巖石的剪切強(qiáng)度是巖石抵抗剪應(yīng)力破壞的最大能力， 本試驗(yàn)通過(guò)規(guī)則巖石試件變角板法進(jìn)行。

變角板法是利用壓力機(jī)施加垂直荷載，通過(guò)一套特制的夾具使試件沿某一剪切面產(chǎn)生剪切破壞，然后通過(guò)靜力平衡條件解析剪切面上的法向壓應(yīng)力和剪應(yīng)力，從而繪制法向壓應(yīng)力（σ）與剪應(yīng)力（τ）之關(guān)系曲線，求得巖石的內(nèi)聚力（c）和內(nèi)摩擦角（φ）。

二、試驗(yàn)方法

1、儀器設(shè)備

序號(hào)	名稱	規(guī)格或型號(hào)	單     位	數(shù)     量
1	制樣設(shè)備		套	1
2	傾斜壓模剪切裝置		套	1
3	壓力試驗(yàn)機(jī)	YZW—30A	臺(tái)	1
4	游標(biāo)卡尺	0~15cm	把	1
5	活動(dòng)扳手		把	1
6	放大鏡		個(gè)	1

2、試件制備及描述

本試驗(yàn)直徑為5cm，高為5cm的圓柱體試件，每組加工6-9塊，試件加工精度要求：相鄰面間應(yīng)互相垂直，偏差不超過(guò)0.25°；相對(duì)兩面須互相平行，不平行度不得大于0.005cm。

試件描述內(nèi)容為：巖石名稱、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、膠結(jié)物性質(zhì)等； 加荷方向與巖石試件內(nèi)層理、節(jié)理、裂隙的關(guān)系及試件加工中出現(xiàn)的問(wèn)題。

         4、卡尺：精度為0.002cm。

3、安裝試件

　 將變角板剪切夾具用繩子栓在壓力機(jī)承壓板間，應(yīng)注意使夾具的中心與壓力機(jī)的中心線相重合，然后調(diào)整夾具上的夾板螺絲，使刻度達(dá)到所要求的角度，將試件安裝于變角板內(nèi)。

4、施加載荷

　　開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)，同時(shí)降下壓力機(jī)橫梁，使剪切夾具與壓力機(jī)承壓板接觸上，然后調(diào)整壓力表指針到零點(diǎn)，以每秒0.5-0.8MPa的加荷速度加荷，直至試件破壞，記錄破壞荷載（P）。

5、破壞試件描述

　　升起壓力機(jī)橫梁，取出被剪破的試件進(jìn)行描述，內(nèi)容包括破壞面的形態(tài)及破壞情況等。

    6、重復(fù)試驗(yàn)

　　變換變角板夾具的角度（α），一般在45°-70°內(nèi)選擇，本試驗(yàn)裝置角度為46°、54°、61°、70°，取得不同角度下的破壞荷載。

7、成果整理

（1）按下式計(jì)算作用在剪切面上的剪應(yīng)力和正應(yīng)力：

    

式中：τ――剪應(yīng)力（MPa）；

σ――正應(yīng)力（MPa）；

P――試件破壞荷載（N）；

A――試件剪切面面積（mm2）；

α――試件放置角度（變角板角度），度；

根據(jù)不同傾角α下得到τi和σi值。在σ—τ坐標(biāo)系內(nèi)繪制巖石強(qiáng)度曲線如圖所示。

 根據(jù)巖石強(qiáng)度曲線可以近似得到巖石的內(nèi)聚力C和內(nèi)摩擦角φ。方法是：將測(cè)得各傾角下得諸多散點(diǎn)標(biāo)注在σ—τ坐標(biāo)系內(nèi)。線性回歸得到回歸方程即為直線型強(qiáng)度曲線方程?；貧w系數(shù)按下式計(jì)算。

        

相關(guān)系數(shù)：

內(nèi)聚力C=a，內(nèi)摩擦角φ=aretgb

式中：φ――巖石內(nèi)摩擦角（°）；

C――巖石的內(nèi)聚力（MPa）；

σi――第i塊試件的破壞正應(yīng)力（MPa）；

τi――第i塊試件的破壞剪應(yīng)力（MPa）；

n――試件塊數(shù)。

計(jì)算結(jié)果精確至小數(shù)點(diǎn)后一位。

（3）以剪應(yīng)力（τ）為縱坐標(biāo)，法向應(yīng)力（σ）為橫座標(biāo)，將每一試件的σ、τ標(biāo)在坐標(biāo)系中，以最佳方法擬合一直線（強(qiáng)度包絡(luò)線），并在圖中求得巖石的內(nèi)摩擦角（φ）和內(nèi)聚力（c）。

以上兩種求內(nèi)摩擦角（φ）和內(nèi)聚力（c）的方法可任選一種，也可兩種同時(shí)用，以便比較。

三、試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容

1、整理記錄表格。

2、整理試件描述記錄。

巖石抗剪強(qiáng)度記錄

巖石名稱：

試件編號(hào)

剪切角        度

直徑          cm

高度         cm

載荷         kN

正應(yīng)力  MPa

剪應(yīng)力  MPa

1

2

3

4

5

6

7

8

9

內(nèi)聚力

內(nèi)摩擦角

相關(guān)系數(shù)

C=

φ=

r=

 

 

四、注意事項(xiàng)

1、試驗(yàn)時(shí)夾具周圍應(yīng)用木板或其它板材，護(hù)住壓力機(jī)立柱，以避免試件突然破壞，夾具滑出而打壞壓力機(jī)。

    2、在變動(dòng)變角板角度時(shí)，應(yīng)先調(diào)整上剪切板，同時(shí)調(diào)整過(guò)程中要用手托住變角板以防止變角板掉下來(lái)，上剪切板角度整好后，再調(diào)下剪切板，這時(shí)須放一塊四方柱形鐵塊代替試件。

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