[发明专利]一种利用岩石三轴压缩仪进行岩石剪切试验的改进方法

权利要求书

1.一种利用岩石三轴压缩仪进行岩石剪切试验的改进方法，所采用的岩石三轴压缩仪剪切试验的组合模具包括千斤顶压头(1)、用于安装岩石试样(3)的压力室(2)，所述的千斤顶压头(1)的下部形状、尺寸与压力室(2)的圆柱型内腔相匹配，其特征在于：该组合模具还包括一对刚性台阶式圆柱形垫板(5)、一对柔性半圆柱垫板(6)，所述的柔性半圆柱垫板(6)的形状、尺寸与刚性台阶式圆柱形垫板(5)的台阶部分相匹配；所述的刚性台阶式圆柱形垫板(5)、柔性半圆柱垫板(6)的直径与岩石试样(3)的直径、压力室(2)的内径相等；

该组合模具及岩石试样(3)的安装方法为：

1)先后将一块刚性台阶式圆柱形垫板(5)、一块柔性半圆柱垫板(6)安放到压力室(2)的底部，二者形成下部圆柱型配合体；

2)将岩石试样(3)安放在下部圆柱型配合体的上面；

3)再将另一块柔性半圆柱垫板(6)、另一块刚性台阶式圆柱形垫板(5)构成的上部圆柱型配合体安放到岩石试样(3)的上面；

所述的一块柔性半圆柱垫板(6)位于岩石试样(3)左下面，所述的另一块柔性半圆柱垫板(6)位于岩石试样(3)右上面；

4)然后将千斤顶压头(1)的下部安放到上部圆柱型配合体上面的压力室(2)内；

对岩石试样抗剪强度进行测定的试验方法为：

1)分别测试刚性台阶式圆柱形垫板的弹性模量E₁、柔性半圆柱垫板弹性模量E₂；利用千斤顶压头(1)、压力室(2)，给岩石试样(3)施加预定的围压值，并使之稳定；

2)逐步施加轴压，并观察应变仪数值变化，确定破坏点和破坏时轴力大小，并记录破坏力大小F；

3)根据岩石试样(3)破坏时轴力大小，结合刚性台阶式圆柱形垫板(5)的弹性模量E₁、柔性半圆柱垫板(6)的弹性模量E₂，分别计算出两块刚性台阶式圆柱形垫板(5)对岩石试样(3)施加的压力F₁、F₄及两块柔性半圆柱垫板(6)对岩石试样(3)施加的压力F₂、F₃，进而确定岩石剪切面上的剪力△F大小；

其中：

F1=F4=E1E1+E2·F;]]>

F2=F3=E2E1+E2·F;]]>

ΔF=F1-F2=E1-E2E1+E2·F;]]>

式中：F₁——上部刚性台阶式圆柱形垫板5与岩石试样3之间的作用力大小，单位N；

F₂——右上部柔性半圆柱垫板6与岩石试样3之间的作用力大小，单位N；

F₃——左下部柔性半圆柱垫板6与岩石试样3之间的作用力大小，单位N；

F₄——下部刚性台阶式圆柱形垫板5与岩石试样3之间的作用力大小，单位N；

F——千斤顶压头1所施加的压力大小，单位N；

E₁——刚性台阶式圆柱形垫板5的弹性模量大小，单位GPa；

E₂——柔性半圆柱垫板6的弹性模量大小，单位GPa；

ΔF——剪切面上剪力大小，单位N；

4)根据剪切面上剪力与剪切面积的关系得到岩石的抗剪强度τ，其中：

τ=E1-E2(E1+E2)·D·h·F]]>

式中：τ——抗剪强度大小，单位Pa；

D——圆柱试样的直径大小，单位m；

h——圆柱试样的高度大小，单位m。

2.如权利要求1所述的一种利用岩石三轴压缩仪进行岩石剪切试验的改进方法，其特征在于：所述的刚性台阶式圆柱形垫板(5)的高度是柔性半圆柱垫板(6)高度的2倍。