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(guī)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(nèi)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(chǎn)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(guān)系曲線,求得巖石的內(nèi)聚力（c）和內(nèi)摩擦角（φ）。

二,設(shè)備技術(shù)參數(shù)；
1,制樣設(shè)備：鉆石機,切石機,磨石機；
2,壓力機：技術(shù)要求同試驗五；
3,變角板剪切夾具一套,要求在45°-70°范圍內(nèi)有4-5個角度可供調(diào)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(nèi)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(jù)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(diào)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(nèi)。

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(diào)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(nèi)容包括破壞面的形態(tài)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(nèi)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(shù)：?,n為滾軸根數(shù),d為滾軸直徑（mm）。
（2）按下式計算巖石的抗剪斷強度參數(shù)巖石剪切試驗夾具
式中：φ――巖石內(nèi)摩擦角（°）；
C――巖石的內(nèi)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(shù)。
計算結(jié)果至小數(shù)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(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,也可兩種同時用,以便比較。
操作演示

四,試驗報告內(nèi)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(nèi)選擇,從應力分布分析,該角度太小會出現(xiàn)什么結(jié)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(diào)整上剪切板,同時調(diào)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(diào)下剪切板,這時須放一塊四方柱形鐵塊代替試件

六，保養(yǎng)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(huán)境中。
5.使用本產(chǎn)品前，請仔細閱讀說明書，并妥善保管好說明書。