韌度是巖石斷裂力學(xué)中的核心參數(shù)，它量化了巖石材料在抵御裂紋萌生與擴(kuò)展過(guò)程中的能力。因此，準(zhǔn)確地確定巖石的斷裂韌度，不僅是巖石斷裂力學(xué)研究的重點(diǎn)，也是該領(lǐng)域當(dāng)前的主要研究任務(wù)之一。

2、國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)(isrm)先后建議了緊湊拉伸加載下的人字形切槽短圓棒(簡(jiǎn)稱sr試樣)、人字形切槽三點(diǎn)彎曲圓棒(簡(jiǎn)稱cb試樣)、人字形切槽巴西圓盤試樣(簡(jiǎn)稱ccnbd試樣)和穿透直切槽半圓盤彎曲試樣(簡(jiǎn)稱scb試樣)。這4種試件均是在鉆取的巖芯基礎(chǔ)上進(jìn)一步加工獲得。

3、cb與sr均為“v”形切口試樣，優(yōu)點(diǎn)在于不需要預(yù)裂也不需要測(cè)定裂紋長(zhǎng)度。但它的不足之處是試樣在某一指定方向需要數(shù)量較大的整塊巖芯，斷裂時(shí)需要的載荷較小，加載系統(tǒng)較為復(fù)雜,短棒試件的制備較為繁瑣且僅能進(jìn)行i型斷裂測(cè)試。ccnbd試樣存在兩個(gè)裂縫尖端，對(duì)于巖石類非均勻材料將存在兩個(gè)裂縫尖端不能同時(shí)起裂的問(wèn)題。ccnbd試樣與scb試樣在實(shí)驗(yàn)前，需要手動(dòng)調(diào)整試件的位置進(jìn)行定位，人為調(diào)整試件位置往往帶來(lái)操作誤差。

4、此外,美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)(astm)也提供了單邊切槽梁(senb)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)(2001年),圓盤緊湊拉伸(dct)試驗(yàn)(1986年)等多種構(gòu)形試件和測(cè)試方法進(jìn)行材料斷裂韌度測(cè)試。矩形橫截面的senb試件在多種行業(yè)內(nèi)均被廣泛采用。

5、senb(單邊缺口梁)試樣在進(jìn)行斷裂韌度測(cè)試時(shí)也面臨著類似于cb(緊湊拉伸)試樣的問(wèn)題。即在測(cè)試過(guò)程中，材料發(fā)生斷裂所需的載荷較小且不能實(shí)現(xiàn)純粹的ii型加載。

6、公告號(hào)為cn?105043849?a的一篇專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的深梁試件，其試件結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，易于利用巖塊加工，通過(guò)使用對(duì)稱三點(diǎn)彎曲加載方式實(shí)現(xiàn)巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度試驗(yàn)。但是，其需要在加載臺(tái)安裝兩個(gè)支座，上端安裝一個(gè)加載點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)彎加載。三點(diǎn)彎加載安裝了支座，需要在放置每個(gè)試件時(shí)調(diào)整試件與支座點(diǎn)相對(duì)位置，人為調(diào)整試件位置進(jìn)行對(duì)齊過(guò)程中往往帶來(lái)操作誤差，對(duì)于尺寸較小的試件，操作誤差將更大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型為了解決上述技術(shù)問(wèn)題提供用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件。

2、本實(shí)用新型通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，包括試件本體，所述試件本體為半圓環(huán)形的板塊狀，試件本體有中心裂紋。

4、可選的，中心裂紋為沿試件本體內(nèi)圓面厚度方向開(kāi)口、向試件本體內(nèi)部延伸，并貫穿試件本體厚度方向前后端面的直切槽。

5、可選的，中心裂紋與試件本體中垂面的夾角為α，α≥0°。

6、可選的，試件本體的內(nèi)圓面與外圓面同軸。

7、可選的，中心裂紋為沿試件本體內(nèi)圓面厚度方向開(kāi)口、向試件本體內(nèi)部延伸，并貫穿試件本體厚度方向前后端面的人字型切槽。

8、可選的，所述中心裂紋沿試件本體內(nèi)圓面厚度方向中心線開(kāi)口。

9、可選的，在試件本體外圓面的中部加工有平臺(tái)，平臺(tái)與試件本體的中垂面垂直。

10、其中，試件本體內(nèi)圓面的半徑為r，外圓面的半徑為r，試件本體的厚度為b，中心裂紋的長(zhǎng)度為l；

11、可選的，r/r為0.3-0.6。

12、可選的，b＞0.8r。

13、可選的，l/r-r為0.2-0.5。

14、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)至少具有如下有益效果：

15、將中心裂紋半圓環(huán)試件直接放在單軸壓縮試驗(yàn)臺(tái)上即可加載，不需要人為調(diào)整試件位置和對(duì)齊加載點(diǎn)，可大大減小人為操作調(diào)整誤差，使巖石i-ii復(fù)合型斷裂韌度測(cè)試結(jié)果更精確；同時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)單的單軸加載即可實(shí)現(xiàn)巖石純i型、純ii型及i-ii復(fù)合型斷裂韌度測(cè)試，利于提高效率。

技術(shù)特征：

1.用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，包括試件本體(1)，其特征在于，所述試件本體(1)為半圓環(huán)形的板塊狀，試件本體(1)有中心裂紋(2)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，其特征在于，中心裂紋(2)為沿試件本體(1)內(nèi)圓面厚度方向開(kāi)口、向試件本體(1)內(nèi)部延伸，并貫穿試件本體(1)厚度方向前后端面的直切槽。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，其特征在于，中心裂紋(2)與試件本體(1)中垂面的夾角為α，α≥0°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，其特征在于，試件本體(1)的內(nèi)圓面與外圓面同軸。

5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，其特征在于，中心裂紋(2)為沿試件本體(1)內(nèi)圓面厚度方向開(kāi)口、向試件本體(1)內(nèi)部延伸，并貫穿試件本體(1)厚度方向前后端面的人字型切槽。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，其特征在于，所述中心裂紋(2)沿試件本體(1)內(nèi)圓面厚度方向中心線開(kāi)口。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-4、6中任一項(xiàng)所述的用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，其特征在于，在試件本體(1)外圓面的中部加工有平臺(tái)(3)，平臺(tái)(3)與試件本體(1)的中垂面垂直。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-4、6中任一項(xiàng)所述的用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，其特征在于，試件本體(1)內(nèi)圓面的半徑為r，外圓面的半徑為r，r/r為0.3-0.6。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，其特征在于，試件本體(1)的厚度為b，b＞0.8r。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于巖石i-ii復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，其特征在于，中心裂紋(2)的長(zhǎng)度為l，l/r-r為0.2-0.5。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)涉及用于巖石I?II復(fù)合斷裂韌度測(cè)試的中心裂紋半圓環(huán)試件，包括試件本體，所述試件本體為半圓環(huán)形的板塊狀，試件本體有中心裂紋；中心裂紋為沿試件本體內(nèi)圓面厚度方向開(kāi)口、向試件本體內(nèi)部延伸，并貫穿試件本體厚度方向前后端面的切槽；試件本體的內(nèi)圓面與外圓面同軸。使用時(shí)，將中心裂紋半圓環(huán)試件直接放在單軸壓縮試驗(yàn)臺(tái)上即可加載，不需要人為調(diào)整試件位置和對(duì)齊加載點(diǎn)，可大大減小人為操作調(diào)整誤差，使巖石I?I?I復(fù)合型斷裂韌度測(cè)試結(jié)果更精確；同時(shí)通過(guò)簡(jiǎn)單的單軸加載即可實(shí)現(xiàn)巖石純I型、純I?I型及I?I?I復(fù)合型斷裂韌度測(cè)試，利于提高效率。

技術(shù)研發(fā)人員：羅毅,鐘昊洪,林成培,李澤中,柯佳聰,羅駿軒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東莞理工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：20240304
技術(shù)公布日：2024/12/19