测定岩石的剪切强度 微机控制电子式岩石直剪仪

 

         —济南普业机电技术有限公司（试验机） 解析

 

 

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一、试验目的

岩石的剪切强度是岩石抵抗剪应力破坏的最大能力， 本试验通过规则岩石试件变角板法进行。

变角板法是利用压力机施加垂直荷载，通过一套特制的夹具使试件沿某一剪切面产生剪切破坏，然后通过静力平衡条件解析剪切面上的法向压应力和剪应力，从而绘制法向压应力（σ）与剪应力（τ）之关系曲线，求得岩石的内聚力（c）和内摩擦角（φ）。

二、试验方法

1、仪器设备

序号	名称	规格或型号	单     位	数     量
1	制样设备		套	1
2	倾斜压模剪切装置		套	1
3	压力试验机	YZW—30A	台	1
4	游标卡尺	0~15cm	把	1
5	活动扳手		把	1
6	放大镜		个	1

2、试件制备及描述

本试验直径为5cm，高为5cm的圆柱体试件，每组加工6-9块，试件加工精度要求：相邻面间应互相垂直，偏差不超过0.25°；相对两面须互相平行，不平行度不得大于0.005cm。

试件描述内容为：岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等； 加荷方向与岩石试件内层理、节理、裂隙的关系及试件加工中出现的问题。

         4、卡尺：精度为0.002cm。

3、安装试件

　 将变角板剪切夹具用绳子栓在压力机承压板间，应注意使夹具的中心与压力机的中心线相重合，然后调整夹具上的夹板螺丝，使刻度达到所要求的角度，将试件安装于变角板内。

4、施加载荷

　　开动压力机，同时降下压力机横梁，使剪切夹具与压力机承压板接触上，然后调整压力表指针到零点，以每秒0.5-0.8MPa的加荷速度加荷，直至试件破坏，记录破坏荷载（P）。

5、破坏试件描述

　　升起压力机横梁，取出被剪破的试件进行描述，内容包括破坏面的形态及破坏情况等。

    6、重复试验

　　变换变角板夹具的角度（α），一般在45°-70°内选择，本试验装置角度为46°、54°、61°、70°，取得不同角度下的破坏荷载。

7、成果整理

（1）按下式计算作用在剪切面上的剪应力和正应力：

    

式中：τ――剪应力（MPa）；

σ――正应力（MPa）；

P――试件破坏荷载（N）；

A――试件剪切面面积（mm2）；

α――试件放置角度（变角板角度），度；

根据不同倾角α下得到τi和σi值。在σ—τ坐标系内绘制岩石强度曲线如图所示。

 根据岩石强度曲线可以近似得到岩石的内聚力C和内摩擦角φ。方法是：将测得各倾角下得诸多散点标注在σ—τ坐标系内。线性回归得到回归方程即为直线型强度曲线方程。回归系数按下式计算。

        

相关系数：

内聚力C=a，内摩擦角φ=aretgb

式中：φ――岩石内摩擦角（°）；

C――岩石的内聚力（MPa）；

σi――第i块试件的破坏正应力（MPa）；

τi――第i块试件的破坏剪应力（MPa）；

n――试件块数。

计算结果精确至小数点后一位。

（3）以剪应力（τ）为纵坐标，法向应力（σ）为横座标，将每一试件的σ、τ标在坐标系中，以最佳方法拟合一直线（强度包络线），并在图中求得岩石的内摩擦角（φ）和内聚力（c）。

以上两种求内摩擦角（φ）和内聚力（c）的方法可任选一种，也可两种同时用，以便比较。

三、试验报告内容

1、整理记录表格。

2、整理试件描述记录。

岩石抗剪强度记录

岩石名称：

试件编号

剪切角        度

直径          cm

高度         cm

载荷         kN

正应力  MPa

剪应力  MPa

1

2

3

4

5

6

7

8

9

内聚力

内摩擦角

相关系数

C=

φ=

r=

 

 

四、注意事项

1、试验时夹具周围应用木板或其它板材，护住压力机立柱，以避免试件突然破坏，夹具滑出而打坏压力机。

    2、在变动变角板角度时，应先调整上剪切板，同时调整过程中要用手托住变角板以防止变角板掉下来，上剪切板角度整好后，再调下剪切板，这时须放一块四方柱形铁块代替试件。

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