岩石力学实验-岩石剪切强度试验
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实验七、岩石抗剪强度的测定
一、实验目的
了解岩石抗剪实验所用模具的结构组成、掌握实验过程及实验数据处理的办法
二、实验仪器及工具
(一)设备
1、材料实验机
2、变角剪切夹具
(二)量具
游标卡尺
三、实验原理
通过变角剪切夹具作用在试块上的力P可分解为与剪切面垂直的正应力和与剪切面平行的剪应力。
当P大到某一值时,剪应力大于岩石的黏聚力与因正应力而产生的摩擦力之和时,岩石即被剪切破坏。
此时,可通过已知的α值和破坏载荷P,计算得到几组正应力σ和剪应力τ,最终通过绘图和计算求得岩石的黏聚力C与内摩擦角ψ。
四、实验步骤
1、核对岩石名称和岩样编号,描述试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态以及加工过程中出现的问题;
2、在45o~65o范围内选择3个或5个以上剪切角度并在试件上画出剪切线;
3、检查试件加工精度,测量试件尺寸;
4、估算试样最大破坏载荷P max,满足0.2P0<P max<0.8P0(P0为试验机加载最大值);
5、调整材料试验机度盘指针为零,使材料试验机处于工作状态;
6、夹具与试件调整好后,以0.5~1.0MPa/s的速度加载直至破坏;
7、对试件破坏情况进行描述或摄影。
五、实验内容
1、学会材料实验机的操作方法及变角剪切模具的使用方法;
2、学会变角剪切实验方法,岩石的内摩擦角及黏聚力的计算方法。
六、实验注意事项
1、记录岩石试件的完整状态及加工精度;
2、选择合适的材料实验机或度盘值;
3、选择合适的倾角α。
α<40o时试件可能因在过大的σ作用下,不按预定的剪切面破坏,呈现单向压缩时破坏现象。
α>65o时可能引起拉应力,
使试块呈现拉伸破坏; 4、选择合适的加载速率
七、实验现象及数据记录、处理
1、当倾角α=40o 时,取试样一做剪切强度试验: 试样一厚度:71.77mm 试样一宽度:72.59mm 试样一长度:72.89mm 试件所受试验力开始至时间破坏过程受力图:
试件剪断破坏载荷为86.59KN ;试件剪切破坏后的情况:
2、当倾角α=50o 时,取试样二做剪切强度试验:
试样二尺寸大小如下: 试样二厚度:71.10mm 试样二宽度:72.74mm
试样二长度:71.25mm
10000
2000030000400005000060000700008000090000100000172143214285356427498569640711782853924995106611371208127913501421149215631634170517761847
岩石剪切强度(试样一)
试验力(N)
位移(mm)
试件剪断破坏载荷为73.02KN ;试件剪切破坏后的情况:
o 试样三厚度:71.55mm 试样三宽度:71.14mm 试样三长度:71.81mm 试件所受试验力开始至时间破坏过程受力图:
10000
2000030000400005000060000700008000014283124165206247288329370411452493534575616657698739780821862903944985102610671108
岩石剪切强度(试样二)
试验力(N)
位移(mm)
试件剪断破坏载荷为63.02KN;试件剪切破坏后的情况:
八、心得体会
通过此次实验,让我加深了对煤岩剪切强度试验的认识,学会了怎样测定煤岩的剪切强度,在测量环节充分认识到,做实验要时刻保持科学严谨的态度,稍有差错就有可能导致误差增大从而导致实验失败。