[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

说明书

技术领域

本发明涉及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。

背景技术

岩土的抗剪强度指标测定方法有许多，常用的有直剪仪(剪切盒)压剪试验(单面 剪)，立方体试件单面剪试验，试件端部受压双面剪试验，角模压剪试验(变角剪切试验)等。 这些测试方法均采用立方体试件，无法测定圆柱体岩土的抗剪强度指标，而实际工程中的 钻探取样都是圆柱体，且大多数室内岩石试验系统均采用圆柱形试件，如RMT-150C岩石力 学试验系统，法国TOPINDUSTRIE公司岩石三轴流变仪等。在进行岩石试验数据分析时，经 常需要将各种试验测得的数据进行比较分析，若以常规立方体剪切试验数据与其它岩石力 学试验仪器所获的圆柱形试件试验数据进行比对分析，其由于试件大小、规格的不统一，显 然会造成不可忽视的误差。另外，对于一些层状、片状类岩体，其力学指标受控于其片理特 征，为准确分析该类岩体的破坏特征，经常需要获得其不同片理角度下的剪切强度参数，而 传统常规的试验仪器和方法均不能方便、经济、准确的获得。

现有的岩土抗剪强度指标测定方法具有如下几点不足之处：

(1)试验试件均采用立方体试样，需要专门制取，且数据无法直接用于与其他试验 仪器所获试验数据的比较分析；

(2)剪切破坏时剪切缝不能唯一确定，导致理论计算值和实际值有较大偏差；

(3)对于一些有特殊要求的剪切试验，如测定不同片理角度下的岩石抗剪强度试 验，需要先制取筛选大量符合条件的岩样，耗时耗力；

(4)岩样无法重复利用，采用多个岩样测定时难免存在较大离散型。

基于此，需要设计既简单经济而又能较快获得不同片理角度岩样抗剪强度指标的 抗剪强度指标的装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供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，可以解决现有装置测定不同片理角度下的剪切强度参数中的缺陷，无需 进行大量岩样制取筛选，高效简易，既能大幅度降低试验成本，又能提高试验结果的准确 性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种测定不同片理角度岩样 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样剪切组件；

岩样剪切组件中，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，承压面上设有与角度刻度相配合的指示箭头，下半圆凹槽与上半圆形凹槽拼接组 合形成一个圆柱体，圆柱体的中部形成放置岩样的装样槽，装样槽内放置有至少一个试样 套，试样套由两个半圆形套体拼接组成，下半圆凹槽与上半圆形凹槽的拼接处形成齿合缝； 下半圆凹槽底部沿圆周方向开设有多个与上半圆形凹槽上的角度刻度相配合的安装孔，剪 切盒通过带螺栓的薄板及安装孔固定在下半圆凹槽上；

岩样剪切组件的剪切盒放置在水平底座的多个滚轴上；

承压面上设置有千斤顶压头。

试样套的数量为多个，活动套接于装样槽内。

水平底座的左端与剪切盒的左端平齐，水平底座的右端与下半圆凹槽的外圈在同 一竖直面上。

一种采用上述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：将岩样放入装样槽中，将上半圆形凹槽和下半圆凹槽拼接固定，使 上半圆形凹槽和下半圆凹槽拼接时齿合缝与水平底座的底边所成夹角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；