1.用于巖石III型斷裂韌度測試的試件組件,其特征在于包括帶切槽(2)的試件本體(1)和抵壓試件本體的壓頭(3),所述試件本體(1)呈圓盤形,位于其上的切槽(2)為四個(gè)形狀相同的切槽,分別位于本體相互垂直的兩直徑上,四個(gè)切槽均沿試件本體側(cè)面的厚度方向向試件本體中心線開口、向本體內(nèi)部延伸并貫穿試件本體的上下端面;所述壓頭(3)為四個(gè)形狀相同與試件端平面成點(diǎn)接觸的弧端面壓頭,兩個(gè)壓頭對稱位于試件本體一側(cè)端面同一直徑上,另兩個(gè)壓頭對稱位于試件本體另一側(cè)端面同一直徑上,兩直徑相互垂直且分別與切槽所在兩直徑呈45°夾角,各壓頭與試件本體的接觸點(diǎn)到試件本體側(cè)面的垂直距離相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于巖石III型斷裂韌度測試的試件,其特征在于所述壓頭以其平底面與試件本體端面平行的方式粘附在試件本體端面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于巖石III型斷裂韌度測試的試件,其特征在于試件本體的厚度(B)與試件本體的半徑(R)之比為0.2~0.4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于巖石III型斷裂韌度測試的試件,其特征在于切槽的深度(a)與試件本體的半徑(R)之比為0.4~0.6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于巖石III型斷裂韌度測試的試件,其特征在于試件本體的半徑(R)至少為25mm,切槽的寬度(t)不超過1mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于巖石III型斷裂韌度測試的試件,其特征在于所述壓頭的端頭面為球面或橢球面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述用于巖石III型斷裂韌度測試的試件,其特征在于所述壓頭為半球體壓頭或者半橢球體壓頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于巖石III型斷裂韌度測試的試件,其特征在于壓頭與試件本體的接觸點(diǎn)到試件本體側(cè)面的垂直距離為5~10mm。
9.利用權(quán)利要求1至8之一所述用于巖石III型斷裂韌度測試組件進(jìn)行測試的方法,其特征在于:將試件組件水平放置在萬能試驗(yàn)機(jī)的工作平臺(tái)上,采用萬能試驗(yàn)機(jī)以位移控制的方式通過試件組件的壓頭對試件本體進(jìn)行加載直至試件本體失效,加載方向垂直于試件本體的上下端面,記錄試件本體的峰值失效荷載Pmax,按式(I)計(jì)算巖石III型斷裂韌度KIIIc:
式(I)中,S為任一壓頭與試件本體的接觸點(diǎn)到該壓頭所在試件本體端面圓心的距離,a為切槽的深度,B和R分別為試件本體的厚度和半徑,Y為試件的幾何形狀系數(shù),Y值利用有限元數(shù)值軟件計(jì)算得到。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述巖石III型斷裂韌度測試方法,其特征在于采用萬能試驗(yàn)機(jī)以位移控制的方式通過試件的壓頭對試件進(jìn)行加載時(shí),控制加載速率使試件本體在30~60秒失效。