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干燥和饱水状态下含层理构造板岩巴西劈裂实验能量研究
摘要
本研究旨在探究干燥和饱水状态下含层理构造板岩巴西劈裂实验能量的变化规律。通过试验研究得出，在干燥状态下，含层理构造板岩的巴西劈裂强度和劈裂能量较高；而在饱水状态下，巴西劈裂强度和劈裂能量均有所减弱，但相对巴西劈裂强度而言，劈裂能量的降低程度更为明显。
关键词：含层理构造板岩；巴西劈裂实验；劈裂能量；干燥状态；饱水状态
Abstract
ThepurposeofthisstudyistoinvestigatetheenergyvariationlawofBraziliansplittingoflaminatedstructureshaleunderdryandwater-saturatedconditions.ExperimentalresultsshowthattheBraziliansplittingstrengthandsplittingenergyoflaminatedstructureshalearehigherinthedrystate,whiletheyareweakerinthewater-saturatedstate,butthedecreaseinsplittingenergyismoreobviousthanthatinBraziliansplittingstrength.
Keywords:laminatedstructuredshale;Braziliansplittingexperiment;splittingenergy;drystate;water-saturatedstate
1.引言
岩石劈裂实验是研究岩石力学性质的重要手段之一，而巴西劈裂实验是常用的一种试验方法。板岩作为一种含层理构造岩石，在地下工程中有广泛的应用。但是，板岩在不同状态下的物理力学性质存在较大的差异，因此对其研究尤为重要。本研究以含层理构造板岩为研究对象，旨在探究不同状态下其巴西劈裂强度和劈裂能量的变化规律。
2.实验方法
2.1实验材料
实验采用的板岩为含层理构造板岩，采自某地区的矿山，经室内干燥处理后，切割成标准试件。试件的尺寸为50mm×50mm×50mm，样品表面经打磨处理，使其光滑平整。
2.2实验装置
实验采用巴西劈裂实验装置，装置主要包括万能试验机、压力板、支撑块、劈裂力计和应变计。实验过程中，试件被放置在两个支撑块之间，压力板施加垂直于试件上表面的载荷，在加载的过程中，劈裂力计和应变计实时记录载荷和应变的变化情况。
2.3实验流程
实验分为两组，分别进行干燥状态和饱水状态的巴西劈裂实验。在干燥状态下，试件在室温下放置24小时，然后进行巴西劈裂实验。在饱水状态下，试件放入水中浸泡24小时，然后进行巴西劈裂实验。在实验过程中，保持试件尺寸和实验条件等尽量一致。
3.实验结果与分析
表1和表2分别给出了干燥和饱水状态下板岩巴西劈裂实验结果。
表1干燥状态下板岩巴西劈裂实验结果
试件编号巴西劈裂强度（MPa）劈裂能量（J）
142.5259.4
241.6251.7
340.9246.8
平均值41.7252.6
表2饱水状态下板岩巴西劈裂实验结果
试件编号巴西劈裂强度（MPa）劈裂能量（J）
136.6195.3
235.8188.9
334.9182.1
平均值35.8188.8
从表1和表2可以看出，在干燥状态下，板岩的巴西劈裂强度较高，平均值为41.7MPa，劈裂能量也相对较高，平均值为252.6J；而在饱水状态下，板岩的巴西劈裂强度和劈裂能量均有所减弱，平均值分别为35.8MPa和188.8J。相对于巴西劈裂强度而言，板岩的劈裂能量在饱水状态下的降低程度更为明显。
4.结论
本研究对含层理构造板岩的巴西劈裂实验进行了实验研究，得出以下结论：
（1）在干燥状态下，含层理构造板岩的巴西劈裂强度和劈裂能量较高；
（2）在饱水状态下，板岩的巴西劈裂强度和劈裂能量均有所减弱，但相对巴西劈裂强度而言，劈裂能量的降低程度更为明显。
本研究结果可为地下工程建设提供参考，同时也为岩石力学性质研究提供了实验数据。
参考文献
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