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测定岩石的剪切强度 微机控制电子式岩石直剪仪

       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
 
 
             济南普业试验机技术中心——济南普业机电技术有限公司
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   1
2 倾斜压模剪切装置   1
3 压力试验机 YZW—30A 1
4 游标卡尺 0~15cm 1
5 活动扳手   1
6 放大镜   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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