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50 mm、孔道6～25 mm的孔道圆柱试样进行不同轴压下的内压致裂试验，对外径50 mm、孔道4.6～20.0 mm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25 mm 的试样可以承载10 MPa的内压，切向拉应力在内壁为17 MPa左右、外侧面为7 MPa左右，而6个完整圆盘的巴西劈裂强度最大值仅为6.17 MPa。内孔直径小于20 mm 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25 mm 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。