實驗指導書-測定巖石的剪切強度

測定巖石剪切強度實驗指導書一、實驗目的巖石在剪切載荷作用下達到破壞前所能承受的最大剪切應力稱為巖石的抗剪切強度，是反映巖石力學性質的重要參數(shù)之一。剪切實驗根據(jù)剪切面上有無正應力分為直剪實驗和壓剪實驗。本實驗通過采用壓剪實驗即腳模壓剪實驗測得巖石的內摩擦角（P和內聚力C。二、實驗原理通過變角剪切夾具作用在試塊上的力P可分解為與剪切面垂直的正應力和與剪切面平行的剪應力。當P大到某一值時，剪切力大于巖石的內聚力與因正應力而產(chǎn)生的摩擦力之和時，巖石即被剪切破壞。此時,可通過已知的a值和破壞載荷P,計算得到幾組正應力O和剪應力T,最終通過繪圖和計算求得巖石的黏聚力C和內摩擦角件角模壓剪實驗及受力分析示意圖三、儀器設備材料實驗機;2。試樣加工機械：鋸石機、磨石機或磨床。變角剪切夾具；4?檢驗工具：游標卡尺，精度0。02mm、鋼板尺、直角尺、百分尺、百分表、水平檢測臺。四、試件制備1。標準試件:根據(jù)國際巖石力學學會規(guī)范要求，采用5cmx5cmx5cm的正方形試件，便于結構面的控制.2。試件數(shù)量：當取3個角度時，每個角度下做3個試件的剪切實驗，取其算術平均值時，所需試件最低數(shù)量為9個。在計算平均值的同時，應計算偏離度。若偏離度超過20％，則應增補試件數(shù)量，使偏離度不大于20％。本實驗采用第二種方法。3。加工精度：試件各邊長公差不得超過+0.3mm；兩端面不平行度不大于—0.10.1mm；相鄰兩平面的不垂直度，將試件放在水平檢測臺上，用直角尺緊貼試件垂直邊側，要求兩者之間無明顯縫隙。六、實驗步驟巖石名稱、顏色、礦物成分、結構、風化程序、膠結物性質等。除巖性外，重點應對其結構構造特征（如顆粒粗細，排列以及節(jié)理、層理等發(fā)育特征）及風化程度等進行描述.對巖石進行分組編號，記為1組（1，2，3），2組（4，5，6），3組（7，8，9）填入表1內；

載時，人員應離開工作臺,并采取適當?shù)谋Ｗo措施；8。對試件破壞情況進行描述或拍照。七、實驗數(shù)據(jù)處理1.按下式計算作用在剪切面上的剪應力和正應力Pc=—(cosa+fsina)APt=—(sina-fcosa)A式中：o——正應力（MPa）；t——剪應力（MPa）；P—-試件破壞荷載（kN）；A-—試件剪切面面積（mm2）；a——試件放置角度（變角板角度），度；產(chǎn)一滾軸1摩擦系數(shù)：/二一，n為滾軸根數(shù),d滾軸直徑，mm。nd偏離度的計算偏離度是用標準方差與平均值的比值來衡量。：工（c-c）2

M斗__i—,M二c1[n一1t1V二x100%,V二Mx100%c1ct1tpp3。以剪應力t為縱坐標，法向應力o為橫坐標，將每一試件的o、t標在坐標系中，以最小二乘法擬合一直線（強度包絡線），并在圖中求得巖石的內摩擦角（P和內聚力C。工程上，可將巖石強度曲線簡化為直線,簡化后可以用下列方程表示:t二C+ctan甲式中:C—巖石強度曲線在t軸上的截距，即巖石的黏聚力；（p一巖石強度的傾角,即巖石的內摩擦角。4。內摩擦角p和內聚力C的計算在簡化后的直線上任意取點1和2,求出剪應力t1和t2、正應力o1和o2,代入下面公式,即可求出。3.1、2、3組試件剪切角分別為a、a、a，試件上畫出剪切線。變角變角123板夾具的角度一般在45°?70°（當角度小于45°，破壞一般并不沿預定的剪切面發(fā)生，破壞后的試件成破裂狀，當大于70°時，變角模具不能提供這樣的角度；4.檢查試件加工精度，測量試件尺寸，并填入表1內；5.選擇壓力機度盤值時，一般滿足下式：0.2尸0＜仏二＜0.3456*8尸06.調整材料試驗機度盤指針為零，使材料試驗機處于工作狀態(tài).將已調好角度的變角剪切夾具下座放在材料試驗機上，使中心線與承壓板中心線重合，裝上試件并安好夾具上座，調整承壓板球形座，使變角剪切夾具受力均勻.按操