变角板剪切试验

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变角板法是利用压力机施压垂直荷载， 通过一套特制的夹具使试样沿某一剪切面 产生剪切破坏，然后通过静力平衡条件解 析剪切面上的法向应力和剪应力，从而绘 制法向压应力与剪应力τ的关系曲线，求得 岩石的内聚力和内摩擦角。
01 试样制备
试样为50mm × 50mm × 50mm(或70m m)的立方体,误差小于0.2~0.3mm,试样各端 面严格平行，平行角度小于0.07mm,四面凸 起小于0.03mm.试件数量应根据试验方式确 定,当取5个以上的剪切角度且每个角度下作1 个试件的剪切试验时，所需试件最低数量为5 个;当选取3个剪切角度，每个角度下作3个试 件的剪切试验，取其算数平均值时，所需试 件最低数量为6~9个以上.当采取第二种方式 时，计算平均值时硬计算偏离度，若偏离度 超过20%,则应增补试件数量使得偏离度 不大于20%.
c 安装试样:将变角板剪切夹具用绳子拴在压力机承 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,将试样安装于变角板内。 d 加载: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的加荷速率加荷，直至 试件破坏,记录破坏荷载P。 e 破坏试样描述:升起压力机横梁,取出被剪坏的试 件进行描述,内容包括破坏面的形态及破坏情况等. f 重复试验:变角板夹具的角度,一般在45度~70度 内选择，以5度为间隔重复上述步骤取得不同角度 下的破坏荷载
04 试验数据整理
a 作用在剪应力和正应力的计算：
P (sin f cos ) A P (cos f sin ) A
其中：τ为剪应力; σ为正应力;P为破坏荷载;A为试样剪切面 面积;α为试样放置角度(变角板角度,单位为度);f为滚轴摩擦 系数，f=1/nd，n为滚轴根数，d为滚轴直径(mm)。
i
n [ i ]
i 1
n
式中:C为岩石的内聚力;Φ 为岩石的内摩擦角; τ为第i块式样的破坏剪应 力; σ为第i块式样的破坏正 应力;n为试件快数。计算 结果精确至小数点后一位.
c 通过绘制岩石抗剪强度曲线图求出C、Φ:
通过改变夹具的剪切角剪切试样，对于 每一个角度可以确定试样的一对剪应 力τ、正应力σ值,把这些值标在τ~σ坐标图 中,连接求得的各点,即可得到如图所示的岩 石抗剪强度曲线(见下图):
岩石抗剪强度部分曲线图
05 实验报告内容
a 整理记录数据；
b 整理试样描述记录。 （见下表）
06 试验注意事项
a 实验时夹具周围应用木板或其他板材， 护住压力机立柱，以避免试样突然破坏， 夹具滑出而打坏压力机。 b 在变动变角板角度时，应先调整上剪切 板，同时调整过程中要用收托住变角板以 防变角板掉下来，上剪切板角度调整好后 ，再调整下剪切板，这时须放一块四方柱 形铁块代替试样。
变角板法剪切试验
目 录
01 试样制备
02 主要仪器设备
03 实验步骤
04 05 实验数据整理 试验报告内容
06
试验注意事项
郑重声明
由于岩石变角板剪切仪试验受诸多因素 影响, 致使试验成果分散多变, 整理困难, 所 得成果受人为因素影响, 1981年领布水利 水电工程岩石试验规程(试行) 时, 未列入该 试验方法, 岩石抗剪断强度试验推荐采用直 剪试验和三轴试验。
02 主要仪器设备
a 制样设备:钻石机、切石机、磨石机; b 压力机 c 变角板剪切夹具一套，要求在45度~70度 范围内有4~5个角度可供调整 d 卡尺:精度为0.002cm
03 试验步骤
a 试样制备 b 试样描述及尺寸测量:试件的描述应包括 岩石名称、颜色、矿物成分、风化程度;试 件层理裂隙及其与加载方向的关系;试件在 制备过程中出现的问题;试件尺寸和加工精 度;含水状态。如上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 实验要求做好烘干或饱水处理。
b 计算C、Φ值:
t an
-1
n i i i i
i 1
n
n
n
n [ i ]
i 1 n 2 i i 1 2 i n n i i
n
i 1 n
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2
C
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n

i 1 2 i i 1 n i 1 2 i i 1