巖石三軸剪切強度試驗－濟南普業(yè)巖石三軸儀

        （一）目的與意義
    測定在有限側(cè)壓條件下，巖石根據(jù)強度及變形特征，并借助三軸實驗，結(jié)合抗拉，抗壓實驗結(jié)果，確定巖石的極限應力圓包絡線（強度包絡線）。
        （二）定義  是指巖石在三向應力作用下，抵抗破壞的能力。
    巖石三軸試驗是將巖石樣品放在三向應力狀態(tài)下的壓力室內(nèi)，測其強度和變形，通過試驗可確定巖石的強度包絡線，并計算出內(nèi)聚力c和內(nèi)摩擦系數(shù)。
        （三）基本原理
    巖石室內(nèi)三軸實驗是在三向應力狀態(tài)下測定和研究巖石試件強度及變形特征的一種室內(nèi)實驗。本實驗是在δ=δ3＜δ1條件下進行的，即為常規(guī)三軸實驗。

（一） 設(shè)備與材料
1． 實驗設(shè)備：（1）巖石三軸應力實驗機（巖石三軸儀）；（2）壓力室；（3）油泵；（4）巖石取芯機；（5）巖石切割機；（6）巖石磨平機
2． 實驗材料：（1）液壓油；（2）游標卡尺；（3）乳膠膜；（4）三角尺；（5）量角器；（6）活扳子；（7）螺絲刀；（8）記號筆；
（9）鉗子；（10）記錄紙；（11）標準巖石樣品50×100mm；（12）膠布；（13）電筆。

 三軸試驗：1、真三軸：σ1>σ2>σ3；
                 2、假三軸（常規(guī)三軸）：σ1>σ2＝σ3，等圍壓。

      巖石三軸試驗機（巖石三軸儀）是在普通壓力機上裝配成符合技術(shù)要求的三軸壓力室，壓力室必須有保持側(cè)壓力穩(wěn)定的穩(wěn)壓裝置。

（二） 試驗步驟
1． 三軸試驗樣品數(shù)量不少于5塊，不同圍壓1塊；
加工精度，測量試件尺寸：
1）尺寸：（1）圓柱體試件直徑Φ48~54mm，高100mm；

               （2）試件直徑與高度，或邊長之比為1：2.00~2.50。

2）精度：（1）、兩端面的平行度最大誤差不超過0.05mm；
               （2）、在試件整個高度上，直徑誤差不超過0.3mm；
               （3）、端面應垂直試件軸，最大偏差不超過0.25度。

2 ．測量好試件尺寸后，用耐油橡膠或乳膠質(zhì)保護套，能有效防止油液與樣品接觸。然后放入壓力室內(nèi)，打開排氣閥，蓋上壓帽，擰緊，向壓力室注油，直至油液達到預定位置。排靜壓力室空氣，關(guān)閉排氣閥。（如在三軸條件下測其變形，同試驗二變形試驗）。

3．側(cè)壓力（圍壓）的選擇，應考慮下列條件：
           ①最小側(cè)壓力的選擇，應根據(jù)工程實際情況，并考慮測向壓力裝置的精度；
           ②選定的側(cè)壓力需使求出的莫爾包絡線能明顯的反映出所需要的應力區(qū)間；
           ③適當照顧包絡線的各個階段。
          我們選擇側(cè)壓力5、10、15、20、25MPa。

4．試驗開始，以每秒0.05MPa的加荷速率施加側(cè)向壓力和軸向壓力，待到加至預定壓力值時，使其保持穩(wěn)定，然后再以每秒0.8－1.0MPa的加荷速率施加軸向荷載，直至試件破壞，記錄破壞時的最大軸向荷載及側(cè)向壓力值。

5．試驗結(jié)束后，取出試樣進行描述，量出最大主應力作用面和破壞面之間的夾角。

（三）資料整理：
      目前國內(nèi)外對于三軸試驗成果整理的方法不太統(tǒng)一，國際巖石力學學會和現(xiàn)場標準化委員會在巖石力學試驗建議方法中曾對資料整理作出規(guī)定?？紤]到和國際標準化的一致性，采用國際巖石力學學會的建議方法，用下列方法整理資料：

1、 按下式計算不同側(cè)向壓力下的軸向應力：σ1=P/A×10（5-1）
式中：σ1——不同側(cè)壓力下的應力值  MPa；
           P——破壞時的最大軸向荷載  N或kN；
           A——試件橫截面積  cm²。

2、根據(jù)軸向應力σ1和側(cè)向應力σ3求出巖石的c,φ值，以1/2(σ1-σ3)為縱坐標，以1/2(σ1+σ3)為橫坐標。將各測點繪在直角坐標圖上，然后用圖解法或最小2乘法，確定繪出最佳關(guān)系曲線，在最佳關(guān)系曲線上選定若干點，以每一個點的1/2(σ1+σ3)為圓心，以1/2(σ1-σ3)為半徑，在τ-σ坐標圖上繪制應力圓，作應力圓的包絡線。據(jù)此，確定它們c,φ值。


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