CUMT-中国 矿大-岩层控制实验-实验3 岩石的剪切强度2.doc

实验3 岩石的剪切强度 实验目的与要求 岩石在剪切载荷作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力成为岩石的抗剪切强度，是反映岩石力学性质的重要参数之一。剪切试验根据剪切面上有无正应力分为直剪实验和压剪实验。通过采用压剪实验即角模压剪实验测得岩石的内摩擦角和黏聚力。 本实验要了解标准试件的加工机械、加工过程及检测程序，了解岩石抗剪实验所用模具的结构组成、掌握实验过程及实验数据处理的方法。 仪器、设备及工具 设备 材料试验机。 岩石试样加工机械： 锯石机、磨石机或磨床。 变角剪切夹具 量具 游标卡尺，精度0.02mm 钢板尺。 直角尺。 百分表架。 百分表。 水平检测台。 试件规格、加工精度、数量和含水状态 标准试件采用正方立方体，规格5cm*5cm*5cm。 加工精度： ①试件各边公差不得超过+0.3/-0.1mm ②两端面不平行度不大于0.1mm ③相邻两平面的不垂直度：将试件放在水平检测台上，用直尺紧贴试件垂直侧边，要求两者间唔明显缝隙。 试件数量应根据试验方式确定，当取五个以上的剪切角度，每个角度下做一个试件的剪切实验时，所需试件最低数量为5个；当取3个剪切角度，每个角度下做3个试件的剪切试验，取其平均值时，所需试件最低数量为9个。当采取第二种试验方式时，在计算平均值同时，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%。 试件汗水状态按mt44-87 煤和岩石单向抗压强度及软化系数测定方法第2.4条规定执行。 实验步骤 （1）核对岩石名称和岩样编号，对试件颜色、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进行描述，并填入记录表内。 （2）在45度~65度范围内选择三个火五个以上剪切角度。按照不同的角度将试件分组编号，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，按剪切方向长、宽各测两次，取算术平均值，填入记录表内。 （4）选择压力机度盘时，一般应满足下式： 0.2ppmax0.8p 式中 pmax-----预计最大破坏载荷，kN; p------材料实验机度盘最大值，kN.. 九、数据处理 （一）剪切破坏面AB上的正应力σ和剪切力τ按下式计算： σ= (p/f)* cos α*10 τ=(p/f)* sin α*10 (二)每个剪切角度下试件破坏时剪切面上平均正应力和剪应力 平均正应力=（1/n）∑σ 平均剪应力= (1/n) ∑σ 岩样 编号 试件尺寸/cm 剪切 面积 f/cm2 剪切角度 α/(°) 破坏 载荷 P/kN 最大正应力σ/MPa 最大剪应力τ/MPa 最大平均正应力σ/Mpa 最大平均剪应力σ/Mpa 长 宽 1 7.19 7.07 50.8333 50 131.13 16.50949 16.277 12.415744 12.366 2 7.072 7.26 51.34272 50 81.936 10.21353 10.17 3 74.6 7.09 52.8914 50 85.806 10.38275 10.651 4 7.118 7.04 50.11072 60 25.05 2.499465 2.419 2.886315 4.834667 5 7.032 7.29 512.6328 60 68.169 0.664891 6.582 6 7.4 7.008 51.8592 60 56.989 5.494589 5.503 7 7.2 7.056 50.8032 70 46.746 3.128472 3.087 2.227482 2.286 8 7.16 7.084 56.1344 70 45.068 2.72972 2.977 9 7.02 7.060 49.5612 70 12.015 0.824254 0.794 （二）绘制混凝土强度曲线 （1）将各测定角度下的平均正应力和平均剪应力值画在直角坐标系中，用曲线板连成曲线。 (2)为便于工程上的应用，可将混凝土强度曲线简化为直线，图形如上图所示，简化后可以下列方程表示： τ=C+σ*tanφ 式中 C —混凝土强度曲线在轴上的截距，即混凝土的黏聚力； φ —混凝土强度曲线的倾角，即混凝土的内摩擦角。 （三）C和值的计算 在简化的直线上任意取两点（9,11）和（5.01,7.07）代如下面公式进行计算即可求出C和φ。 C=τ- σ* tanφ φ=arctan (τ1-τ1)/( σ2-σ1) 得到c=3.126Mpa 实验小结 通过这次实验我们学会了材料抗剪强度的测定方法，实验过程比较简单，