岩石剪切夹具

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应岩石剪切试验夹具|（可变角度）

测定岩石的剪切强度

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一,基本原理

岩石的剪切强度是岩石抵抗剪应力破坏的最大能力, 目前室内测定岩石剪切强度的试验方法很多,如单面和双面剪切等直接剪切试验和变角板法,冲孔试验以及三轴试验等。岩石剪切试验夹具

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）。

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二,仪器设备

1,制样设备：钻石机,切石机,磨石机；

2,压力机：技术要求同试验五；

3,变角板剪切夹具一套,要求在45°-70°范围内有4-5个角度可供调整,岩石剪切试验夹具见下图；

4,卡尺：精度为0.002cm。

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三,操作步骤

1,试件制备

本试验彩边长为5cm的立方体试件,每组加工4-8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。

2,试件描述及尺寸量测

试件描述内容同试验四；描述后测量剪切面的边长,求出剪切面面积,并做好标记。

根据试验要求对试件进行烘干或饱水处理,处理方法与要求同试验五。岩石剪切试验夹具

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,加荷

　　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,重复试验岩石剪切试验夹具

　　变换变角板夹具的角度（α）,一般在45°-70°内选择,以5°为间隔如45°,50°,55°,60°,65°,70°,重复步骤3-6进行试验,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；

f――滚轴摩擦系数： ,n为滚轴根数,d为滚轴直径（mm）。

（2）按下式计算岩石的抗剪断强度参数岩石剪切试验夹具

式中：φ――岩石内摩擦角（°）；

C――岩石的内聚力（MPa）；

σ――第i块试件的破坏正应力（MPa）；

τ――第i块试件的破坏剪应力（MPa）；

n――试件块数。

计算结果至小数点后一位。

（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。