巖石變角剪切試驗(yàn)夾具

一、基本原理

巖石的剪切強(qiáng)度是巖石抵抗剪應(yīng)力破壞的***大能力, 目前室內(nèi)測定巖石剪切強(qiáng)度的試驗(yàn)方法很多,如單面和雙面剪切等直接剪切試驗(yàn)和變角板法,沖孔試驗(yàn)以及三軸試驗(yàn)等。巖石剪切試驗(yàn)夾具

變角板法是利用壓力機(jī)施加垂直荷載,通過一套特制的夾具使試件沿某一剪切面產(chǎn)生剪切破壞,然后通過靜力平衡條件解析剪切面上的法向壓應(yīng)力和剪應(yīng)力,從而繪制法向壓應(yīng)力（σ）與剪應(yīng)力（τ）之關(guān)系曲線,求得巖石的內(nèi)聚力（c）和內(nèi)摩擦角（φ）。

二、巖石變角剪切試驗(yàn)夾具儀器設(shè)備

1,制樣設(shè)備：鉆石機(jī),切石機(jī),磨石機(jī)；

2,壓力機(jī)：技術(shù)要求同試驗(yàn)五；

3,變角板剪切夾具一套,要求在45°-70°范圍內(nèi)有4-5個角度可供調(diào)整,巖石剪切試驗(yàn)夾具見下圖；

4,卡尺：精度為0.002cm。

三、操作步驟

1,試件制備

本試驗(yàn)彩邊長為5cm的立方體試件,每組加工4-8塊,試件加工精度要求：相鄰面間應(yīng)互相垂直,偏差不超過0.25°；相對兩面須互相平行,不平行度不得大于0.005cm。

2,試件描述及尺寸量測

試件描述內(nèi)容同試驗(yàn)四；描述后測量預(yù)定剪切面的邊長,求出剪切面面積,并做好標(biāo)記。

根據(jù)試驗(yàn)要求對試件進(jìn)行烘干或飽水處理,處理方法與要求同試驗(yàn)五。巖石剪切試驗(yàn)夾具

3,安裝試件

將變角板剪切夾具用繩子栓在壓力機(jī)承壓板間,應(yīng)注意使夾具的中心與壓力機(jī)的中心線相重合,然后調(diào)整夾具上的夾板螺絲,使刻度達(dá)到所要求的角度,將試件安裝于變角板內(nèi)。

4,加荷

開動壓力機(jī),同時降下壓力機(jī)橫梁,使剪切夾具與壓力機(jī)承壓板接觸上,然后調(diào)整壓力表指針到零點(diǎn),以每秒0.5-0.8MPa的加荷速度加荷,直至試件破壞,記錄破壞荷載（P）。

5,破壞試件描述

升起壓力機(jī)橫梁,取出被剪破的試件進(jìn)行描述,內(nèi)容包括破壞面的形態(tài)及破壞情況等。

6,重復(fù)試驗(yàn)巖石剪切試驗(yàn)夾具

變換變角板夾具的角度（α）,一般在45°-70°內(nèi)選擇,以5°為間隔如45°,50°,55°,60°,65°,70°,重復(fù)步驟3-6進(jìn)行試驗(yàn),取得不同角度下的破壞荷載。

7,成果整理

（1）按下式計(jì)算作用在剪切面上的剪應(yīng)力和正應(yīng)力：

式中：τ――剪應(yīng)力（MPa）；

σ――正應(yīng)力（MPa）；

P――試件破壞荷載（N）；

A――試件剪切面面積（mm2）；

α――試件放置角度（變角板角度）,度；

f――滾軸摩擦系數(shù)： ,n為滾軸根數(shù),d為滾軸直徑（mm）。

（2）按下式計(jì)算巖石的抗剪斷強(qiáng)度參數(shù)巖石剪切試驗(yàn)夾具

式中：φ――巖石內(nèi)摩擦角（°）；

C――巖石的內(nèi)聚力（MPa）；

σ――第i塊試件的破壞正應(yīng)力（MPa）；

τ――第i塊試件的破壞剪應(yīng)力（MPa）；

n――試件塊數(shù)。

計(jì)算結(jié)果精確至小數(shù)點(diǎn)后一位。