实验三 岩石的剪切强度试验

线。
2. 为便于工程上得应用,可将岩石强度曲线简化为直线，简化后可以用下列方程表示
τ=Ｃ+σ
式中 C—岩石强度曲线在τ轴上得截距,即岩石得黏聚力；
—岩石强度得倾角，即岩石得内摩擦角
岩石强度曲线得简化方法:在曲线上各点间做直线，就是该直线通过得点最多,并使不在
直线上得点均匀分布在直线得两侧,各点据直线距离最小，该直线即为反应实验结果得最佳
直线。
(四) C 与 得计算
在简化后得直线上任意取点 1 与２，求出剪应力τ１与τ２、正应力σ1 与σ2，代入
下面公式,即可求出。
C=τ2—σ2
= 八、 误差分析 1. 试件加工过程中存在误差、不能完全接近标准试件; 2. 实验设备本身得系统误差
荷 Ｐ 6１
624
146 １１1 ８
２８ ５４
/KN
平均破
13、628
１9、95９
35、69３
坏载荷
P/ＫN
(注：为方便剪切面积取其截面积)
(一) 剪切破坏面上正应力与剪应力
σ1==0、62５MＰａ
σ３==1、29MPa
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
同理 σ4=1、798MPａ σ５=1、64８MPa σ6=2、6６４MＰa
σ7＝3、1７３MPa σ8=２、6６6MPａ σ9=5、0８7MPa
1. 对岩石进行分组编号，记为 1 组(1,2,3 号）,２组（4，5，6 号），3 组（７，8，9 号)填
入表 1 内；
2. 1 组试件剪切角均为 70°，2 组试件剪切角均为 60°,3 组试件剪切角均为 50°，在试
件上画出剪切线；
3. 检查试件加工精度，测量试件尺寸，并填入表１内;
4. 选择压力机度盘值时,一般满足下式：0、2Ｐ0＜Pｍax＜0、8P0
Mτ３=2、212MPａ
Vσ１＝=49、1％
Ｖσ2＝26、9%
Vσ3=34、８％
Vτ1==50、5%
Ｖτ2 =２6、9%
Ｖτ2 ＝35、１５％
(三) 绘制岩石强度曲线
分析：由于此次实验数据不符合要求，其主要原因就是试件不标准,故不处理实现数据，
仅将方法罗列如下
1. 将各测定角度下得平均正应力与平均剪应力画在σ-τ直角坐标系中,用曲线板连成曲
通过变角剪切夹具作用在试块上得力 P 可分解为与剪切面垂直得正应力与与剪切面平 行得剪应力。当 P 大到某一值时,剪应力大于岩石得黏聚力与因正应力而产生得摩擦力之与 时，岩石即被剪切破坏。此时，可通过已知得α值与破坏载荷Ｐ,计算得到几组正应力σ与 剪应力τ，最终通过绘图与计算求得岩石得黏聚力 C 与内摩擦角ψ。 五、 实验内容 1. 了解标准试件得加工机械、检测机具,规程对尺寸与精度得要求及检测方法； 2. 学会材料实验机得操作方法及变角剪切模具得使用方法; 3. 学会变角剪切实验方法，岩石得内摩擦角及黏聚力得计算方法。 六、 实验步骤
平均剪切力：τp 1＝（τ１+τ3）= 2、614MＰa τｐ 2=（τ4+τ5+τ６)＝ ３、528MPa τp 3=（τ7+τ8+τ９)= ６、30８ＭPa
(二) 偏离度得计算
Mσ1＝=0、４7MPa
Mσ2＝０、548MPa
Ｍσ3=１、2６7MPa
Ｍτ1＝=1、３02ＭＰa
Mτ2=0、９５0ＭPa
采用 5cm 5ｃm ５ｃｍ得正方形试件。 (二) 加工精度
1. 试件各边长公差不得超过 ｍm
2. 两端面不平行度不大于 0、１mm。 3. 相邻两平面得不垂直度：将试件放在水平检测台上，用直角尺紧贴试件垂直边侧,要求
两者之间无明显缝隙 (三) 试件数量
应根据实验方式确定,当取５个以上得剪切角度,每个角度下做一个试件得剪切试验时, 所需试件最低数量为５个；当取３个角度，每个角度下做３个试件得剪切实验，取其算术平 均值时，所需试件最低数量为 9 个。当采取第二种实验方式时,在计算平均值得同时，应计 算偏离度。若偏离度超过 2０％，则应增补试件数量,使偏离度不大于 20％. 四、 实验原理
实验三 岩石得剪切强度试验
一、 实验目得与要求 岩石在剪切载荷作用下达到破坏前所能承受得最大剪应力称为岩石得抗剪切强度,就是
反映岩石力学性质得重要参数之一。剪切实验根据剪切面上有无正应力分为直剪实验与压剪 实验。通过采用压剪实验即角模压剪实验测得岩石得内摩擦角与黏聚集力。
通过本实验要了解标准试件得加工机械、加工过程及检测程序了解岩石抗剪实验所用模 具得结构组成、掌握实验过程及实验数据处理得方法。 二、 实验仪器 (一)设备 1. 材料实验机。 2. 岩石试样加工机械：锯石机、磨石机或磨床。 3. 变角剪切夹具。 （二）量具 1. 游标卡尺,精度 0、０2mm. 2. 钢板尺。 3. 直角尺。 4. 百分表架。 5. 百分表。 6. 水平检测台. 三、 试件规格、加工精度、数量 (一) 标准试件
6. 夹具与试件调整好后，以 0、5~1、0MPa/s 得速度加载直至试件破坏。加载时，人员应
离开工作台，并采取适当得保护措施.
7. 对试件破坏情况进行描述或者拍摄。
七、 实验数据处理
表1
岩石分
第一组
第二组
第三组
组编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
剪切面
４９
积 F／
()
剪切角
70°
60°
50°
度α／
(°）
破 坏 载 8、７ 45、810 18、495 1７、 １６、 ２６、 31、０9 ２6、1 ４9、８
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。将已调好角度得变角剪切
夹具下座放在材料实验机上,使中心线与承压板中心线重合，装上试件并安好夹具上座，
调整承压板球形座,使变角剪切夹具受力均匀。按操作规程开动材料试验机,施加数百牛
载荷，检查试件及变角夹具放置就是否良好，若产生偏载需卸载重调。
τ1==1、6８MPa
τ3＝＝3、５47 MPａ
同理τ4＝3、115MPa
τ５=2、854MＰa τ6=４、６15MPａ
τ7=5、4９6MPa τ8=４、6１７ＭＰa τ9＝8、811MPa
平均正应力：σｐ1=(σ1+σ3）＝0、9５8MPａ
σp２=(σ4+σ5＋σ6)= 2、036 ＭＰa
σp3=（σ7+σ８＋σ9)=3、６42MPa