巖石變角板剪切試驗夾具

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一,基本原理
參照標準TB10115-2014鐵路工程巖石試驗規程巖石的剪切強度是巖石抵抗剪應力破壞的能力,目前室內測定巖石剪切強度的試驗方法很多,如單面和雙面剪切等直接剪切試驗和變角板法,沖孔試驗以及三軸試驗等。變角板法是利用壓力機施加垂直荷載,通過一套特制的夾具使試件沿某一剪切面產生剪切破壞,然后通過靜力平衡條件解析剪切面上的法向壓應力和剪應力,從而繪制法向壓應力（σ）與剪應力（τ）之關系曲線,求得巖石的內聚力（c）和內摩擦角（φ）。

二,設備技術參數；
1,制樣設備：鉆石機,切石機,磨石機；
2,壓力機：技術要求同試驗五；
3,變角板剪切夾具一套,要求在45°-70°范圍內有4-5個角度可供調整
4,卡尺精度為0.002cm。

三,操作步驟
1,試件制備
本試驗彩邊長為5cm的立方體試件,每組加工4-8塊,試件加工精度要求：相鄰面間應互相垂直,偏差不超過0.25°；相對兩面須互相平行,不平行度不得大于0.005cm。

2,試件描述及尺寸量測
試件描述內容同試驗四；描述后測量預定剪切面的邊長,求出剪切面面積,并做好標記。
根據試驗要求對試件進行烘干或飽水處理,處理方法與要求同試驗五。巖石剪切試驗夾具

3,安裝試件
將變角板剪切夾具用繩子栓在壓力機承壓板間,應注意使夾具的中心與壓力機的中心線相重合,然后調整夾具上的夾板螺絲,使刻度達到所要求的角度,將試件安裝于變角板內。

4,加荷
開動壓力機,同時降下壓力機橫梁,使剪切夾具與壓力機承壓板接觸上,然后調整壓力表指針到零點,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
升起壓力機橫梁,取出被剪破的試件進行描述,內容包括破壞面的形態及破壞情況等。

6,重復試驗巖石剪切試驗夾具
變換變角板夾具的角度（α）,一般在45°-70°內選擇,以5°為間隔如45°,50°,55°,60°,65°,70°,重復步驟3-6進行試驗,取得不同角度下的破壞荷載。

7,成果整理
（1）按下式計算作用在剪切面上的剪應力和正應力：
式中：τ――剪應力（MPa）；
σ――正應力（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；
f――滾軸摩擦系數：?,n為滾軸根數,d為滾軸直徑（mm）。
（2）按下式計算巖石的抗剪斷強度參數巖石剪切試驗夾具
式中：φ――巖石內摩擦角（°）；
C――巖石的內聚力（MPa）；
σ――第i塊試件的破壞正應力（MPa）；
τ――第i塊試件的破壞剪應力（MPa）；
n――試件塊數。
計算結果至小數點后一位。

（3）以剪應力（τ）為縱坐標,法向應力（σ）為橫座標,將每一試件的σ,τ標在坐標系中,以方法擬合一直線（強度包絡線）,并在圖中求得巖石的內摩擦角（φ）和內聚力（c）。
以上兩種求內摩擦角（φ）和內聚力（c）的方法可任選一種,也可兩種同時用,以便比較。
操作演示

四,試驗報告內容
1,整理記錄表格。
2,整理試件描述記錄。巖石剪切試驗夾具
3,思考題
試件放置角為什么要在45°-70°內選擇,從應力分布分析,該角度太小會出現什么結果。

五,注意事項
1,試驗時夾具周圍應用木板或其它板材,護住壓力機立柱,以避免試件突然破壞,夾具滑出而打壞壓力機。

2,在變動變角板角度時,應先調整上剪切板,同時調整過程中要用手托住變角板以防止變角板掉下來,上剪切板角度整好后,再調下剪切板,這時須放一塊四方柱形鐵塊代替試件

六，保養與維護：

1.每次使用后，應洗凈擦干。
2.非試驗人員不得使用本儀器。
3.試驗在進行過程中不得離開或與人閑談。
4.應放置在無塵、無腐蝕常溫的環境中。
5.使用本產品前，請仔細閱讀說明書，并妥善保管好說明書。