[實用新型]一種用于巖石抗剪強度測試的巖石試樣

有效

• 申請號: 201721282417.7
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN207197895U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 徐榮超;李日運;董金玉;李幻;賈景超
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司41109
• 代理人: 王曉麗

技術領域

本實用新型涉及一種用于巖石抗剪強度測試的試樣，屬巖土工程技術領域。

背景技術

巖石的抗剪強度是評價巖體質量及指導工程支護設計的重要指標。研究巖石的抗剪強度及其測試方法具有重要的理論及工程應用價值。目前，測定巖石抗剪強度的方法主要包括直接剪切試驗和楔形剪切試驗兩種。直接剪切試驗和楔形剪切試驗測試原理相同：在長方體試樣的兩個端面上施加恒定的法向應力，然后再沿著與法向應力垂直的方向施加剪切應力，試樣破壞后得到巖石抗剪強度指標。巖石的抗剪強度與剪切面上的法向應力密切相關，剪切面上均勻受力和非均勻受力時巖石的抗剪強度是顯著不同的。傳統的測試方法中巖石試樣破壞前，剪切面為平面狀的，剪切面上的法向應力是均勻恒定的，因而采用傳統的測試方法及試樣進行試驗，無法獲取剪切面非均勻受力時巖石的抗剪強度。

發明內容

針對上述存在問題，本實用新型的目的在于提供一種用于巖石抗剪強度測試的巖石試樣，可用于測試不同類型巖石在剪切面非均勻受力條件下的抗剪強度。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種用于巖石抗剪強度測試的巖石試樣，所述的巖石試樣是正六棱柱狀巖石試樣，在巖石試樣的上端部及下端部對稱開有尺寸相同的圓柱狀凹槽。

上述用于巖石抗剪強度測試的巖石試樣，所述巖石試樣的邊長a為高度H的0.2-0.6倍。

上述用于巖石抗剪強度測試的巖石試樣，所述的圓柱狀凹槽的直徑d1為巖石試樣邊長a的0.2-0.5倍。

上述用于巖石抗剪強度測試的巖石試樣，所述的圓柱狀凹槽的高度h為巖石試樣高度H的0.01-0.1倍。

本實用新型的有益效果是：將巖石試樣設置成正六棱柱，正六棱柱上端面及下端面開有圓柱狀凹槽，剪切力通過傳立柱施加到上端面的凹槽上，由于下端面圓柱狀凹槽的設置，試樣將沿著兩個凹槽之間的圓柱面發生剪切破壞，本實用新型將傳統的平面狀的剪切面變為圓柱狀剪切面；六棱柱試樣的六個側面即為法向應力加載面，可對稱施加三對法向應力，進而傳遞至試樣內圓柱狀剪切面上，當三對法向應力大小不同時，可實現圓柱狀剪切面的非均勻受力。本實用新型所提供的巖石試樣加工簡便，結構合理，抗剪強度測試方法科學合理，操作過程簡便易行，可用于測試不同類型巖石在剪切面非均勻受力條件下的抗剪強度。

附圖說明

圖1是本實用新型的主視圖。

圖2是本實用新型的俯視圖。

圖3是本實用新型法向應力施加方式示意圖。

圖4是本實用新型剪切力施加方式示意圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，一種用于巖石抗剪強度測試的巖石試樣，所述的巖石試樣是正六棱柱狀巖石試樣1，在巖石試樣1的上端部及下端部對稱開有尺寸相同的圓柱狀凹槽2。

本實用新型的巖石試樣1的邊長a為高度H的0.2-0.6倍，圓柱狀凹槽2的直徑d1為巖石試樣1邊長a的0.2-0.5倍，圓柱狀凹槽2的高度h為巖石試樣1高度H的0.01-0.1倍。

本實用新型的制作方法如下：

A．制作邊長為40mm，高度為100mm的正六棱柱巖石試樣1，巖石試樣1采用大理巖加工制作；

B．在巖石試樣1的上端面及下端面對稱加工制作尺寸相同的圓柱狀凹槽2，圓柱狀凹槽2的直徑為16mm，圓柱狀凹槽2的高度為5mm。

本實用新型的測試過程如下：

A．在巖石試樣1的第一加載面3和第二加載面4上對稱施加第一法向應力σ1，在巖石試樣1的第三加載面5和第四加載面6上對稱施加第二法向應力σ2，在巖石試樣1的第五加載面7和第六加載面8上對稱施加第三法向應力σ3，如圖3所示；

B．將傳力柱9放置在巖石試樣1上端部的圓柱狀凹槽2內，傳力柱9的中心線與圓柱狀凹槽2的中心線重合；

C．在傳力柱9上端部施加剪切力F，逐級增加剪切力F至巖石試樣1破壞，記錄試驗過程中力、位移及時間等試驗參數，如圖4所示；

D．根據公式τ=Fmax/（π·d1·（H-2h））計算巖石的抗剪強度，其中τ為巖石的抗剪強度，π為圓周率，d1為圓柱狀凹槽2的直徑，H為巖石試樣1的高度，h為圓柱狀凹槽2的高度，Fmax為剪切力F的最大值。