用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件的制作方法
【專利摘要】用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其本體的上端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第一圓環(huán)形凹槽，本體的下端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第二圓環(huán)形凹槽，第一圓環(huán)形凹槽的寬度及內(nèi)圈直徑與第二圓環(huán)形凹槽的寬度及內(nèi)圈直徑相同，第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的間距H為10～40mm，第一圓環(huán)形凹槽將本體的上部段分割成位于中心部位的第一圓臺(tái)和環(huán)繞第一圓臺(tái)的第一環(huán)形體，第二圓環(huán)形凹槽將本體的下部段分割成位于中心部位的第二圓臺(tái)和環(huán)繞第二圓臺(tái)的第二環(huán)形體，第一圓臺(tái)的端面和第一環(huán)形體的端面位于同一平面，第二圓臺(tái)的端面和第二環(huán)形體的端面位于同一平面，或第一圓臺(tái)的端面高于第一環(huán)形體的端面，第二圓臺(tái)的端面低于第二環(huán)形體的端面。
【專利說(shuō)明】用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于巖石剪切強(qiáng)度測(cè)試領(lǐng)域，特別涉及用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件。

【背景技術(shù)】
[0002]巖石剪切強(qiáng)度是工程建設(shè)中的基礎(chǔ)參數(shù)。目前用于測(cè)試巖石剪切強(qiáng)度的方法有直接剪切試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn)、楔形剪切(或稱為傾斜剪切)試驗(yàn)、單面剪切試驗(yàn)、雙面剪切試驗(yàn)及沖孔剪切試驗(yàn)等。直接剪切試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn)、楔形剪切試驗(yàn)等方法是最常應(yīng)用的，但均無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的純剪切(即被剪切面上僅有單一的剪應(yīng)力)。單面剪切和雙面剪切不僅對(duì)試驗(yàn)機(jī)要求高，只有專門(mén)的剪切試驗(yàn)機(jī)才能進(jìn)行該試驗(yàn)，且仍難以實(shí)現(xiàn)真正的純剪試驗(yàn)。沖孔剪切試驗(yàn)是在圓臺(tái)形巖塊試件頂面墊一個(gè)剪切板，在圓臺(tái)形巖塊試件底面放一個(gè)剪切圓環(huán)，通過(guò)對(duì)剪切板施加沖擊力，使巖塊試件發(fā)生剪切破壞。該方法存在以下問(wèn)題:(I)在剪切過(guò)程中剪切板和剪切圓環(huán)與巖塊試件的表面接觸部位會(huì)存在較大的壓縮應(yīng)力集中區(qū)，從而導(dǎo)致剪切部位受壓出現(xiàn)屈服破壞區(qū)，并且在沖剪過(guò)程中還易形成彎矩，整個(gè)應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，不能確保破壞沿預(yù)定加載方向發(fā)展，保證剪切面的應(yīng)力為純剪切應(yīng)力。(2)沖孔剪切試驗(yàn)在沖擊過(guò)程中通常要求具有一定的沖擊速率(通常大于7mm/s)，這使得對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的性能要求較高，測(cè)試難度增大，普通試驗(yàn)機(jī)難以滿足測(cè)試要求；即便試驗(yàn)設(shè)備能滿足剪切所需的沖擊速率，仍難確保形成有效剪切沖孔，因此該方法在巖石剪切試驗(yàn)中很難見(jiàn)到應(yīng)用。因此，如何便捷、有效獲得巖石的純剪切強(qiáng)度，仍是目前試驗(yàn)測(cè)試和研究的難點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供用于純剪切試驗(yàn)的新型巖塊試件，以便在現(xiàn)有常規(guī)巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上便捷、有效地進(jìn)行巖石的剪切強(qiáng)度測(cè)試，獲得巖石的純剪切強(qiáng)度。
[0004]本實(shí)用新型所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，有以下兩種，但它們屬于一個(gè)總的構(gòu)思。
[0005]1、第一種用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件
[0006]該用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件的本體為圓柱形或正四棱柱形，所述本體的上端面與下端面平行，本體的上端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第一圓環(huán)形凹槽，本體的下端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第二圓環(huán)形凹槽，第一圓環(huán)形凹槽的寬度及內(nèi)圈直徑與第二圓環(huán)形凹槽的寬度及內(nèi)圈直徑相同，第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的間距H為1mm?40mm,所述第一圓環(huán)形凹槽將本體的上部段分割成位于中心部位的第一圓臺(tái)和環(huán)繞第一圓臺(tái)的第一環(huán)形體，所述第二圓環(huán)形凹槽將本體的下部段分割成位于中心部位的第二圓臺(tái)和環(huán)繞第二圓臺(tái)的第二環(huán)形體，第一圓臺(tái)與第二圓臺(tái)的直徑相同，第一圓臺(tái)的端面和第一環(huán)形體的端面位于同一平面，第二圓臺(tái)的端面和第二環(huán)形體的端面位于同一平面。所述第一圓臺(tái)的端面與第二環(huán)形體的端面為被施力處或第二圓臺(tái)的端面與第一環(huán)形體的端面為被施力處。
[0007]上述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的間距H優(yōu)選20mm?30mm。
[0008]上述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其第一圓臺(tái)和第二圓臺(tái)的直徑d是圓柱形本體的直徑D或正四棱柱形本體的邊長(zhǎng)L的1/4?1/2 ;第一圓環(huán)形凹槽和第二圓環(huán)形凹槽的寬度b為2mm?8mm,第一圓環(huán)形凹槽的深度Ii1為1mm?40mm,第二圓環(huán)形凹槽的深度h2為 10mm ?40mm η
[0009]上述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其第一圓環(huán)形凹槽和第二圓環(huán)形凹槽的寬度b優(yōu)選3mm?5mm,第一圓環(huán)形凹槽的深度Ii1優(yōu)選20mm?30mm,第二圓環(huán)形凹槽的深度h2優(yōu)選 20mm ?30mm。
[0010]2、第二種用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件
[0011]該用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件的本體為圓柱形或正四棱柱形，所述本體的上端面與下端面平行，所述本體的上端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第一圓環(huán)形凹槽，本體的下端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第二圓環(huán)形凹槽，第一圓環(huán)形凹槽的寬度及內(nèi)圈直徑與第二圓環(huán)形凹槽的寬度及內(nèi)圈直徑相同，第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的間距H為1mm?40mm，所述第一圓環(huán)形凹槽將本體的上部段分割成位于中心部位的第一圓臺(tái)和環(huán)繞第一圓臺(tái)的第一環(huán)形體，所述第二圓環(huán)形凹槽將本體的下部段分割成位于中心部位的第二圓臺(tái)和環(huán)繞第二圓臺(tái)的第二環(huán)形體，第一圓臺(tái)與第二圓臺(tái)的直徑相同，第一圓臺(tái)的端面高于第一環(huán)形體的端面，第二圓臺(tái)的端面低于第二環(huán)形體的端面。所述第一圓臺(tái)的端面與第二環(huán)形體的端面為被施力處。
[0012]上述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的間距H優(yōu)選20mm?30mm。
[0013]上述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其第一圓臺(tái)和第二圓臺(tái)的直徑d是圓柱形本體的直徑D或正四棱柱形本體的邊長(zhǎng)L的1/4?1/2 ;第一圓臺(tái)的高度匕為10?40mm，第一圓臺(tái)的端面與第一環(huán)形體的端面之間的間距h4不大于1mm ;第一圓環(huán)形凹槽和第二圓環(huán)形凹槽的寬度b為2mm?8mm。
[0014]上述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件,其第一圓臺(tái)的高度h3優(yōu)選20mm?30mm,第一圓環(huán)形凹槽和第二圓環(huán)形凹槽的寬度b優(yōu)選3mm?5mm。
[0015]本實(shí)用新型所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件的制作方法:
[0016]將從現(xiàn)場(chǎng)采集的巖塊用巖石切割機(jī)或/和套鉆加工成圓柱形本體或正四棱柱形本體，然后用磨平機(jī)，把圓柱形本體或正四棱柱形本體的上下端面按《工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的巖石壓縮試驗(yàn)試件端面加工精度要求進(jìn)行加工，繼后用套鉆在圓柱形本體或正四棱柱形本體的上端面加工出以本體的中心為圓心的第一圓環(huán)形凹槽，在圓柱形本體或正四棱柱形本體的下端面加工出以本體的中心為圓心的第二圓環(huán)形凹槽，即形成第一種用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件。在第一種用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件的基礎(chǔ)上用巖石切割機(jī)切除部分第一環(huán)形體和部分第二圓臺(tái)，即形成第二種用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件。
[0017]使用本實(shí)用新型所述第一種用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件或第二種用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件進(jìn)行純剪切試驗(yàn)的操作如下:
[0018]1、使用第一種用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件的操作
[0019]①在巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上放置圓環(huán)形墊塊，所述圓環(huán)形墊塊的內(nèi)環(huán)面直徑小于巖塊試件中第二環(huán)形體的內(nèi)環(huán)面直徑、大于巖塊試件中第二圓臺(tái)的直徑，或所述圓環(huán)形墊塊的內(nèi)環(huán)面直徑小于巖塊試件中第一環(huán)形體的內(nèi)環(huán)面直徑、大于巖塊試件中第一圓臺(tái)的直徑，所述圓環(huán)形墊塊的外環(huán)面直徑大于巖塊試件本體的直徑或邊長(zhǎng)；
[0020]②將巖塊試件放置在圓環(huán)形墊塊上，使巖塊試件的中心線與圓環(huán)形墊塊的中心線重合，第二環(huán)形體端面與圓環(huán)形墊塊的端面接觸，或第一環(huán)形體的端面與圓環(huán)形墊塊的端面接觸；
[0021 ] ③在巖塊試件中的第一圓臺(tái)端面上放置圓臺(tái)形墊塊，或在巖塊試件中的第二圓臺(tái)端面上放置圓臺(tái)形墊塊，所述圓臺(tái)形墊塊的直徑大于第一圓臺(tái)的直徑、小于第一環(huán)形體內(nèi)環(huán)面的直徑，或所述圓臺(tái)形墊塊的直徑大于第二圓臺(tái)的直徑、小于第二環(huán)形體的內(nèi)環(huán)面的直徑，圓臺(tái)形墊塊的中心線與巖塊試件的中心線重合；
[0022]④操作巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，通過(guò)圓臺(tái)形墊塊與圓環(huán)形墊塊對(duì)巖塊試件加載壓力，SP可使巖塊試件發(fā)生純剪切破壞。
[0023]2、使用第二種用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件的操作
[0024]①將巖塊試件放置在巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上，使巖塊試件中第二環(huán)形體端面與試驗(yàn)臺(tái)接觸；
[0025]②操作巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，通過(guò)巖塊試件中的第一圓臺(tái)端面和第二環(huán)形體端面對(duì)巖塊試件加載壓力，即可使巖塊試件發(fā)生純剪切破壞。
[0026]使用本實(shí)用新型所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件對(duì)巖石進(jìn)行剪切強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的圓環(huán)形部段承受純剪切力，巖塊試件的純剪切破壞發(fā)生在此處(見(jiàn)圖9)。
[0027]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0028]1、本實(shí)用新型所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件為新型試件，為巖石的剪切強(qiáng)度測(cè)試增加了試件類型。
[0029]2、使用本實(shí)用新型所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，可在現(xiàn)有常規(guī)巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上便捷、有效地進(jìn)行巖石的剪切強(qiáng)度測(cè)試，獲得巖石的純剪切強(qiáng)度，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的試驗(yàn)方法難以實(shí)現(xiàn)真正的純剪切及對(duì)測(cè)試設(shè)備具有特定要求的難題。
[0030]3、本實(shí)用新型所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工制作。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是本實(shí)用新型所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是圖1的一種俯視圖；
[0033]圖3是圖1的另一種俯視圖；
[0034]圖4是本實(shí)用新型所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5是圖4的一種俯視圖；
[0036]圖6是圖4的另一種俯視圖；
[0037]圖7是圖1所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件在巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上的安裝不意圖和加載圖；
[0038]圖8是圖4所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件在巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上的安裝不意圖和加載圖；
[0039]圖9是巖塊試件發(fā)生純剪切破壞的示意圖。
[0040]圖中，I一巖塊試件的本體，2—第一圓臺(tái)，3—第一圓環(huán)形凹槽，4一第一環(huán)形體，5—第二圓環(huán)形凹槽，6—第二圓臺(tái)，7—第二環(huán)形體，H—第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的間距，d—第一圓臺(tái)和第二圓臺(tái)的直徑，D —圓柱形本體的直徑，L一正四棱柱形本體的邊長(zhǎng)，h—第一圓環(huán)形凹槽的深度，h2—第二圓環(huán)形凹槽的深度，h3—第一圓臺(tái)的高度，h4—第一圓臺(tái)的端面與第一環(huán)形體的端面之間的間距，b—第一圓環(huán)形凹槽和第二圓環(huán)形凹槽的寬度。

【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件及用所述試件進(jìn)行純剪切試驗(yàn)作進(jìn)一步說(shuō)明。下述各實(shí)施例中，純剪切試驗(yàn)所用試驗(yàn)設(shè)備為MTS815 巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，加載速率可用 0.001mm/s>0.01mm/s、0.lmm/s、lmm/s、5mm/s、7mm/
So
[0042]實(shí)施例1
[0043]本實(shí)施例中，用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件如圖1、圖2所示，其本體I為圓柱形，所述本體的上端面與下端面平行，本體I的上端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第一圓環(huán)形凹槽3，本體I的下端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第二圓環(huán)形凹槽5，所述第一圓環(huán)形凹槽將本體的上部段分割成位于中心部位的第一圓臺(tái)2和環(huán)繞第一圓臺(tái)的第一環(huán)形體4，所述第二圓環(huán)形凹槽將本體的下部段分割成位于中心部位的第二圓臺(tái)6和環(huán)繞第二圓臺(tái)的第二環(huán)形體7，第一圓臺(tái)2的端面和第一環(huán)形體4的端面位于同一平面，第二圓臺(tái)6的端面和第二環(huán)形體7的端面位于同一平面。試件各部分的尺寸如下:
[0044]本體I的直徑D為50mm，第一圓環(huán)形凹槽3的寬度=第二圓環(huán)形凹槽5的寬度=2mm,第一圓環(huán)形凹槽3的深度Ii1 =第二圓環(huán)形凹槽5的深度h2 = 10mm,第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的間距H = 1mm,第一圓臺(tái)2的直徑=第二圓臺(tái)6的直徑=25mm(第一圓臺(tái)2的直徑也是第一圓環(huán)形凹槽3的內(nèi)圈直徑,第二圓臺(tái)6的直徑也是第二圓環(huán)形凹槽7的內(nèi)圈直徑)。
[0045]用上述試件進(jìn)行純剪切試驗(yàn)操作如下:
[0046]①在巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上放置圓環(huán)形墊塊9，所述圓環(huán)形墊塊的內(nèi)環(huán)面直徑為27mm,外環(huán)面直徑為55mm ；
[0047]②將巖塊試件放置在圓環(huán)形墊塊9上，使巖塊試件的中心線與圓環(huán)形墊塊9的中心線重合，第二環(huán)形體7端面與圓環(huán)形墊塊9的端面接觸(見(jiàn)圖7);
[0048]③在巖塊試件中的第一圓臺(tái)2端面上放置圓臺(tái)形墊塊8，所述圓臺(tái)形墊塊8的直徑為27mm,圓臺(tái)形墊塊8的中心線與巖塊試件的中心線重合(見(jiàn)圖7)；
[0049]④操作巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī),通過(guò)圓臺(tái)形墊塊8與圓環(huán)形墊塊9對(duì)巖塊試件加載壓力(見(jiàn)圖7)，即可使巖塊試件發(fā)生純剪切破壞(見(jiàn)圖9)，加載速率為0.001mm/s，所加最大載荷為 F = 1kN0
[0050]從圖7可以看出，第一圓臺(tái)2的端面與第二環(huán)形體7的端面為被施力處，被測(cè)巖石的純剪切應(yīng)力(強(qiáng)度)的計(jì)算方法如下:
F10 X 1000.V
[0051]r = ^— =-- = 12-MPa

；τ?.Υ.3, 1415926 25 >； 1irr.'
[0052]實(shí)施例2
[0053]本實(shí)施例中，用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件如圖1、圖2所示，與實(shí)施例1不同之處是試件各部分的尺寸。本實(shí)施例中，試件各部分的尺寸如下:
[0054]本體I的直徑D為90mm，第一圓環(huán)形凹槽3的寬度=第二圓環(huán)形凹槽5的寬度=3mm,第一圓環(huán)形凹槽3的深度Ii1 =第二圓環(huán)形凹槽5的深度h2 = 20mm,第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的間距H = 20mm,第一圓臺(tái)2的直徑=第二圓臺(tái)6的直徑=38mm0
[0055]用上述試件進(jìn)行純剪切試驗(yàn)操作如下:
[0056]①在巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上放置圓環(huán)形墊塊9，所述圓環(huán)形墊塊的內(nèi)環(huán)面直徑為41mm,外環(huán)面直徑為95mm ；
[0057]②將巖塊試件放置在圓環(huán)形墊塊9上，使巖塊試件的中心線與圓環(huán)形墊塊9的中心線重合，第二環(huán)形體7端面與圓環(huán)形墊塊9的端面接觸(見(jiàn)圖7);
[0058]③在巖塊試件中的第一圓臺(tái)2端面上放置圓臺(tái)形墊塊8，所述圓臺(tái)形墊塊(8)的直徑為41_，圓臺(tái)形墊塊8的中心線與巖塊試件的中心線重合(見(jiàn)圖7)；
[0059]④操作巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī),通過(guò)圓臺(tái)形墊塊8與圓環(huán)形墊塊9對(duì)巖塊試件加載壓力(見(jiàn)圖7)，加載速率為0.0lmm/s，所加最大載荷為F = 35kN,即可使巖塊試件發(fā)生純剪切破壞(見(jiàn)圖9)。
[0060]從圖7可以看出，第一圓臺(tái)2的端面與第二環(huán)形體7的端面為被施力處，被測(cè)巖石的純剪切應(yīng)力(強(qiáng)度)的計(jì)算方法如下:
F 35 η 1000.V「00611 r = -=-- = I 4.6 6 MPa

允.〒 3, 1415926:< 33:<:0nr
[0062]實(shí)施例3
[0063]本實(shí)施例中，用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件如圖1、圖3所示，與實(shí)施例1不同之處是:本體I為正四棱柱形及試件各部分的尺寸。本實(shí)施例中，試件各部分的尺寸如下:
[0064]本體I的邊長(zhǎng)L為120mm，第一圓環(huán)形凹槽3的寬度=第二圓環(huán)形凹槽5的寬度=8mm,第一圓環(huán)形凹槽3的深度Ii1 = 25mm,第二圓環(huán)形凹槽5的深度h2 = 30mm,第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的間距H = 30mm,第一圓臺(tái)2的直徑=第二圓臺(tái)6的直徑=30mm。
[0065]用上述試件進(jìn)行純剪切試驗(yàn)操作如下:
[0066]①在巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上放置圓環(huán)形墊塊9，所述圓環(huán)形墊塊的內(nèi)環(huán)面直徑為38mm,外環(huán)面直徑為180mm ；
[0067]②將巖塊試件放置在圓環(huán)形墊塊9上，使巖塊試件的中心線與圓環(huán)形墊塊9的中心線重合，第二環(huán)形體7端面與圓環(huán)形墊塊9的端面接觸(見(jiàn)圖7);
[0068]③在巖塊試件中的第一圓臺(tái)2端面上放置圓臺(tái)形墊塊8，所述圓臺(tái)形墊塊(8)的直徑為38_，圓臺(tái)形墊塊8的中心線與巖塊試件的中心線重合(見(jiàn)圖7)；
[0069]④操作巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī),通過(guò)圓臺(tái)形墊塊8與圓環(huán)形墊塊9對(duì)巖塊試件加載(見(jiàn)圖7)，即可使巖塊試件發(fā)生純剪切破壞(見(jiàn)圖9)，加載速率為0.lmm/s,所加最大載荷為F=37kN。
[0070]從圖7可以看出，第一圓臺(tái)2的端面與第二環(huán)形體7的端面為被施力處，被測(cè)巖石的純剪切應(yīng)力(強(qiáng)度)的計(jì)算方法如下:
-37 X 1000 Y
[0071]r =.................::........:.........=-——-~——--r =13 —C.9MPa:~α-' 5, 141592ο χ 30 '< 30nr:
[0072]實(shí)施例4
[0073]本實(shí)施例中，用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件如圖4、圖5所示，其本體I為圓柱形，所述本體的上端面與下端面平行，本體I的上端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第一圓環(huán)形凹槽3，本體I的下端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第二圓環(huán)形凹槽5，所述第一圓環(huán)形凹槽將本體的上部段分割成位于中心部位的第一圓臺(tái)2和環(huán)繞第一圓臺(tái)的第一環(huán)形體4，所述第二圓環(huán)形凹槽將本體的下部段分割成位于中心部位的第二圓臺(tái)6和環(huán)繞第二圓臺(tái)的第二環(huán)形體7，第一圓臺(tái)2的端面高于第一環(huán)形體4的端面，第二圓臺(tái)6的端面低于第二環(huán)形體7的端面。試件各部分的尺寸如下:
[0074]本體I的直徑為100mm，第一圓環(huán)形凹槽3的寬度=第二圓環(huán)形凹槽5的寬度=5mm,第一圓臺(tái)2的直徑=第二圓臺(tái)6的直徑=50mm,第一圓臺(tái)的高度h3為40mm,第一圓臺(tái)的端面與第一環(huán)形體的端面之間的間距比為5mm，第二圓環(huán)形凹槽5的深度h2 = 35mm，第二圓臺(tái)的高度為25mm，第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的間距H = 40mm。
[0075]用上述試件進(jìn)行純剪切試驗(yàn)操作如下:
[0076]①將巖塊試件放置在巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上，使巖塊試件中第二環(huán)形體7端面與試驗(yàn)臺(tái)接觸(見(jiàn)圖8)；
[0077]②操作巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，通過(guò)巖塊試件中的第一圓臺(tái)2端面和第二環(huán)形體7端面對(duì)巖塊試件加載壓力(見(jiàn)圖8)，即可使巖塊試件發(fā)生純剪切破壞，加載速率為5mm/s，所加最大載荷為F = 75kN。
[0078]從圖8可以看出，第一圓臺(tái)2的端面與第二環(huán)形體7的端面為被施力處，被測(cè)巖石的純剪切應(yīng)力(強(qiáng)度)的計(jì)算方法如下::5 - 10003'
「00791 Γ = -=-— 11 XLP3,

—TtL: 3.1415926 χ 50.< 40nr.*
[0080]實(shí)施例5
[0081]本實(shí)施例中，用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件如圖4、圖6所示，與實(shí)施例1不同之處是:本體I為正四棱柱形及試件各部分的尺寸。本實(shí)施例中，試件各部分的尺寸如下:
[0082]本體I的邊長(zhǎng)為80mm，第一圓環(huán)形凹槽3的寬度=第二圓環(huán)形凹槽5的寬度=3mm,第一圓臺(tái)2的直徑=第二圓臺(tái)6的直徑=38mm,第一圓臺(tái)的高度h3為16mm,第一圓臺(tái)的端面與第一環(huán)形體的端面之間的間距比為6mm，第二圓環(huán)形凹槽5的深度h2 = 40mm，第二圓臺(tái)的高度為20mm，第一圓環(huán)形凹槽底部與第二圓環(huán)形凹槽底部之間的間距H = 25mm,
[0083]用上述試件進(jìn)行純剪切試驗(yàn)操作如下:
[0084]①將巖塊試件放置在巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上，使巖塊試件中第二環(huán)形體7端面與試驗(yàn)臺(tái)接觸(見(jiàn)圖8)；
[0085]②操作巖石力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，通過(guò)巖塊試件中的第一圓臺(tái)2端面和第二環(huán)形體7端面對(duì)巖塊試件加載壓力(見(jiàn)圖8)，即可使巖塊試件發(fā)生純剪切破壞，加載速率為7mm/s，所加最大載荷為F = 40kN。
[0086]從圖8可以看出，第一圓臺(tái)2的端面與第二環(huán)形體7的端面為被施力處，被測(cè)巖石的純剪切應(yīng)力(強(qiáng)度)的計(jì)算方法如下:
「 ?~40 +>-: 1000Λ., I ” m
[0087]r = -^=-T=UJMPa

m.: ,3, 14159二 6 χ 2 S:< 二 Sm*
【權(quán)利要求】
1.一種用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，該巖塊試件的本體(I)為圓柱形或正四棱柱形，所述本體的上端面與下端面平行，其特征在于所述本體(I)的上端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第一圓環(huán)形凹槽(3)，本體(I)的下端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第二圓環(huán)形凹槽(5)，第一圓環(huán)形凹槽(3)的寬度及內(nèi)圈直徑與第二圓環(huán)形凹槽(5)的寬度及內(nèi)圈直徑相同，第一圓環(huán)形凹槽⑶底部與第二圓環(huán)形凹槽(5)底部之間的間距⑶為1mm?40mm，所述第一圓環(huán)形凹槽將本體的上部段分割成位于中心部位的第一圓臺(tái)(2)和環(huán)繞第一圓臺(tái)的第一環(huán)形體(4)，所述第二圓環(huán)形凹槽將本體的下部段分割成位于中心部位的第二圓臺(tái)(6)和環(huán)繞第二圓臺(tái)的第二環(huán)形體(7)，第一圓臺(tái)(2)與第二圓臺(tái)(6)的直徑相同，第一圓臺(tái)(2)的端面和第一環(huán)形體(4)的端面位于同一平面，第二圓臺(tái)￠)的端面和第二環(huán)形體(7)的端面位于同一平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其特征在于第一圓環(huán)形凹槽(3)底部與第二圓環(huán)形凹槽(5)底部之間的間距(H)為20mm?30mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其特征在于第一圓臺(tái)(2)和第二圓臺(tái)(6)的直徑(d)是圓柱形本體的直徑(D)或正四棱柱形本體的邊長(zhǎng)(L)的1/4?1/2 ;第一圓環(huán)形凹槽(3)和第二圓環(huán)形凹槽(5)的寬度(b)為2mm?8mm,第一圓環(huán)形凹槽⑶的深度Oi1)為1mm?40mm,第二圓環(huán)形凹槽(5)的深度(h2)為1mm?40mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其特征在于第一圓環(huán)形凹槽(3)和第二圓環(huán)形凹槽(5)的寬度(b)為3mm?5mm,第一圓環(huán)形凹槽(3)的深度Oi1)為20mm?30mm,第二圓環(huán)形凹槽(5)的深度(h2)為20mm?30mm。
5.一種用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，該巖塊試件的本體(I)為圓柱形或正四棱柱形，所述本體的上端面與下端面平行，其特征在于所述本體(I)的上端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第一圓環(huán)形凹槽(3)，本體(I)的下端面設(shè)置有以本體的中心為圓心的第二圓環(huán)形凹槽(5)，第一圓環(huán)形凹槽(3)的寬度及內(nèi)圈直徑與第二圓環(huán)形凹槽(5)的寬度及內(nèi)圈直徑相同，第一圓環(huán)形凹槽⑶底部與第二圓環(huán)形凹槽(5)底部之間的間距⑶為1mm?40mm，所述第一圓環(huán)形凹槽將本體的上部段分割成位于中心部位的第一圓臺(tái)(2)和環(huán)繞第一圓臺(tái)的第一環(huán)形體(4)，所述第二圓環(huán)形凹槽將本體的下部段分割成位于中心部位的第二圓臺(tái)(6)和環(huán)繞第二圓臺(tái)的第二環(huán)形體(7)，第一圓臺(tái)(2)與第二圓臺(tái)(6)的直徑相同，第一圓臺(tái)(2)的端面高于第一環(huán)形體(4)的端面，第二圓臺(tái)(6)的端面低于第二環(huán)形體(7)的端面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其特征在于第一圓環(huán)形凹槽(3)底部與第二圓環(huán)形凹槽(5)底部之間的間距(H) 20mm?30mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其特征在于第一圓臺(tái)(2)和第二圓臺(tái)出)的直徑(d)是圓柱形本體的直徑(D)或正四棱柱形本體的邊長(zhǎng)(L)的1/4?1/2,第一圓臺(tái)的高度(h3)為10?40mm,第一圓臺(tái)的端面與第一環(huán)形體(4)的端面之間的間距(h4)不大于1mm;第一圓環(huán)形凹槽(3)和第二圓環(huán)形凹槽(5)的寬度(b)為2mm?8mm η
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述用于純剪切試驗(yàn)的巖塊試件，其特征在于第一圓臺(tái)的高度(h3)為20mm?30mm,第一圓環(huán)形凹槽(3)和第二圓環(huán)形凹槽(5)的寬度(b)為3mm?5mm。
【文檔編號(hào)】G01N3/02GK204086003SQ201420584754
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】劉建鋒, 王璐, 邊宇, 向詠, 李林芮, 周志威, 卓越 申請(qǐng)人:四川大學(xué)