本發(fā)明屬于頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是頁巖的斷裂韌性測(cè)試試樣的加工裝置及測(cè)試裝置和方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代頁巖氣開采過程中，主要是依靠水力壓裂技術(shù)使得頁巖的人為裂縫和天然氣裂縫形成于裂縫網(wǎng)絡(luò)，以此來收集頁巖氣資源。因此與壓裂技術(shù)相關(guān)的頁巖斷裂韌性的實(shí)驗(yàn)測(cè)試在頁巖氣開采工程中尤為重要。通?！傲鸭y”是指具有一定的長(zhǎng)度和寬度，且端部較尖銳的裂縫。在巖石斷裂韌度測(cè)試方法發(fā)展過程中，先后出現(xiàn)了幾十種不同試樣類型，各有優(yōu)劣。主要測(cè)試試樣有3點(diǎn)彎曲圓梁(cb)、短圓棒(sr)、巴西圓盤(ccnbd)等v型切槽斷裂試樣等。國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)(isrm)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試方法委員會(huì)推薦使用的雙人字形切槽巴西圓盤試樣。

常規(guī)雙人字形切槽巴西圓盤法試樣由于加工刀片太厚，使得切槽縫較寬，不易進(jìn)行較窄縫的制作，特別是裂縫前端的尖銳程度不易保證。且由于雙人字形切槽巴西圓盤試樣加工過程中需要有水進(jìn)行冷卻，會(huì)嚴(yán)重影響頁巖組織成分，從而影響到斷裂韌性的測(cè)試精度。

對(duì)于直徑不超過100mm的圓盤確定巖石的靜態(tài)斷裂韌度時(shí)，試件直切槽的裂尖半徑至少要小于0.4mm，所以加工難度比較大。當(dāng)采用鋼絲鋸手工操作加工直切槽巴西圓盤試樣時(shí)，由于鋼絲難以控制，往往鋸縫不能保證平直，也會(huì)影響斷裂韌性的測(cè)試精度。所以需要設(shè)計(jì)一種適用于頁巖巖芯的直切槽巴西圓盤法試樣的加工及試驗(yàn)裝置，從而顯著降低加工難度，提升試驗(yàn)質(zhì)量，提高試驗(yàn)精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)方案，本發(fā)明的目的在于克服雙人字形切槽巴西圓盤法試樣加工方法的缺點(diǎn)，考慮頁巖巖體自身的力學(xué)特性，設(shè)計(jì)出一種適合于頁巖直切槽巴西圓盤法試樣需求的加工裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣的加工裝置，所述加工裝置包括：述金屬板夾具、鋼絲鋸、橡膠墊；

其中，2個(gè)所述金屬板夾具相對(duì)布置，兩個(gè)所述金屬板夾具相對(duì)的面上各設(shè)置有一橡膠墊，2個(gè)所述金屬板夾具之間通過六角螺母、六角螺栓和金屬墊圈固定，2個(gè)所述金屬板夾具中部設(shè)有用于對(duì)鋼絲鋸條進(jìn)行直線導(dǎo)向?qū)Р?；使用時(shí)，將鉆孔加工后的頁巖巖芯試樣設(shè)置在所述橡膠墊之間，兩個(gè)所述金屬板夾具通過六角螺母、六角螺栓和金屬墊圈固定連接在一起，從而將所述頁巖巖芯試樣夾持在橡膠墊之間；鋼絲鋸的鋼絲鋸條穿過所述頁巖巖芯試樣圓心處的鉆孔與所述金屬板夾具中的導(dǎo)槽，從而通過導(dǎo)槽對(duì)鋼絲鋸進(jìn)行引導(dǎo)，對(duì)所述頁巖巖芯試樣圓心處的鉆孔進(jìn)行加工，以將鉆孔加工成直切槽，從而將所述頁巖巖芯試樣加工成直切槽巴西圓盤法試樣，即得到所述頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣。

進(jìn)一步，該加工裝置還包括試驗(yàn)裝置，所述試驗(yàn)裝置包括：上下金屬壓頭、力學(xué)通用試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)機(jī)、引申儀和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)；

其中，所述上下金屬壓頭置于所述力學(xué)通用試驗(yàn)機(jī)工作面上，所述引申儀的測(cè)量傳感器貼在所述上下金屬壓頭上，所述引申儀和所述力學(xué)通用試驗(yàn)機(jī)分別通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)相連。

進(jìn)一步，所述鋼絲鋸的直徑為0.26-0.38mm。

進(jìn)一步，所述頁巖巖芯試樣為圓盤形，其直徑為60-100mm，厚度為25-40mm，所述頁巖巖芯試樣圓心處的鉆孔優(yōu)選采用磨鉆加工，鉆孔為圓孔，其直徑控制在2-3mm。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)槽的寬度為0.5mm，長(zhǎng)為50mm。

本發(fā)明的另一目的是提供一種采用上述加工裝置對(duì)頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣進(jìn)行加工的方法，包括如下步驟：

步驟(1)、在頁巖巖芯試樣圓心處進(jìn)行鉆孔加工；

步驟(2)、在金屬板夾具上加工出導(dǎo)槽，所述金屬板夾具為兩個(gè)，兩個(gè)所述金屬板夾具相對(duì)布置，兩個(gè)所述金屬板夾具相對(duì)的面上各設(shè)置有一橡膠墊，所述頁巖巖芯試樣設(shè)置所述橡膠墊之間，兩個(gè)所述金屬板夾具通過固定裝置連接在一起，從而將所述頁巖巖芯試樣夾持在橡膠墊之間；

步驟(3)、將鋼絲鋸的鋼絲鋸條穿過所述頁巖巖芯試樣圓心處的鉆孔與所述金屬板夾具中的導(dǎo)槽，從而通過導(dǎo)槽對(duì)鋼絲鋸條進(jìn)行引導(dǎo)，對(duì)所述頁巖巖芯試樣圓心處的鉆孔進(jìn)行加工，以將鉆孔加工成直切槽，從而將所述頁巖巖芯試樣加工成直切槽巴西圓盤法試樣，即得到所述頁巖斷裂韌性測(cè)試所述試樣。

進(jìn)一步，采用試驗(yàn)裝置測(cè)量頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣的斷裂韌性k1c的方法，包括如下步驟：

步驟(1)：首先通過計(jì)算機(jī)得到頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣的起裂載荷pcr，單位為n；

步驟(2)：通過直接測(cè)量頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣，得到頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣的圓盤半徑r，單位為m，頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣的厚度t，單位為m，頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣的裂紋半長(zhǎng)a，單位為m；

步驟(3)：確定無量綱裂縫半長(zhǎng)β，β＝a/r，β無量綱；

步驟(4)：確定載荷作用角度2α，其中α無量綱，由以下公式確定：

其中，ν1和μ1為頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣的泊松比和剪切模量；ν2和μ2為金屬壓頭的泊松比和剪切模量；其中，μ1，μ2單位為n，ν1，ν2無量綱；

步驟(5)：確定斷裂韌性k1c，其中，k1c單位為m1,m2無量綱，n為整數(shù)，j1為第一類貝塞爾函數(shù)，斷裂韌性k1c由以下公式確定：

其中，

其中，金屬板夾具為自制件，采用普通鋼材制成，其中部加工有兩個(gè)導(dǎo)槽，用于限制鋼絲鋸鋸縫的直線導(dǎo)向，確保頁巖芯體的裂縫寬度小于0.4mm，并保證平直。夾板自帶的導(dǎo)槽寬0.5mm，長(zhǎng)為50mm。

所述六角螺栓、墊片為標(biāo)準(zhǔn)件，采用普通鋼材制成。其功能是給予一定的預(yù)緊力，將金屬板夾具與頁巖圓盤試件緊密地固定在一起。

所述鋼絲鋸為標(biāo)準(zhǔn)加工工具，鋼絲鋸條直徑約在0.26與0.38mm各一支。

所述壓頭為自制件，采用普通鋼材制成。其功能是提供壓裂頁巖芯體的工具。

所述橡膠墊為自制件，采用普通橡膠制成。其功能是保護(hù)頁巖圓盤試件，同時(shí)防止在加工過程中產(chǎn)生滑移。

所述加工好的取自頁巖巖芯的圓盤試樣為自制件，并在頁巖圓盤試樣的中心處通過磨鉆鉆出直徑約為2.5mm左右的通孔，可使鋼絲鋸絲穿過以便制縫加工。

所述力學(xué)通用試驗(yàn)機(jī)用于對(duì)頁巖巖芯試樣進(jìn)行加載，通過兩點(diǎn)式加載模擬靜水壓力狀態(tài)。

所述引申儀為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀器，用于測(cè)量加載時(shí)壓頭與圓盤接觸處的力與位移。

所述數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)為可讀取力學(xué)試驗(yàn)機(jī)和引申儀數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。

本發(fā)明具有如下有益的技術(shù)效果：

1)本發(fā)明利用直切槽巴西圓盤法對(duì)頁巖試樣進(jìn)行加工，滿足該方法對(duì)縫隙的各項(xiàng)要求，相較于雙人字形切槽巴西圓盤法要求的頁巖試樣，加工簡(jiǎn)單易行、精度較高；且在無水環(huán)境下加工，更適合頁巖巴西圓盤試樣加工。

2)考慮頁巖的硬度較低，采用鋼絲鋸而非金剛石鋸進(jìn)行加工，保證了縫隙更窄，縫隙質(zhì)量更高，滿足直切槽巴西圓盤法對(duì)縫隙寬窄和縫端尖銳程度的要求。

3)夾具的夾持方式不會(huì)對(duì)試樣打孔，不會(huì)造成損傷。關(guān)鍵是在夾具中部設(shè)計(jì)出直線導(dǎo)槽，可避免了由于鋼絲鋸的鋸絲柔軟變形而帶來的加工縫隙不平直的缺陷。

4)裝置具有一定的柔性加工特點(diǎn)，可滿足直徑不大于100mm的不同巴西圓盤加工需求。

5)裂縫相對(duì)于雙人字形切槽巴西圓盤法更細(xì)，可以有效反應(yīng)出裂紋前端的真實(shí)情況，從使測(cè)試出的斷裂韌性k1c精度更高。

總之，該加工裝置及測(cè)試方法能夠滿足直切槽巴西圓盤法中頁巖試樣的加工需求，克服常規(guī)方法的成本過高，加工周期過長(zhǎng)的缺點(diǎn)；同時(shí)加工出的縫隙更窄、更直，滿足國際巖石力學(xué)學(xué)會(huì)的提出的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試方法的要求。裝置本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，可勝任不同尺寸的巴西圓盤加工需求，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣的加工裝置的總裝結(jié)構(gòu)圖。

圖2是金屬板夾具的示意圖。

圖3是頁巖斷裂韌性測(cè)試試驗(yàn)裝置說明圖。

圖4是磨鉆加工后的頁巖巖芯試樣的示意圖。

具體實(shí)施方式

為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述：

如圖1-2所示，一種頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣的加工裝置，所述加工裝置包括：所述加工裝置包括：述金屬板夾具1、鋼絲鋸2、橡膠墊7；

其中，2個(gè)金屬板夾具1采用鋼材制成，其形狀為四邊形，四邊形的四個(gè)角上設(shè)置有通孔，2個(gè)所述金屬板夾具1相對(duì)布置，兩個(gè)所述金屬板夾具1相對(duì)的面上各設(shè)置有一橡膠墊7，兩個(gè)所述金屬板夾具1通過六角螺母3、六角螺栓4和金屬墊圈5固定連接在一起，從而將所述頁巖巖芯試樣6夾持在橡膠墊7之間；鋼絲鋸2的鋼絲鋸條穿過所述頁巖巖芯試樣6圓心處的鉆孔與所述金屬板夾具1中的導(dǎo)槽12，從而通過導(dǎo)槽12對(duì)鋼絲鋸2進(jìn)行引導(dǎo)，對(duì)所述頁巖巖芯試樣6圓心處的鉆孔進(jìn)行加工，以將鉆孔加工成直切槽，從而將所述頁巖巖芯試樣6加工成直切槽巴西圓盤法試樣，即得到所述頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣。

鋼絲鋸條直徑在0.26-0.38mm，優(yōu)選為0.26mm與0.38mm各一副。

如圖3所示，頁巖巖芯試樣6為圓盤形，其直徑為60-100mm，優(yōu)選為80mm，厚度為25-40mm，優(yōu)選為32mm，所述頁巖巖芯試樣6圓心處的鉆孔優(yōu)選采用磨鉆加工，鉆孔為圓孔，其直徑控制在2-3mm，優(yōu)選為2.5mm。

一種采用所述加工裝置對(duì)頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣進(jìn)行加工的方法，包括如下步驟：

步驟(1)、在頁巖巖芯試樣6圓心處進(jìn)行鉆孔加工；

步驟(2)、在金屬板夾具1上加工出導(dǎo)槽，所述金屬板夾具1為兩個(gè)，兩個(gè)所述金屬板夾具1相對(duì)布置，兩個(gè)所述金屬板夾具1相對(duì)的面上各設(shè)置有一橡膠墊7，所述頁巖巖芯試樣6設(shè)置所述橡膠墊7之間，兩個(gè)所述金屬板夾具1通過固定裝置連接在一起，從而將所述頁巖巖芯試樣6夾持在橡膠墊7之間；

步驟(3)、將鋼絲鋸2的鋼絲鋸條穿過所述頁巖巖芯試樣6圓心處的鉆孔與所述金屬板夾具1中的導(dǎo)槽，從而通過導(dǎo)槽對(duì)鋼絲鋸條進(jìn)行引導(dǎo)，對(duì)所述頁巖巖芯試樣6圓心處的鉆孔進(jìn)行加工，以將鉆孔加工成直切槽，從而將所述頁巖巖芯試樣6加工成直切槽巴西圓盤法試樣，即得到所述頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣。

如圖2所示，一種頁巖巖芯斷裂韌性測(cè)試試驗(yàn)裝置，所述試驗(yàn)裝置主要包括：上下金屬壓頭8、采用上述方法加工得到的頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6(由于是采用圖4所示的頁巖巖芯試樣6加工而成，故也采用附圖標(biāo)記6表示)、力學(xué)通用試驗(yàn)機(jī)9、引申儀10和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)11，上下金屬壓頭8之間放置頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6，之后一起置于力學(xué)通用試驗(yàn)機(jī)9工作面上，引申儀10的測(cè)量傳感器貼在所述金屬壓頭8上，傳感器與引申儀10相連，引申儀10和力學(xué)通用試驗(yàn)機(jī)9分別通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)11相連。采用該試驗(yàn)裝置測(cè)量頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣的斷裂韌性k1c的方法，包括如下步驟：

步驟(1)：首先通過計(jì)算機(jī)11得到頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6的起裂載荷pcr，單位為n；

步驟(2)：通過直接測(cè)量頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6，得到頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6的圓盤半徑r，單位為m，頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6的厚度t，單位為m，頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6的裂紋半長(zhǎng)a，單位為m；

步驟(3)：確定無量綱裂縫半長(zhǎng)β，β＝a/r，β無量綱；

步驟(4)：確定載荷作用角度2α，其中α無量綱，由以下公式確定：

其中，ν1和μ1為頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6的泊松比和剪切模量，ν2和μ2為金屬壓頭8的泊松比和剪切模量，可通過查找材料手冊(cè)得到；其中，μ1，μ2單位為n，ν1，ν2無量綱；

步驟(5)：確定斷裂韌性k1c，其中，k1c單位為m1,m2無量綱，n為整數(shù)，j1為第一類貝塞爾函數(shù)，斷裂韌性k1c由以下公式確定：

其中，

為了進(jìn)一步的詳細(xì)說明具體實(shí)施方式，采用舉例方式分步驟方式進(jìn)行說明。

步驟一，從現(xiàn)場(chǎng)取得頁巖巖芯試樣，切割成若干個(gè)如圖4所示的圓柱形頁巖巖芯試樣6。本例中所切割成的頁巖巖芯試樣為直徑80mm，厚度為32mm。再將頁巖巖芯試樣夾裝在磨鉆床上，用磨鉆進(jìn)行鉆孔加工。相對(duì)于雙人字形切槽巴西圓盤試樣使用金剛石圓鋸進(jìn)行加工，使用磨鉆進(jìn)行鉆孔加工不需要不斷注水進(jìn)行冷卻，有效預(yù)防了由于頁巖浸水而導(dǎo)致的頁巖巖芯性質(zhì)，力學(xué)性能發(fā)生變化，有效地保障了試樣加工質(zhì)量。磨鉆加工后的頁巖巖芯試樣6中心圓孔直徑控制在2.5mm。

步驟二，將含導(dǎo)槽的金屬板夾具1、鋼絲鋸2、六角螺母3、六角螺栓4、金屬墊圈5、鉆孔加工后的頁巖巖芯試樣6、橡膠墊7按照如圖1所示的裝配方式組合在一起。金屬板夾具1之間通過六角螺栓3連接，之前覆蓋有兩層橡膠墊7，經(jīng)過鉆孔加工后的頁巖巖芯試樣6置于橡膠墊7的中間。六角螺栓通過金屬墊圈5與金屬夾板1接觸，從而施加足夠的預(yù)緊力。鋼絲鋸的鋼絲鋸條穿過頁巖芯體圓心處的通孔與金屬板夾具1中的導(dǎo)軌縫。

步驟三，組合成如圖1所示的裝配體后，需要夾裝在水平工作臺(tái)的臺(tái)虎鉗上。由于文獻(xiàn)規(guī)定直切槽巴西圓盤的裂尖半徑需小于0.4mm，所以選用鋼絲鋸來進(jìn)行鋸縫加工。選用的鋼絲鋸的鋼絲直徑為0.26mm到0.38mm之間。加工時(shí)，將鋼絲鋸的鋼絲穿過頁巖巖芯試樣6中間的小孔與金屬夾板1中間的直導(dǎo)槽，保持鋼絲處于緊繃狀態(tài)，這樣有助于保障頁巖巖芯縫隙足夠平直且提高加工效率。

在使用鋼絲鋸2進(jìn)行鋸縫加工的時(shí)候，需保證一手握著鋼絲鋸手柄，另一手垂直向下按住鋼絲鋸前端，雙手沖一個(gè)方向水平用力，有助于保證鋸縫截面保持水平。加工時(shí)，先選用0.38mm的鋼絲鋸在裂紋尾部進(jìn)行加工，在切槽尖端處采用直徑0.2mm的細(xì)鋼絲在裂紋尖端進(jìn)行精細(xì)加工，這樣可保證直切槽尖端寬度小于0.3mm，盡量消除切槽寬度對(duì)試驗(yàn)值的影響。由于金屬板1中導(dǎo)軌，即導(dǎo)槽的限制，恰好可以避免使用鋼絲加工不容易保證縫隙平直的缺陷。本例中在金屬板1種加工的導(dǎo)軌長(zhǎng)度約為40mm，對(duì)于直切槽巴西圓盤而言，縫隙長(zhǎng)度需控制在頁巖巖芯試樣直徑的1/3到1/2長(zhǎng)度之間。雙人自行切槽巴西圓盤對(duì)切槽寬度的要求是不大于1.5mm，直切槽巴西圓盤對(duì)切槽的寬度要求為不大于0.4mm，所以直切槽巴西圓盤試樣的縫隙要求更嚴(yán)格，需要采用鋼絲鋸采取上述方法來加工實(shí)現(xiàn)，表達(dá)出的裂紋形狀效果也更好。將頁巖巖芯試樣6鉆孔加工成直切槽，從而將所述頁巖巖芯試樣6加工成直切槽巴西圓盤法試樣，即得到所述頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6。

步驟四，將測(cè)試上下壓頭8、鋸縫加工后的頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6(由于是采用圖4所示的頁巖巖芯試樣6加工而成，故也采用附圖標(biāo)記6表示)、力學(xué)通用試驗(yàn)機(jī)10、引申儀11、數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)12按照如圖2所示的方式連接組合在一起：上下金屬壓頭8之間放置一經(jīng)過實(shí)例一鋸縫加工后的頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6，一起置于力學(xué)通用試驗(yàn)機(jī)10工作面上。引申儀測(cè)量傳感器貼在金屬壓頭上，另一端與引申儀11相連。引申儀11和力學(xué)通用試驗(yàn)機(jī)10分別通過數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)12相連。

步驟五，進(jìn)行頁巖巖芯斷裂韌性測(cè)試試驗(yàn)，使用力學(xué)通用試驗(yàn)機(jī)10采用0.02mm/min的位移加載速率進(jìn)行控制，通過壓頭對(duì)圓盤試樣6進(jìn)行徑向劈裂加載。通過計(jì)算機(jī)12觀察位移-載荷曲線，曲線上的第一個(gè)峰值載荷作為起裂載荷?？紤]力學(xué)試驗(yàn)機(jī)10機(jī)械傳動(dòng)存在的間隙問題，載荷值使用計(jì)算機(jī)12通過力學(xué)試驗(yàn)機(jī)10讀取，加載位移值通過引申儀11讀取。

在假設(shè)接觸應(yīng)力是半橢圓分布情況下，頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6，即直切槽式巴西圓盤(cstbd)試件的斷裂韌度公式為：

其中，

式中：pcr為試驗(yàn)測(cè)定的起裂載荷，單位為n，它是帶有直切槽試件加載-位移曲線上的第一個(gè)峰值載荷值。理由在于，如果試件初始切槽長(zhǎng)度小于臨界裂紋長(zhǎng)度，直切槽巴西圓盤試件的載荷-位移曲線會(huì)經(jīng)歷一個(gè)2次導(dǎo)拐現(xiàn)象，即載荷會(huì)發(fā)生一個(gè)先下降后又上升的過程，載荷從最大值下降并達(dá)到一個(gè)局部最小載荷，此時(shí)的裂紋長(zhǎng)度達(dá)到臨界裂紋長(zhǎng)度ac，隨后載荷會(huì)繼續(xù)上升。而這種情況下，起裂載荷并不一定是最大載荷，而是第一個(gè)峰值載荷。如果試件切槽長(zhǎng)度很長(zhǎng)，以至于超出臨界裂紋長(zhǎng)度，那么起裂載荷就是最大載荷。因此，在直切槽巴西圓盤試件確定巖石斷裂韌度的公式中，載荷取第一個(gè)峰值載荷，并將此載荷命名為起裂載荷pcr，單位為n。r是頁巖巖芯頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6的圓盤半徑，單位為m。t為頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6的厚度，單位為m(米)。β＝a/r為無量綱裂紋半長(zhǎng)，a為頁巖斷裂韌性測(cè)試試樣6的裂紋半長(zhǎng)，單位為m，試樣6的半徑、厚度和裂縫半長(zhǎng)，可通過直接測(cè)量試樣6得到。j1為第一類貝塞爾函數(shù)。m1,m2為中間變量，表達(dá)式在文中已給出。n為整數(shù)。

其中，2α為載荷作用角度，由以下公式求得

其中：ν1和μ1為試樣的泊松比和剪切模量，ν2和μ2為壓頭的泊松比和剪切模量，可通過查找材料手冊(cè)得到。

pcr，μ1，μ2單位為n。ν1，ν2，α，β，m1，m2為無量綱，kic單位

本發(fā)明按照設(shè)想實(shí)施特例進(jìn)行了說明，但不局限于上述實(shí)例，凡是符合本發(fā)明的思路，采用相似結(jié)構(gòu)及材料替換的方法所獲得的技術(shù)方案，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。