[实用新型]一种用于岩石抗剪强度测试的岩石试样

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于岩石抗剪强度测试的试样，属岩土工程技术领域。

背景技术

岩石的抗剪强度是评价岩体质量及指导工程支护设计的重要指标。研究岩石的抗剪强度及其测试方法具有重要的理论及工程应用价值。目前，测定岩石抗剪强度的方法主要包括直接剪切试验和楔形剪切试验两种。直接剪切试验和楔形剪切试验测试原理相同：在长方体试样的两个端面上施加恒定的法向应力，然后再沿着与法向应力垂直的方向施加剪切应力，试样破坏后得到岩石抗剪强度指标。岩石的抗剪强度与剪切面上的法向应力密切相关，剪切面上均匀受力和非均匀受力时岩石的抗剪强度是显著不同的。传统的测试方法中岩石试样破坏前，剪切面为平面状的，剪切面上的法向应力是均匀恒定的，因而采用传统的测试方法及试样进行试验，无法获取剪切面非均匀受力时岩石的抗剪强度。

发明内容

针对上述存在问题，本实用新型的目的在于提供一种用于岩石抗剪强度测试的岩石试样，可用于测试不同类型岩石在剪切面非均匀受力条件下的抗剪强度。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于岩石抗剪强度测试的岩石试样，所述的岩石试样是正六棱柱状岩石试样，在岩石试样的上端部及下端部对称开有尺寸相同的圆柱状凹槽。

上述用于岩石抗剪强度测试的岩石试样，所述岩石试样的边长a为高度H的0.2-0.6倍。

上述用于岩石抗剪强度测试的岩石试样，所述的圆柱状凹槽的直径d1为岩石试样边长a的0.2-0.5倍。

上述用于岩石抗剪强度测试的岩石试样，所述的圆柱状凹槽的高度h为岩石试样高度H的0.01-0.1倍。

本实用新型的有益效果是：将岩石试样设置成正六棱柱，正六棱柱上端面及下端面开有圆柱状凹槽，剪切力通过传立柱施加到上端面的凹槽上，由于下端面圆柱状凹槽的设置，试样将沿着两个凹槽之间的圆柱面发生剪切破坏，本实用新型将传统的平面状的剪切面变为圆柱状剪切面；六棱柱试样的六个侧面即为法向应力加载面，可对称施加三对法向应力，进而传递至试样内圆柱状剪切面上，当三对法向应力大小不同时，可实现圆柱状剪切面的非均匀受力。本实用新型所提供的岩石试样加工简便，结构合理，抗剪强度测试方法科学合理，操作过程简便易行，可用于测试不同类型岩石在剪切面非均匀受力条件下的抗剪强度。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是本实用新型的俯视图。

图3是本实用新型法向应力施加方式示意图。

图4是本实用新型剪切力施加方式示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种用于岩石抗剪强度测试的岩石试样，所述的岩石试样是正六棱柱状岩石试样1，在岩石试样1的上端部及下端部对称开有尺寸相同的圆柱状凹槽2。

本实用新型的岩石试样1的边长a为高度H的0.2-0.6倍，圆柱状凹槽2的直径d1为岩石试样1边长a的0.2-0.5倍，圆柱状凹槽2的高度h为岩石试样1高度H的0.01-0.1倍。

本实用新型的制作方法如下：

A．制作边长为40mm，高度为100mm的正六棱柱岩石试样1，岩石试样1采用大理岩加工制作；

B．在岩石试样1的上端面及下端面对称加工制作尺寸相同的圆柱状凹槽2，圆柱状凹槽2的直径为16mm，圆柱状凹槽2的高度为5mm。

本实用新型的测试过程如下：

A．在岩石试样1的第一加载面3和第二加载面4上对称施加第一法向应力σ1，在岩石试样1的第三加载面5和第四加载面6上对称施加第二法向应力σ2，在岩石试样1的第五加载面7和第六加载面8上对称施加第三法向应力σ3，如图3所示；

B．将传力柱9放置在岩石试样1上端部的圆柱状凹槽2内，传力柱9的中心线与圆柱状凹槽2的中心线重合；

C．在传力柱9上端部施加剪切力F，逐级增加剪切力F至岩石试样1破坏，记录试验过程中力、位移及时间等试验参数，如图4所示；

D．根据公式τ=Fmax/（π·d1·（H-2h））计算岩石的抗剪强度，其中τ为岩石的抗剪强度，π为圆周率，d1为圆柱状凹槽2的直径，H为岩石试样1的高度，h为圆柱状凹槽2的高度，Fmax为剪切力F的最大值。