一種測定巖土圓柱樣抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的裝置及測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種測定巖±圓柱樣抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的裝置及測定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進(jìn)步，巖±的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測定方法也逐漸增多，常用的有直剪儀(剪 切盒)壓剪試驗(單面剪），立方體試件單面剪試驗，試件端部受壓雙面剪試驗，角模壓剪試 驗(變角剪切試驗)等，運些試驗測試的試樣都是正方體，不能測定圓柱體巖±的抗剪強(qiáng)度 指標(biāo)，也不能對±樣來進(jìn)行測試。如何既簡單經(jīng)濟(jì)而又能較快獲得圓柱體巖±的抗剪強(qiáng)度 指標(biāo)是本發(fā)明的初衷。眾所周知粘聚力C和內(nèi)摩擦角夢反映了巖±抗剪強(qiáng)度的大小，是巖± 非常重要的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。
[0003] 常用的試驗方法(直剪儀(剪切盒)壓剪試驗(單面剪），立方體試件單面剪試驗，試 件端部受壓雙面剪試驗，角模壓剪試驗(變角剪切試驗））均存在W下缺陷：
[0004] 1、采用正方體試樣。而工程實際中鉆探取樣都是圓柱體試樣。
[0005] 2、僅能對巖樣進(jìn)行測試，不能同時對±樣也進(jìn)行測試。
[0006] 3、最終剪切時，剪切縫不唯一確定，導(dǎo)致理論值和實際值有較大偏差。
[0007] 4、使用剪切的試樣都是同一規(guī)格，且剪切角度范圍較為狹小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種測定巖±圓柱樣抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的裝置及 測定方法，解決了現(xiàn)有裝置不能測定圓柱體巖±的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，也不能同時對±樣來進(jìn) 行測試的缺陷，通過兩次測試，即可直接計算出巖±的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，操作簡單，測試過程 快速省時，為工程實踐提供了便利。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種測定巖±圓柱樣抗剪強(qiáng) 度指標(biāo)的裝置，
[0010] 它包括水平底座，水平底座的上水平面上設(shè)置有多個滾軸；
[0011] 多個滾軸上放置有巖±圓柱樣剪切組件；
[0012] 巖±圓柱樣剪切組件中，刻有角度刻度盤的上半圓形凹槽通過緊固螺栓固定安裝 于承壓面下方，承壓面上設(shè)有與角度刻度相配合的指示箭頭，下半圓凹槽與上半圓形凹槽 拼接組合形成一個圓柱體，圓柱體的中部形成放置巖±圓柱樣的裝樣槽，裝樣槽內(nèi)放置有 至少一個試樣套，試樣套由兩個半圓形套體拼接組成，下半圓凹槽與上半圓形凹槽的拼接 處形成齒合縫;下半圓凹槽底部沿圓周方向開設(shè)有多個與上半圓形凹槽上的角度刻度相配 合的安裝孔，剪切盒通過帶螺栓的薄板及安裝孔固定在下半圓凹槽上；
[0013] 巖±圓柱樣剪切組件的剪切盒放置在水平底座的多個滾軸上；
[0014] 承壓面上設(shè)置有千斤頂壓頭。
[0015] 試樣套的數(shù)量為多個，活動套接于裝樣槽內(nèi)。
[0016] 水平底座的左端與剪切盒的左端平齊，水平底座的右端與下半圓凹槽的外圈在同 一豎直面上。
[0017] -種利用上述裝置測定巖±圓柱樣抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的方法，該方法包括W下步驟： [001引 1)整理巖±圓柱樣；
[0019] 2)計算未放置巖±圓柱樣時，上半圓形凹槽和下半圓凹槽拼接時齒合縫與水平底 座的底邊所成夾角a，50°含a含70°時，當(dāng)夾角a為上述數(shù)值范圍內(nèi)任一值時對應(yīng)的修正正應(yīng) 力Ao與修正剪應(yīng)力At的值，
[0020] 修正正應(yīng)力Ao=化OS a/dl
[0021] 修正剪應(yīng)力AT=Fsin a/dl
[0022] 其中，d為巖±圓柱樣直徑，1為巖±圓柱樣高度，
[0023] 得到上述裝置在不加巖±圓柱樣，夾角a在不同角度下壓力的修正值數(shù)據(jù)；
[0024] 3)第一次裝樣:將巖±圓柱樣放入裝樣槽中，將上半圓形凹槽和下半圓凹槽拼接 固定，使上半圓形凹槽和下半圓凹槽拼接時齒合縫與水平底座的底邊所成夾角ai，50° <ai <70° ；
[0025] 4)第一次剪切:通過千斤頂壓頭對巖±圓柱樣施加荷載，直至巖±圓柱樣剛好被 剪壞，記下此時的壓力值Fi，此時
[00%] 正應(yīng)力 [0027] 剪應(yīng)力
[002引其中，d為巖±圓柱樣直徑，1為巖±圓柱樣高度；
[0029] 5)第二次裝樣:將裝樣槽中已剪壞的巖±圓柱樣取下，向裝樣槽中裝入另一個與 步驟3)使用的巖±圓柱樣同一批次的巖±圓柱樣，再調(diào)整上半圓形凹槽和下半圓凹槽位 置，將上半圓形凹槽和下半圓凹槽拼接固定，使上半圓形凹槽和下半圓凹槽拼接時齒合縫 與水平底座的底邊所成夾角日2,50°如2，ai辛日2;
[0030] 6)第二次剪切:通過千斤頂壓頭對巖±圓柱樣施加荷載，直至巖±圓柱樣剛好被 剪壞，記下此時的壓力值F2,此時
[0031] 正應(yīng)力
[0032] 剪應(yīng)力
[0033] 其中，d為巖±圓柱樣直徑，1為巖±圓柱樣高度；
[0034] 7)分析整理所得實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)庫倫定律的抗剪強(qiáng)度公式T = C + 口 tan中通過 列式計算，并將步驟2)中所得的修正數(shù)據(jù)代入下述公式中，得到該巖樣的抗剪強(qiáng)度內(nèi)聚力C 和內(nèi)摩擦角終的數(shù)值

[0037]其中，d為巖±圓柱樣直徑，I為巖±圓柱樣高度；
[003引 A OO及A TO為未裝巖樣時的夾角a = ai時，按步驟2)所計算出的修正值；
[0039] A (V及A V為未裝巖樣時的夾角a = a2時，按步驟2)所計算出的修正值；
[0040] 即得到巖±圓柱樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。
[0041 ] 步驟2)中，計算夾角a為50°、55°、60°、65°及70°時對應(yīng)的修正正應(yīng)力Ao與修正剪 應(yīng)力At的值。
[0042] 步驟4)和步驟6)中，通過千斤頂壓頭對巖±圓柱樣施加荷載時，千斤頂壓頭W 0.02KN/S的速率向下施加荷載，直到巖樣剛好被剪壞。
[0043] 步驟5)中，第二次所裝巖樣不采用新巖樣，而采用將第一次剪切掉的巖樣通過膠 粘合后的巖樣。
[0044] 本發(fā)明提供的一種測定巖±圓柱樣抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的裝置及測定方法，解決了現(xiàn)有 裝置不能測定圓柱體巖±的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，也不能同時對±樣來進(jìn)行測試的缺陷，通過兩 次測試，即可直接計算出巖±的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，操作簡單，測試過程快速省時，為工程實踐 提供了便利。
【附圖說明】
[0045] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
[0046] 圖1為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047] 圖2為本發(fā)明裝置承壓面的示意圖；
[004引圖3為本發(fā)明裝置薄板的示意圖；
[0049] 圖4為本發(fā)明裝置上半圓形凹槽和下半圓凹槽的示意圖；
[0050] 圖5為本發(fā)明方法步驟4)裝樣后第一次剪切的受力圖；
[0051 ]圖6為本發(fā)明方法步驟6)裝樣后第二次剪切的受力圖。
【具體實施方式】 [0化2] 實施例一
[0053] 如圖1-4所示，一種測定巖±圓柱樣抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的裝置，
[0054] 它包括水平底座13,水平底座13的上水平面上設(shè)置有多個滾軸12;
[0055] 多個滾軸12上放置有巖±圓柱樣剪切組件；
[0056] 巖±圓柱樣剪切組件中，刻有角度刻度盤3的上半圓形凹槽4通過緊固螺栓14固定 安裝于承壓面2下方，承壓面2上設(shè)有與角度刻度相配合的指示箭頭，下半圓凹槽6與上半圓 形凹槽4拼接組合形成一個圓柱體，圓柱體的中部形成放置巖±圓柱樣的裝樣槽7,裝樣槽7 內(nèi)放置有至少一個試樣套8,試樣套8由兩個半圓形套體拼接組成，下半圓凹槽6與上半圓形 凹槽4的拼接處形成齒合縫5;下半圓凹槽6底部沿圓周方向開設(shè)有多個與上半圓形凹槽4上 的角度刻度相配合的安裝孔9,剪切盒10通過帶螺栓的薄板11及安裝孔9固定在下半圓凹槽 6上；
[0057] 巖±圓柱樣剪切組件的剪切盒10放置在水平底座13的多個滾軸12上；
[005引承壓面2上設(shè)置有千斤頂壓頭1。
[0059] 試樣套8的數(shù)量為多個，活動套接于裝樣槽7內(nèi)。
[0060] 水平底座13的左端與剪切盒10的左端平齊，水平底座13的右端與下半圓凹槽6的 外圈在同一豎直面上。
[0061] 實施例二
[0062] 上述裝置的安裝過程如下：
[0063] 先將承壓面2與上半圓形凹槽4按預(yù)先設(shè)計好的角度(上半圓形凹槽和下半圓凹槽 拼接時齒合縫5與水平底座的底邊所成夾角a,50°含a含70°，根據(jù)指示箭頭所指角度調(diào)整）， 通過緊固螺栓14連在一起，然后根據(jù)上半圓形凹槽4設(shè)計好的角度，將下半圓凹槽6和剪切 盒10轉(zhuǎn)動到相應(yīng)的角度，使之與上半圓形凹槽4吻合；
[0064] 接著將下半圓凹槽6和剪切盒10通過通過帶螺栓的薄板11及安裝孔9連接固定在 一起；
[0065] 進(jìn)行巖±圓柱樣剪切試驗時，
[0066] 將準(zhǔn)備好的巖樣放入下半凹槽中6,如果巖樣的直徑較小，可W通過增加不同直徑 鋼套8的數(shù)量使巖樣和鋼套8整體可W和下半圓凹槽6剛好接觸在一起；
[0067] 將上半圓形凹槽4和承壓面2蓋在巖樣7和下半圓凹槽6組成的的整體之上；；巖± 圓柱樣剪切組件組裝完成，再將巖±圓柱樣剪切組件放置于滾軸12上，整個裝置組裝完成。