岩石变角剪切试验夹具

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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---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。
二、岩石变角剪切试验夹具仪器设备
1,制样设备：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。
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；描述后测量预定剪切面的边长,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。

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