技术分享｜岩石巴西劈裂抗拉试验实操解析，电子万能试验机的岩土科研应用

摘要：岩石属于典型脆性材料，直接抗拉试验试样制备难、装夹要求高、试验成功率低。巴西劈裂试验（巴西圆盘劈裂抗拉试验）作为国际岩石力学学会 ISRM 推荐的间接抗拉测试方法，凭借操作简便、设备通用性强的优势，成为高校岩土实验室、矿山科研项目测定岩石抗拉强度的主流手段。本文结合现场设备实拍，讲解巴西劈裂试验原理、操作要点、常见问题与设备选型参考。

在岩石力学研究当中，抗拉强度是评价岩体稳定性、边坡、隧道、地下工程的重要基础参数。但岩石脆性大，直接拉伸试验对试样制备、工装夹具要求高，实际开展难度大。因此巴西圆盘劈裂抗拉试验被大量用于教学实验与课题研究，借助普通电子万能试验机，即可完成岩石间接抗拉强度检测。

一、试验基本原理

将标准岩石圆盘试样置于试验机上下平行压板之间，沿圆盘直径方向施加径向压力。圆盘受压后内部产生横向拉应力，当拉应力超过岩石材料抗拉极限，试样会沿着加载直径面发生劈裂破坏。通过记录试样破坏瞬间的峰值压力，利用弹性力学公式，间接计算出岩石劈裂抗拉强度。

💡提示：巴西劈裂得到的是间接抗拉强度，和岩石真实直接抗拉强度存在一定偏差，但非常适合用于同批次岩石试样之间性能对比，广泛应用于科研与教学。

二、试样制备核心要求

1. 标准试样一般取自岩芯加工圆盘，常用规格 φ50mm×25mm，厚径比 t/D 控制 0.4‑0.6，厚径比偏离过大，会改变内部应力场，引入系统误差。

2. 试样两端面保证平行，试样边缘无崩口、无加工裂纹，表面打磨平整，加工缺陷会直接造成试验数据离散。

3. 每组有效试样不少于 5 块，试验完成后剔除无效破坏试样，计算平均值、标准差。

4. 根据试验方案做好天然状态或者饱和水处理，试验前记录每块试样直径、厚度、编号。

三、试验设备现场应用实拍说明

实拍场景：CMT5105 微机控制电子万能试验机开展岩石巴西劈裂试验

• 主机采用高刚性门式框架，伺服闭环驱动，位移控制加载，力传感器响应速度快，可以精准捕捉岩石瞬间劈裂的破坏峰值力。

• 本试验无需专用复杂夹具，直接使用一对高硬度平行圆形承压压板即可完成试验；压板工作面平整，保障圆盘试样对径接触受力。

• ⚠️安全重点：岩石劈裂破坏瞬间会产生碎石飞溅，试验运行期间必须关闭设备橙色镂空安全防护门，做好物理防护，保护实验人员安全。

• 配套测控软件实时输出力‑位移全过程曲线，自动采集破坏载荷，内置计算公式，可直接输出劈裂抗拉强度结果，支持数据导出 Excel、生成打印试验报告。

✅重要提醒：巴西劈裂禁止使用力控制模式加载！岩石属于突发性脆性破坏，力控模式容易出现失控，统一采用位移控制加载，常规推荐加载速率 0.05‑0.1mm/min。

四、标准试验操作流程

1. 测量圆盘试样直径 D、厚度 t，做好编号记录。

2. 将下压板放置工作台中心，圆盘试样平稳安放于压板中心，仔细调整位置，保证加载直径竖直对中，避免偏心，偏心会带来附加弯矩，直接导致试验作废。

3. 软件设置试验参数：选择位移控制，设定加载速率，设置停机条件。

4. 关闭安全防护门，启动试验，上压板缓慢向下加载，直至试样沿直径面劈裂破坏，设备自动停机，保存破坏峰值力数据。

5. 判别试样有效性：只有沿着加载直径面裂开，才属于有效试验；如果出现边角压碎、局部崩裂、斜向剪切破坏，该试样数据直接舍弃，不参与统计。

6. 清理设备内部碎石碎屑，依次完成本组全部试样试验。

计算公式

五、现场实操高频问题与解决办法

1. 试样总是边角压碎，不沿直径劈裂原因：试样边缘存在加工损伤、试样摆放偏心、厚径比不合理。对策：严控试样加工质量，装样仔细对中，尽量采用标准厚径比试样。

2. 同一组试样数据离散度很大原因：岩石本身非均质性，试样自带微裂隙，装夹偏心。对策：适当增加试样数量，严格筛选，剔除无效破坏试样。

3. 试样劈裂，抓不住破坏峰值力原因：设备力采集响应慢，错误使用力控制加载。对策：统一使用位移控制，选用高响应伺服测控系统。

六、设备一机多用拓展

该类微机电子万能试验机，除完成岩石巴西劈裂抗拉试验以外，还可拓展岩石单轴抗压、材料拉伸、弯曲、剪切等多项力学试验。一台设备即可满足高校实验室岩石力学、建筑材料多方向教学科研需求，设备性价比突出，是理工科实验室的常用主力设备。

结语

巴西劈裂试验看似操作简单，但试样加工精度、装夹对中、加载方式、破坏模式判断，每一步都会左右最终数据质量。科研实验过程中，需要严格把控试验细节，区分有效与无效试样，才能得到可靠的岩石劈裂抗拉强度参数，为课题研究、课程实验提供真实有效的试验依据。

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