全截面试样

形状相同的同种材料，样条无缺口试样的冲击强度比缺口试样大。采用带缺口试样的目的是使缺口处试样的截面积大为减小，受冲击时，试样断裂一定发生在这一薄弱处，所有的冲击能量都能在这局部的地方被吸收，称为应力集中，从而提高试验的准确性。2100433B

讨论大理岩试样围压下压缩和砂岩试样经历不同温度烘烤后的力学特性与纵波速度的关系。岩石不是线弹性材料，纵波速度、杨氏模量和强度是岩石试样力学性质的不同宏观表现。大理岩块曾经历地质应力，局部的低强度材料可使其附近材料承受较小荷载，晶粒之间维持相对较好的接触状态，因而试样初始纵波速度和强度呈负相关性。围压下压缩时大理岩试样承载能力随着变形增大可以大致保持恒定，但内部材料产生损伤弱化，损伤特性与围压、轴向变形有关。

试样损伤大理岩试样的超声波速度与单轴压缩特性

对于在围压作用下压缩之后完全卸载的试样(以下称之为损伤试样)，测量其纵波速度，再进行单轴压缩试验。4个试样A2，A3，A4，A5在围压为40MPa时轴向压缩至不同应变ε* ，及卸载后再次单轴压缩的轴向应力–应变曲线。其中试样A5轴向压缩应变达到0.015时试样承载的最大应力为182.7MPa，尚未达到峰值，峰值应力估计为185MPa。需要说明的是，大理岩试样进入延性变形阶段的屈服平台后，尽管承载能力不变，但内部不断产生塑性变形，材料强度降低。或者说，如果损伤试样仍进行原来围压或更高围压下的压缩，则其承载能力和杨氏模量并不会降低。这样的试验曲线文献上很多，不再给出。对于大理岩而言，轴向循环加载可以使岩样承载能力有所增加。但是，损伤试样进行单轴压缩时其强度和杨氏模量将会明显降低。

(1) 相同围压下，轴向压缩变形ε* 越大，试样产生的损伤越大。损伤试样的纵波速度V_P*、单轴压缩强度σ₀、平均模量E_av都随着经历的轴向变形增大而降低。对于初始强度相近的一组试样，如A1～A5和B1～B4，三者具有很好的正相关性。

(2) 三轴强度不同的试样，其初始纵波速度也不同，在相同围压下压缩经历相同的轴向压缩变形后，损伤试样再次单轴压缩的强度差异减小，如表中A3和A7，A5和A8。这是因为，三轴压缩时强度较高的试样承受的荷载较高，损伤较大，损伤试样单轴压缩的强度降低也就较多。

(3) 初始强度较高的试样初始纵波速度较低，而较大损伤引起纵波速度降低较大，试样之间的纵波速度差异将增大。如损伤试样A3和A7，A5和A8，其单轴压缩强度相当，但纵波速度差异较大。这也表明纵波速度与强度是岩石材料不同的力学性质，两者并无直接的关系。

(4) 围压下压缩至相同轴向变形，如A8，B3，C2，D1压缩至轴向应变0.015，A9，B4，C3，D2，E1压缩至轴向应变0.010，围压较低时试样产生的损伤较大，损伤试样的单轴压缩强度和平均模量也较低。不过，由于试样的初始纵波速度存在差异以及相应的测试误差，损伤试样的纵波速度变化与压缩围压的关系并不显著。

试样粗砂岩试样的热损伤与纵波速度

在30个粗砂岩试样中，有2个试样纵波速度为3630m/s，其余均为3060～3470m/s，大致成正态分布，平均值为3250m/s。相同温度烘烤前后3个试样纵波速度的大小关系并不一致，但烘烤后差异普遍减小。

粗砂岩试样经历100℃的烘烤后，波速基本没有变化；温度达到200℃之后，波速随温度增加单调降低；除600℃的3个试样纵波速度略有偏低外，其余大致成线性关系。

经历500℃和600℃烘烤的各3个试样、经历不同温度烘烤的6个试样的单轴压缩应力–应变全程曲线。所有试样的强度数据用常温下3个试样强度的平均值80.3MPa进行了归一化。试样烘烤之后，强度和变形特性都具有很大的离散性，与纵波速度的特征完全不同。可以看出，试样所受温度在500℃之内时，其平均模量变化不大，温度达到500℃以上时，平均模量开始降低。就此而言，纵波速度与平均模量没有直接的相关性。

试样轴向压缩过程中的变形包含3个部分：裂隙的闭合、颗粒间滑移和材料自身压缩。初期非线性变形含有上述3个部分。如前所述，黏结物质由于烘烤而刚度降低，引起初期切线模量的降低；而后期线性变形，即相应于平均模量的变形，主要由颗粒间的滑移和材料自身压缩构成，温度对两者的影响正好相反，因而在烘烤温度低于500℃时平均模量能够大致保持不变。当然试样经历较高温度的烘烤后，黏结物质的强度降低也会引起颗粒间滑移增大，引起平均模量降低。