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1、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
2、。6.水平检测台.三、试件规格、加工精度、数量(一)标准试件采用5cm5ｃm５ｃｍ得正方形试件。(二)加工精度1.试件各边长公差不得超过ｍm2.两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
3、离度不大于20％.四、实验原理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1.对岩石进行分组编号，记为1组(1,2,3
4、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、8P05.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
5、。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123456789剪切面４９积F／()剪切角70°60°50°度α／(°）破坏载8、７45、81018、4951７、１６、２６、31、０9２6、1４9、８荷Ｐ6１624146１１1８２８５４/KN平均破13、628１9、95９35、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、62５MＰａσ３==1、29MPa同理σ
6、4=1、798MPａσ５=1、64８MPaσ6=2、6６４MＰaσ7＝3、1７３MPaσ8=２、6６6MPａσ9=5、0８7MPaτ1==1、6８MPaτ3＝＝3、５47MPａ同理τ4＝3、115MPaτ５=2、854MＰaτ6=４、６15MPａτ7=5、4９6MPaτ8=４、6１７ＭＰaτ9＝8、811MPa平均正应力：σｐ1=(σ1+σ3）＝0、9５8MPａσp２=(σ4+σ5＋σ6)=2、036ＭＰaσp3=（σ7+σ８＋σ9)=3、６42MPa平均剪切力：τp1＝（τ１+τ3）=2、614MＰaτｐ2=（τ4+τ5+τ６)＝３、528MPaτp3=（τ7+τ8+τ
7、９)=６、30８ＭPa(二)偏离度得计算Mσ1＝=0、４7MPaMσ2＝０、548MPaＭσ3=１、2６7MPaＭτ1＝=1、３02ＭＰaMτ2=0、９５0ＭPaMτ３=2、212MPａVσ１＝=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,用曲线板连成曲线。2.为便于工程上得应用,可将岩石
