砂岩孔道试样压拉应力下强度和破坏的研究

为研究岩石压拉应力下的强度和破坏,对外径50mm、孔道6～25mm的孔道圆柱试样进行不同轴压下的内压致裂试验,对外径50mm、孔道4.6～20.0mm的圆环进行巴西劈裂试验。试验结果表明:轴向应力低于单轴压缩强度80%时孔道试样在内压下拉伸破裂,压力与轴向应力没有明显关系;试样承载的孔道内压随孔道直径的增加而减小,孔壁的最大拉应力也随孔道直径的增加而略有减小,试样承载的平均切向应力随孔道直径明显增加;孔道试样能够承受的拉应力远大于巴西劈裂强度,如内孔直径25mm的试样可以承载10MPa的内压,切向拉应力在内壁为17MPa左右、外侧面为7MPa左右,而6个完整圆盘的巴西劈裂强度最大值仅为6.17MPa。内孔直径小于20mm的试样,因内压增大孔壁处岩石拉伸变形增大到极限、引起裂纹扩展,最终破裂成2块;而内孔直径25mm的试样,在内孔压力达到破裂压力时,孔壁处材料没有达到断裂所需要的变形,因而只有试样外侧也达到屈服应力才能整体断裂。承载非均匀应力的岩石结构需要考虑载荷和变形2个破坏指标。