5和第二微拉伸加载端6至适当的距离，然后将第一微拉伸夹具3和第一微拉伸加载端5连接，第二微拉伸夹具4和第二微拉伸加载端6连接；
[0034]3)连接后，采用位移控制的方式，缓慢增大第一微拉伸加载端5和第二微拉伸加载端6之间的距离，使得第一微拉伸加载端5和第二微拉伸加载端6初步拉紧，进而通过第一微拉伸夹具3和第二微拉伸夹具4对岩石原位微拉伸试样施加初始拉伸载荷；
[0035]4)采用位移控制的加载方式，沿着平行于岩石原位微拉伸试样的下边的方向，对岩石原位微拉伸试样进行微拉伸加载，加载速率可以有恒速加载和变速加载两种，加载方式可以持续拉伸，也可以采用“拉伸一卸载一再拉伸”的循环疲劳加载方式；
[0036]5)在对岩石原位微拉伸试样进行微拉伸加载过程中，采用电子显微镜等显微设备，实时观测岩石原位微拉伸试样的弧形边界I的预制边缘裂纹2顶端部位，并采用显微设备镜头连续或间断地拍摄照片或录像；
[0037]6)在微拉伸加载过程中记录载荷、位移等数据，计算岩石原位微拉伸试样的断裂韧度值。并结合照片或录像记录，绘制预制边缘裂纹2顶端部位微裂纹萌生、起裂及扩展的时间、空间变化序列图，估算预制边缘裂纹2的扩展速率。
[0038]实施例2
[0039]如图1所示，本发明提供一种岩石原位微拉伸试样，所述岩石原位微拉伸试样为长方形试样，所述长方形试样的一侧边为向上凸起的弧形边I，所述弧形边I的边缘设有预制边缘裂纹2;所述预制边缘裂纹2与所述弧形边I相对的侧边之间的夹角为O?90°;所述预制边缘裂纹2设置在偏离弧形边的中点位置，所述预制边缘裂纹2由金刚石锯片或线锯切割而成;所述预制边缘裂纹2为长条形裂纹，所述长条形裂纹的顶端为经过钝化处理的圆角;所述岩石原位微拉伸试样的至少一侧表面经过抛光处理;所述预制边缘裂纹宽度为100?500微米，所述预制边缘裂纹长度尺寸为0.5?2毫米，便于在显微设备下进行原位微拉伸试验及微裂纹观测。
[0040]用于光学显微镜下进行原位微拉伸测试时，与在扫描电镜下不同，无需喷镀金粉和抽真空，在实验室内露天环境中即可，且便于安装与拆卸。具体步骤为:
[0041]首先，依据观测尺度，选用不同放大倍数的目镜。然后，在光学显微镜载物台上固定微拉伸加载装置。接下来，适当在垂直方向上调整载物台与目镜之间的距离，采用微拉伸装置自带的电机系统进行拉伸加载。在原位拉伸加载过程中，通过目镜实时观察预制边缘裂纹顶端部位微裂纹萌生、起裂及扩展过程，并采用具有高速摄像功能的目镜进行高速摄像。具体过程如下:
[0042]I)将岩石原位微拉伸试样的弧形边向上，左右两端与分别与第一微拉伸夹具3和第二微拉伸夹具4连接，保持第一微拉伸夹具3和第二微拉伸夹具4共线对齐，且与岩石原位微拉伸试样的下边保持平行；
[0043]2)依据岩石原位微拉伸试样与第一微拉伸夹具3和第二微拉伸夹具4连接后的整体长度，调整第一微拉伸加载端5和第二微拉伸加载端6至适当的距离，然后将第一微拉伸夹具3和第一微拉伸加载端5连接，第二微拉伸夹具4和第二微拉伸加载端6连接；
[0044]3)连接后，采用位移控制的方式，缓慢增大第一微拉伸加载端5和第二微拉伸加载端6之间的距离，使得第一微拉伸加载端5和第二微拉伸加载端6初步拉紧，进而通过第一微拉伸夹具3和第二微拉伸夹具4对岩石原位微拉伸试样施加初始拉伸载荷；
[0045]4)采用位移控制的加载方式，沿着平行于岩石原位微拉伸试样的下边的方向，对岩石原位微拉伸试样进行微拉伸加载。加载速率可以有恒速加载和变速加载两种;加载方式可以持续拉伸，也可以采用“拉伸一卸载一再拉伸”的循环疲劳加载方式；
[0046]5)在对岩石原位微拉伸试样进行微拉伸加载过程中，采用光学显微镜，实时观测岩石原位微拉伸试样的弧形边界I的预制边缘裂纹2顶端部位，并采用显微设备镜头连续或间断地拍摄照片或录像；
[0047]6)在微拉伸加载过程中记录载荷、位移等数据，计算岩石原位微拉伸试样的断裂韧度值。并结合照片或录像记录，绘制预制边缘裂纹2顶端部位微裂纹萌生、起裂及扩展的时间、空间变化序列图，估算预制边缘裂纹2的扩展速率。
[0048]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种岩石原位微拉伸试样，其特征在于:所述岩石原位微拉伸试样为长方形试样，所述长方形试样的一侧边为向上凸起的弧形边(I)，所述弧形边(I)的边缘设有预制边缘裂纹⑵。2.根据权利要求1所述的岩石原位微拉伸试样，其特征在于:所述预制边缘裂纹(2)与所述弧形边(I)相对的侧边之间的夹角为O?90°。3.根据权利要求2所述的岩石原位微拉伸试样，其特征在于:所述预制边缘裂纹(2)设置在弧形边中点的位置。4.根据权利要求2所述的岩石原位微拉伸试样，其特征在于:所述预制边缘裂纹(2)设置在偏离弧形边(I)中点的位置。5.根据权利要求1所述的岩石原位微拉伸试样，其特征在于:所述预制边缘裂纹(2)由金刚石锯片或线锯切割而成。6.根据权利要求1所述的岩石原位微拉伸试样，其特征在于:所述预制边缘裂纹(2)为长条形裂纹，所述长条形裂纹的顶端为经过钝化处理的圆角。7.根据权利要求1所述的岩石原位微拉伸试样，其特征在于:所述岩石原位微拉伸试样的至少一侧表面为经过抛光处理的光滑表面。8.根据权利要求1-7任一所述的岩石原位微拉伸试样，其特征在于:所述预制边缘裂纹宽度为100?500微米，所述预制边缘裂纹长度尺寸为0.5?2毫米。9.一种岩石原位微拉伸试样的加载与观测方法，其特征在于:包括 1)将岩石原位微拉伸试样的弧形边(I)向上，左右两端与分别与第一微拉伸夹具(3)和第二微拉伸夹具(4)连接，保持第一微拉伸夹具(3)和第二微拉伸夹具(4)共线对齐，且与岩石原位微拉伸试样的底边保持平行； 2)依据岩石原位微拉伸试样与第一微拉伸夹具(3)和第二微拉伸夹具(4)连接后的整体长度，调整第一微拉伸加载端(5)和第二微拉伸加载端(6)至适当的距离，然后将第一微拉伸夹具(3)和第一微拉伸加载端(5)连接，第二微拉伸夹具(4)和第二微拉伸加载端(6)连接； 3)连接后，采用位移控制的方式，缓慢增大第一微拉伸加载端(5)和第二微拉伸加载端(6)之间的距离，使得第一微拉伸加载端(5)和第二微拉伸加载端(6)初步拉紧，进而通过第一微拉伸夹具(3)和第二微拉伸夹具(4)对岩石原位微拉伸试样施加初始拉伸载荷； 4)采用位移控制的加载方式，沿着平行于岩石原位微拉伸试样的底边的方向，对岩石原位微拉伸试样进行微拉伸加载，加载速率可以有恒速加载和变速加载两种，加载方式可以持续拉伸，也可以采用“拉伸一卸载一再拉伸”的循环疲劳加载方式； 5)在对岩石原位微拉伸试样进行微拉伸加载过程中，采用光学显微镜或电子显微镜等显微设备，实时观测岩石原位微拉伸试样的弧形边(I)的预制边缘裂纹(2)顶端部位，并采用显微设备镜头连续或间断地拍摄照片或录像； 6)在微拉伸加载过程中记录载荷、位移等数据，计算岩石原位微拉伸试样的断裂韧度值，并结合照片或录像记录，绘制预制边缘裂纹(2)顶端部位微裂纹萌生、起裂及扩展的时间、空间变化序列图，估算预制边缘裂纹(2)的扩展速率。
【专利摘要】本发明涉及一种岩石原位微拉伸试样及其测试方法，所述岩石原位微拉伸试样为长方形试样，所述长方形试样的一侧边为向上凸起的弧形边，所述弧形边的边缘设有预制边缘裂纹。本发明提供的岩石原位微拉伸试样尺寸小、节省岩石材料，制备工艺简单，制备成本低，制备成功率高。配合本发明提供的试样和观测方法，可以大大提高岩石原位微拉伸观测的成功率，不仅能清晰地观测到微裂纹萌生、起裂及扩展的过程和时间、空间变化序列，还能测试岩石的断裂韧度值。也就是说，本发明为深化认识岩石材料微纳米尺度下的破裂机理提供了一种新的有效的观测试样和方法。
【IPC分类】G01N3/08
【公开号】CN105571945
【申请号】CN201510958522
【发明人】崔振东, 李晓, 刘大安, 彭增林
【申请人】中国科学院地质与地球物理研究所
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月18日