實驗指導(dǎo)書-測定巖石的剪切強度

測定巖石剪切強度實驗指導(dǎo)書一、實驗?zāi)康膸r石在剪切載荷作用下達到破壞前所能承受的最大剪切應(yīng)力稱為巖石的抗剪切強度，是反映巖石力學(xué)性質(zhì)的重要參數(shù)之一。剪切實驗根據(jù)剪切面上有無正應(yīng)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(nèi)摩擦角（P和內(nèi)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(yīng)力和與剪切面平行的剪應(yīng)力。當P大到某一值時，剪切力大于巖石的內(nèi)聚力與因正應(yīng)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(yīng)力O和剪應(yīng)力T,最終通過繪圖和計算求得巖石的黏聚力C和內(nèi)摩擦角件角模壓剪實驗及受力分析示意圖三、儀器設(shè)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(xué)學(xué)會規(guī)范要求，采用5cmx5cmx5cm的正方形試件，便于結(jié)構(gòu)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(shù)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(yīng)計算偏離度。若偏離度超過20％，則應(yīng)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(cè)，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(jié)構(gòu)、風化程序、膠結(jié)物性質(zhì)等。除巖性外，重點應(yīng)對其結(jié)構(gòu)構(gòu)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(nèi)；

載時，人員應(yīng)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(yīng)力和正應(yīng)力Pc=—(cosa+fsina)APt=—(sina-fcosa)A式中：o——正應(yīng)力（MPa）；t——剪應(yīng)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(yīng)力t為縱坐標，法向應(yīng)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(luò)線），并在圖中求得巖石的內(nèi)摩擦角（P和內(nèi)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(nèi)摩擦角。4。內(nèi)摩擦角p和內(nèi)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(yīng)力t1和t2、正應(yīng)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(yù)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(nèi)；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(diào)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(diào)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(diào)整承壓板球形座，使變角剪切夾具受力均勻.按操