巖石變角剪切夾具

一,、基本原理 

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

變角板法是利用壓力機施加垂直荷載,，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,、儀器設(shè)備 

1,、制樣設(shè)備：鉆石機、切石機,、磨石機,； 
2、壓力機：技術(shù)要求同試驗五,； 
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，并做好標記,。 
根據(jù)試驗要求對試件進行烘干或飽水處理,，處理方法與要求同試驗五。巖石剪切試驗夾具 
3,、安裝試件 
將變角板剪切夾具用繩子栓在壓力機承壓板間,，應(yīng)注意使夾具的中心與壓力機的中心線相重合，然后調(diào)整夾具上的夾板螺絲,，使刻度達到所要求的角度,，將試件安裝于變角板內(nèi)。 
4,、加荷 
開動壓力機,，同時降下壓力機橫梁，使剪切夾具與壓力機承壓板接觸上,，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 
升起壓力機橫梁,，取出被剪破的試件進行描述,，內(nèi)容包括破壞面的形態(tài)及破壞情況等。 
6、重復(fù)試驗巖石剪切試驗夾具 
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進行試驗，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,； 
f――滾軸摩擦系數(shù)： ，n為滾軸根數(shù),，d為滾軸直徑（mm）,。 
（2）按下式計算巖石的抗剪斷強度參數(shù)巖石剪切試驗夾具 
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，法向應(yīng)力（σ）為橫座標,，將每一試件的σ,、τ標在坐標系中，以*方法擬合一直線（強度包絡(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。 
操作演示 
四,、 試驗報告內(nèi)容 
1,、整理記錄表格。 
2、整理試件描述記錄,。巖石剪切試驗夾具 
3,、思考題 
試件放置角為什么要在45°-70°內(nèi)選擇，從應(yīng)力分布分析,，該角度太小會出現(xiàn)什么結(jié)果,。 

巖石變角剪切夾具