[发明专利]一种岩石抗剪强度的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩石抗剪强度的测试方法，属岩土工程技术领域。

背景技术

岩石的抗剪强度是评价岩体质量及指导工程支护设计的重要指标。研究岩石的抗剪强度及其测试方法具有重要的理论及工程应用价值。目前，测定岩石抗剪强度的方法主要包括直接剪切试验和楔形剪切试验两种。直接剪切试验和楔形剪切试验测试原理相同：在长方体试样的两个端面上施加恒定的法向应力，然后再沿着与法向应力垂直的方向施加剪切应力，试样破坏后得到岩石抗剪强度指标。岩石的抗剪强度与剪切面上的法向应力密切相关，剪切面上均匀受力和非均匀受力时岩石的抗剪强度是显著不同的。传统的测试方法中岩石试样破坏前，剪切面上的法向应力是均匀恒定的，因而采用传统的测试方法及试样进行试验，无法获取剪切面非均匀受力时岩石的抗剪强度。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种岩石抗剪强度的测试方法，可用于测试不同类型岩石在剪切面非均匀受力条件下的抗剪强度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种岩石抗剪强度的测试方法包括以下步骤：

一．测试试样制作

A．制作正六棱柱岩石试样，在岩石试样的上端部及下端部对称开有尺寸相同的圆柱状凹槽；

二．抗剪强度试验

A．在岩石试样的第一加载面和第二加载面上对称施加第一法向应力σ1，在岩石试样的第三加载面和第四加载面上对称施加第二法向应力σ2，在岩石试样的第五加载面和第六加载面上对称施加第三法向应力σ3；

B．将传力柱放置在岩石试样上端部的圆柱状凹槽内，传力柱的中心线与圆柱状凹槽的中心线重合；

C．在传力柱上端部施加剪切力F，逐级增加剪切力F至岩石试样破坏，记录试验过程中力、位移及时间等试验参数；

D．根据公式τ=Fmax/（π·d1·（H-2h））计算岩石的抗剪强度，其中τ为岩石的抗剪强度，π为圆周率，d1为圆柱状凹槽的直径，H为岩石试样（1）的高度，h为圆柱状凹槽2的高度，Fmax为剪切力F的最大值。

上述岩石抗剪强度的测试方法，所述的岩石试样的边长a为高度H的0.2-0.6倍。

上述岩石抗剪强度的测试方法，所述的圆柱状凹槽的直径d1为岩石试样边长a的0.2-0.5倍。

上述岩石抗剪强度的测试方法，所述的圆柱状凹槽的高度h为岩石试样高度H的0.01-0.1倍。

上述岩石抗剪强度的测试方法，所述的传力柱的直径d2比圆柱状凹槽的直径d1小0.1mm-0.2mm。。

本发明的有益效果是：将岩石试样设置成正六棱柱，正六棱柱上端面及下端面开有圆柱状凹槽，剪切力通过传立柱施加到上端面的凹槽上，由于下端面圆柱状凹槽的设置，试样将沿着两个凹槽之间的圆柱面发生剪切破坏，本发明将传统的平面状的剪切面变为圆柱状剪切面；六棱柱试样的六个侧面即为法向应力加载面，可对称施加三对法向应力，进而传递至试样内圆柱状剪切面上，当三对法向应力大小不同时，可实现圆柱状剪切面的非均匀受力。本发明所提供的岩石试样加工简便，结构合理，抗剪强度测试方法科学合理，操作过程简便易行，可用于测试不同类型岩石在剪切面非均匀受力条件下的抗剪强度。

附图说明

图1是岩石试样的主视图。

图2是岩石试样的俯视图。

图3是法向应力施加方式示意图。

图4是剪切力施加方式示意图。

具体实施方式

一种岩石抗剪强度的测试方法，包括以下步骤：

一．测试试样制作，如图1和图2所示，

制作正六棱柱岩石试样1，在岩石试样1的上端部及下端部对称开有尺寸相同的圆柱状凹槽2；

二．抗剪强度试验

A．在岩石试样1的第一加载面3和第二加载面4上对称施加第一法向应力σ1，在岩石试样1的第三加载面5和第四加载面6上对称施加第二法向应力σ2，在岩石试样1的第五加载面7和第六加载面8上对称施加第三法向应力σ3，如图3所示；

B．将传力柱9放置在岩石试样1上端部的圆柱状凹槽2内，传力柱9的中心线与圆柱状凹槽2的中心线重合；

C．在传力柱9上端部施加剪切力F，逐级增加剪切力F至岩石试样1破坏，记录试验过程中力、位移及时间等试验参数，如图4所示；