不同荷载条件下低孔隙率砂岩巴西劈裂试验的声发射特性

吴顺川，孙 伟，成子桥

1) 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083 2) 昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093 3) 中电建路桥集团有限公司，北京 100044

利用巴西圆盘劈裂试验间接测定脆性材料抗拉强度自提出以来，得益于试样制备简单，采用常规压缩试验加载装置，已被广泛地应用[1−2]. 即使在今天，在提出测试方法后的七十多年里，巴西劈裂试验还没有统一明确的标准方法. ASTM[3]建议采用平面与圆盘接触，ISRM[4]建议采用非线荷载弧形夹与试样接触，中国的国家标准和行业标准[5−6]采用与加载板间放有直径为1 mm钢丝为垫条的线荷载与试样接触. 这三种不同的建议方法可以归为两大类：ISRM、ASTM建议方法属于非线荷载（抛物线荷载、正弦荷载等），中国的国家标准和行业标准建议方法属于线荷载. 显然后两者加载装置与试样的接触荷载方式存在很大不同.尽管采用了不同的试验装置，但建议的抗拉强度计算公式却是一致的. Fairhurst[7]首次提出荷载条件对试验结果有影响，在Hondros解的假定下采用Griffith准则分析加载板边缘对解析解的影响，发现增加接触角度，起裂位置会偏离圆盘中心，并提出一个最优接触角度为2arctan(1/8). Erarslan和Williams[8]的研究表明加载装置与试样的接触方式影响峰值荷载、起裂位置、应力分布及I型断裂韧度. 一些学者[9−10]报道了在试验中观察到巴西劈裂试验试样起裂位置经常偏离中心，得出裂纹起裂和扩展的应力区域不同于连续、均质、各向同性材……