測定巖石的剪切強(qiáng)度 微機(jī)控制電子式巖石直剪儀
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一、試驗?zāi)康?SPAN lang=EN-US>
巖石的剪切強(qiáng)度是巖石抵抗剪應(yīng)力破壞的最大能力， 本試驗通過規(guī)則巖石試件變角板法進(jìn)行。
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、試驗方法
1、儀器設(shè)備
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序號 |
名稱 |
規(guī)格或型號 |
單 位 |
數(shù) 量 |
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1 |
制樣設(shè)備 |
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套 |
1 |
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2 |
傾斜壓模剪切裝置 |
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套 |
1 |
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3 |
壓力試驗機(jī) |
YZW—30A |
臺 |
1 |
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4 |
游標(biāo)卡尺 |
0~15cm |
把 |
1 |
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5 |
活動扳手 |
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把 |
1 |
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6 |
放大鏡 |
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個 |
1 |
2、試件制備及描述
本試驗直徑為5cm，高為5cm的圓柱體試件，每組加工6-9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。
試件描述內(nèi)容為：巖石名稱、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、膠結(jié)物性質(zhì)等； 加荷方向與巖石試件內(nèi)層理、節(jié)理、裂隙的關(guān)系及試件加工中出現(xiàn)的問題。
4、卡尺：精度為0.002cm。
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、施加載荷
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，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
變換變角板夾具的角度（α），一般在45°-70°內(nèi)選擇，本試驗裝置角度為46°、54°、61°、70°，取得不同角度下的破壞荷載。
7、成果整理
（1）按下式計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；
根據(jù)不同傾角α下得到τi和σi值。在σ—τ坐標(biāo)系內(nèi)繪制巖石強(qiáng)度曲線如圖所示。
根據(jù)巖石強(qiáng)度曲線可以近似得到巖石的內(nèi)聚力C和內(nèi)摩擦角φ。方法是：將測得各傾角下得諸多散點標(biāo)注在σ—τ坐標(biāo)系內(nèi)。線性回歸得到回歸方程即為直線型強(qiáng)度曲線方程。回歸系數(shù)按下式計算。
相關(guān)系數(shù)：
內(nèi)聚力C=a，內(nèi)摩擦角φ=aretgb
式中：φ――巖石內(nèi)摩擦角（°）；
C――巖石的內(nèi)聚力（MPa）；
σi――第i塊試件的破壞正應(yīng)力（MPa）；
τi――第i塊試件的破壞剪應(yīng)力（MPa）；
n――試件塊數(shù)。
計算結(jié)果精確至小數(shù)點后一位。
（3）以剪應(yīng)力（τ）為縱坐標(biāo)，法向應(yīng)力（σ）為橫座標(biāo)，將每一試件的σ、τ標(biāo)在坐標(biāo)系中，以最佳方法擬合一直線（強(qiáng)度包絡(luò)線），并在圖中求得巖石的內(nèi)摩擦角（φ）和內(nèi)聚力（c）。
以上兩種求內(nèi)摩擦角（φ）和內(nèi)聚力（c）的方法可任選一種，也可兩種同時用，以便比較。
三、試驗報告內(nèi)容
1、整理記錄表格。
2、整理試件描述記錄。
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巖石抗剪強(qiáng)度記錄 |
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巖石名稱： |
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試件編號 |
剪切角 度 |
直徑 cm |
高度 cm |
載荷 kN |
正應(yīng)力 MPa |
剪應(yīng)力 MPa |
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1 |
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2 |
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3 |
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4 |
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5 |
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6 |
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7 |
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8 |
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9 |
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內(nèi)聚力 |
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內(nèi)摩擦角 |
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相關(guān)系數(shù) |
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C= |
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φ= |
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r= |
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四、注意事項
1、試驗時夾具周圍應(yīng)用木板或其它板材，護(hù)住壓力機(jī)立柱，以避免試件突然破壞，夾具滑出而打壞壓力機(jī)。
2、在變動變角板角度時，應(yīng)先調(diào)整上剪切板，同時調(diào)整過程中要用手托住變角板以防止變角板掉下來，上剪切板角度整好后，再調(diào)下剪切板，這時須放一塊四方柱形鐵塊代替試件。
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