[发明专利]一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置及测定方法

摘要

一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，它包括水平底座，水平底座的上水平面上设置有多个滚轴；多个滚轴上放置有岩土圆柱样剪切组件；岩土圆柱样剪切组件中，刻有角度刻度盘的上半圆形凹槽通过紧固螺栓固定安装于承压面下方。本发明提供的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置及测定方法，解决了现有装置不能测定圆柱体岩土的抗剪强度指标，也不能同时对土样来进行测试的缺陷，通过两次测试，即可直接计算出岩土的抗剪强度指标，操作简单，测试过程快速省时，为工程实践提供了便利。

主权项

1.一种利用测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置测定岩土圆柱样抗剪强度指标的方法，所述测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置包括水平底座(13)，水平底座(13)的上水平面上设置有多个滚轴(12)；多个滚轴(12)上放置有岩土圆柱样剪切组件；岩土圆柱样剪切组件中，刻有角度刻度盘(3)的上半圆形凹槽(4)通过紧固螺栓(14)固定安装于承压面(2)下方，承压面(2)上设有与角度刻度相配合的指示箭头，下半圆凹槽(6)与上半圆形凹槽(4)拼接组合形成一个圆柱体，圆柱体的中部形成放置岩土圆柱样的装样槽(7)，装样槽(7)内放置有至少一个试样套(8)，试样套(8)由两个半圆形套体拼接组成，下半圆凹槽(6)与上半圆形凹槽(4)的拼接处形成齿合缝(5)；下半圆凹槽(6)底部沿圆周方向开设有多个与上半圆形凹槽(4)上的角度刻度相配合的安装孔(9)，剪切盒(10)通过带螺栓的薄板(11)及安装孔(9)固定在下半圆凹槽(6)上；岩土圆柱样剪切组件的剪切盒(10)放置在水平底座(13)的多个滚轴(12)上；承压面(2)上设置有千斤顶压头(1)；其特征在于该方法包括以下步骤：1)整理岩土圆柱样；2)计算未放置岩土圆柱样时，上半圆形凹槽(4)和下半圆凹槽(6)拼接时齿合缝(5)与水平底座(13)的底边所成夹角a，50°≤a≤70°时，当夹角a为上述数值范围内任一值时对应的修正正应力△σ与修正剪应力△τ的值，修正正应力△σ＝Fcos a/dl修正剪应力△τ＝Fsin a/dl其中，d为岩土圆柱样直径，l为岩土圆柱样高度，F为千斤顶施加在岩土圆柱样上的压力值；得到上述装置在不加岩土圆柱样，夹角a在不同角度下压力的修正值数据；3)第一次装样：将岩土圆柱样放入试样套(8)中，将上半圆形凹槽(4)和下半圆凹槽(6)拼接固定，使上半圆形凹槽(4)和下半圆凹槽(6)拼接时齿合缝(5)与水平底座(13)的底边所成夹角a1，50°≤a1≤70°；4)第一次剪切：通过千斤顶压头(1)对岩土圆柱样施加荷载，直至岩土圆柱样刚好被剪坏，记下此时的压力值F1，此时正应力剪应力其中，d为岩土圆柱样直径，l为岩土圆柱样高度，F1为岩土圆柱样第一次刚好被剪坏时的压力值；5)第二次装样：将装样槽(7)中已剪坏的岩土圆柱样及试样套(8)取下，向装样槽(7)中装入另一个与步骤3)使用的岩土圆柱样同一批次的岩土圆柱样及装置配套使用的试样套(8)，再调整上半圆形凹槽(4)和下半圆凹槽(6)位置，将上半圆形凹槽(4)和下半圆凹槽(6)拼接固定，使上半圆形凹槽(4)和下半圆凹槽(6)拼接时齿合缝(5)与水平底座(13)的底边所成夹角a2，50°≤a2≤70°，a1≠a2；6)第二次剪切：通过千斤顶压头(1)对岩土圆柱样施加荷载，直至岩土圆柱样刚好被剪坏，记下此时的压力值F2，此时正应力剪应力其中，d为岩土圆柱样直径，l为岩土圆柱样高度，F2为岩土圆柱样第二次刚好被剪坏时的压力值；7)分析整理所得实验数据，根据库伦定律的抗剪强度公式通过列式计算,并将步骤2)中所得的修正数据代入下述公式中，得到该岩土圆柱样的抗剪强度内聚力c和内摩擦角的数值其中，d为岩土圆柱样直径，l为岩土圆柱样高度；Δσ0及Δτ0为未装岩土圆柱样时的夹角a＝a1时，按步骤2)所计算出的修正值；及为未装岩土圆柱样时的夹角a＝a2时，按步骤2)所计算出的修正值；即得到岩土圆柱样的抗剪强度指标。