[发明专利]一种测定不同片理角度岩样抗剪强度指标的装置及测定方法

权利要求书

1.一种测定不同片理角度岩样抗剪强度指标的装置，其特征在于：

它包括水平底座(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)上放置有岩样剪切组件；

岩样剪切组件中，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)。

2.根据权利要求1所述的一种测定岩样抗剪强度指标的装置，其特征在于：试样套(8) 的数量为多个，活动套接于装样槽(7)内。

3.根据权利要求1所述的一种测定岩样抗剪强度指标的装置，其特征在于：水平底座 (13)的左端与剪切盒(10)的左端平齐，水平底座(13)的右端与下半圆凹槽(6)的外圈在同 一竖直面上。

4.一种采用上述权利要求1-3中任一项所述的装置进行岩样抗剪强度指标测定的方 法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1)选定待测岩样：选择特定片理角度的岩样；

2)第一次装样：将岩样放入装样槽(7)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°，得到第一剪切面；

3)第一次剪切：通过千斤顶压头(1)对岩样施加荷载，直至岩样刚好被剪坏，记下此时 的压力值F₁，获得第一次剪切破坏时最大荷载F₁；

4)岩样胶结：取出经步骤2)破坏的岩样，在其破坏面上均匀涂抹胶结物质，压合后使其 接触面基本无空隙，两端面保存平整，侧面光滑，尽可能将岩样恢复到破坏前状态，放置一 定时间待其接触面胶结物质固结；

5)第二次装样：向装置的装样槽(7)中装入经步骤3)胶结后的岩样，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，得到第二剪切面；

6)岩样第二次剪切：通过千斤顶压头(1)对岩样施加荷载，直至岩样刚好被剪坏，记下 此时的压力值F₂，获得第二次剪切破坏时最大荷载F₂；

7)计算该特定片理角度岩样的剪切强度指标：通过对加载力的正交分解，依据库伦定 律的抗剪强度公式通过列式计算，得到该片理角度下岩样的粘聚力c和内 摩擦角

即计算得到该特定片理角度岩样的剪切强度指标。