用于纯剪切试验的岩块试件，其本体的上端面设置有以本体的中心为圆心的第一圆环形凹槽，本体的下端面设置有以本体的中心为圆心的第二圆环形凹槽，第一圆环形凹槽的宽度及内圈直径与第二圆环形凹槽的宽度及内圈直径相同，第一圆环形凹槽底部与第二圆环形凹槽底部之间的间距H为10～40mm，第一圆环形凹槽将本体的上部段分割成位于中心部位的第一圆台和环绕第一圆台的第一环形体，第二圆环形凹槽将本体的下部段分割成位于中心部位的第二圆台和环绕第二圆台的第二环形体。岩石的纯剪切试验方法，是将被测岩石制作成上述用于纯剪切试验的岩块试件，然后将岩块试件放在岩石力学试验机的试验台上，通过对岩块试件加载压力使岩块试件发生纯剪切破坏。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】用于纯剪切试验的岩块试件，其本体的上端面设置有以本体的中心为圆心的第一圆环形凹槽，本体的下端面设置有以本体的中心为圆心的第二圆环形凹槽，第一圆环形凹槽的宽度及内圈直径与第二圆环形凹槽的宽度及内圈直径相同，第一圆环形凹槽底部与第二圆环形凹槽底部之间的间距H为10～40mm，第一圆环形凹槽将本体的上部段分割成位于中心部位的第一圆台和环绕第一圆台的第一环形体，第二圆环形凹槽将本体的下部段分割成位于中心部位的第二圆台和环绕第二圆台的第二环形体。岩石的纯剪切试验方法，是将被测岩石制作成上述用于纯剪切试验的岩块试件，然后将岩块试件放在岩石力学试验机的试验台上，通过对岩块试件加载压力使岩块试件发生纯剪切破坏。【专利说明】
本专利技术属于岩石剪切强度测试领域，特别涉及用于纯剪切试验的岩块试件及纯剪切试验方法。
技术介绍
岩石剪切强度是工程建设中的基础参数。目前用于测试岩石剪切强度的方法有直接剪切试验、三轴剪切试验、楔形剪切(或称为倾斜剪切)试验、单面剪切试验、双面剪切试验及冲孔剪切试验等。直接剪切试验、三轴剪切试验、楔形剪切试验等方法是最常应用的，但均无法实现真正的纯剪切(即被剪切面上仅有单一的剪应力)。单面剪切和双面剪切不仅对试验机要求高，只有专门的剪切试验机才能进行该试验，且仍难以实现真正的纯剪试验。冲孔剪切试验是在圆台形岩块试件顶面垫一个剪切板，在圆台形岩块试件底面放一个剪切圆环，通过对剪切板施加冲击力，使岩块试件发生剪切破坏。该方法存在以下问题:(1)在剪切过程中剪切板和剪切圆环与岩块试件的表面接触部位会存在较大的压缩应力集中区，从而导致剪切部位受压出现屈服破坏区，并且在冲剪过程中还易形成弯矩，整个应力状态复杂，不能确保破坏沿预定加载方向发展，保证剪切面的应力为纯剪切应力。(2)冲孔剪切试验在冲击过程中通常要求具有一定的冲击速率(通常大于7mm/s)，这使得对试验设备的性能要求较高，测试难度增大，普通试验机难以满足测试要求；即便试验设备能满足剪切所需的冲击速率，仍难确保形成有效剪切冲孔，因此该方法在岩石剪切试验中很难见到应用。因此，如何便捷、有效获得岩石的纯剪切强度，仍是目前试验测试和研究的难点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供用于纯剪切试验的新型岩块试件及纯剪切试验方法，以便在现有常规岩石力学试验机上便捷、有效地进行岩石的剪切强度测试，获得岩石的纯剪切强度。 本专利技术所述用于纯剪切试验的岩块试件，有以下两种，但它们属于一个总的构思。 1、第一种用于纯剪切试验的岩块试件 该用于纯剪切试验的岩块试件的本体为圆柱形或正四棱柱形，所述本体的上端面与下端面平行，本体的上端面设置有以本体的中心为圆心的第一圆环形凹槽，本体的下端面设置有以本体的中心为圆心的第二圆环形凹槽，第一圆环形凹槽的宽度及内圈直径与第二圆环形凹槽的宽度及内圈直径相同，第一圆环形凹槽底部与第二圆环形凹槽底部之间的间距Η为10mm?40mm,所述第一圆环形凹槽将本体的上部段分割成位于中心部位的第一圆台和环绕第一圆台的第一环形体，所述第二圆环形凹槽将本体的下部段分割成位于中心部位的第二圆台和环绕第二圆台的第二环形体，第一圆台与第二圆台的直径相同，第一圆台的端面和第一环形体的端面位于同一平面，第二圆台的端面和第二环形体的端面位于同一平面。所述第一圆台的端面与第二环形体的端面为被施力处或第二圆台的端面与第一环形体的端面为被施力处。 上述用于纯剪切试验的岩块试件，其第一圆环形凹槽底部与第二圆环形凹槽底部之间的间距Η优选20mm?30mm。 上述用于纯剪切试验的岩块试件，其第一圆台和第二圆台的直径d是圆柱形本体的直径D或正四棱柱形本体的边长L的1/4?1/2 ;第一圆环形凹槽和第二圆环形凹槽的宽度b为2mm?8mm,第一圆环形凹槽的深度比为10mm?40mm,第二圆环形凹槽的深度h2为 10mm ?40mm η 上述用于纯剪切试验的岩块试件，其第一圆环形凹槽和第二圆环形凹槽的宽度b优选3mm?5mm,第一圆环形凹槽的深度h优选20mm?30mm,第二圆环形凹槽的深度h2优选 20mm ?30mm。 2、第二种用于纯剪切试验的岩块试件 该用于纯剪切试验的岩块试件的本体为圆柱形或正四棱柱形，所述本体的上端面与下端面平行，所述本体的上端面设置有以本体的中心为圆心的第一圆环形凹槽，本体的下端面设置有以本体的中心为圆心的第二圆环形凹槽，第一圆环形凹槽的宽度及内圈直径与第二圆环形凹槽的宽度及内圈直径相同，第一圆环形凹槽底部与第二圆环形凹槽底部之间的间距Η为10mm?40mm，所述第一圆环形凹槽将本体的上部段分割成位于中心部位的第一圆台和环绕第一圆台的第一环形体，所述第二圆环形凹槽将本体的下部段分割成位于中心部位的第二圆台和环绕第二圆台的第二环形体，第一圆台与第二圆台的直径相同，第一圆台的端面高于第一环形体的端面，第二圆台的端面低于第二环形体的端面。所述第一圆台的端面与第二环形体的端面为被施力处。 上述用于纯剪切试验的岩块试件，其第一圆环形凹槽底部与第二圆环形凹槽底部之间的间距Η优选20mm?30mm。 上述用于纯剪切试验的岩块试件，其第一圆台和第二圆台的直径d是圆柱形本体的直径D或正四棱柱形本体的边长L的1/4?1/2 ;第一圆台的高度匕为10?40mm，第一圆台的端面与第一环形体的端面之间的间距h4不大于10mm ;第一圆环形凹槽和第二圆环形凹槽的宽度b为2mm?8mm。 上述用于纯剪切试验的岩块试件,其第一圆台的高度h3优选20mm?30mm,第一圆环形凹槽和第二圆环形凹槽的宽度b优选3mm?5mm。 本专利技术所述用于纯剪切试验的岩块试件的制作方法: 将从现场采集的岩块用岩石切割机或/和套钻加工成圆柱形本体或正四棱柱形本体，然后用磨平机，把圆柱形本体或正四棱柱形本体的上下端面按《工程岩体试验方法标准》中的岩石压缩试验试件端面加工精度要求进行加工，继后用套钻在圆柱形本体或正四棱柱形本体的上端面加工出以本体的中心为圆心的第一圆环形凹槽，在圆柱形本体或正四棱柱形本体的下端面加工出以本体的中心为圆心的第二圆环形凹槽，即形成第一种用于纯剪切试验的岩块试件。在第一种用于纯剪切试验的岩块试件的基础上用岩石切割机切除部分第一环形体和部分第二圆台，即形成第二种用于纯剪切试验的岩块试件。 本专利技术所述岩石的纯剪切试验方法，是将被测岩石制作成上述第一种用于纯剪切试验的岩块试件或第二种用于纯剪切试验的岩块试件，然后按下述操作进行试验。 1、使用第一种用于纯剪切试验的岩块试件时，操作如下: ①在岩石力学试验机的试验台上放置圆环形垫块，所述圆环形垫块的内环面直径小于岩块试件中第二环形体的内环面直径、大于岩块试件中第二圆台的直径，或所述圆环形垫块的内环面直径小于岩块试件中第一环形体的内环面直径、大于岩块试件中第一圆台的直径，所述圆环形垫块的外环面直径大于岩块试件本体的直径或边长； ②将岩块试件放置在圆环形垫块上，使岩块试件的中心线与圆环形垫块的中心线重合，第二环形体端面与圆环形垫块的端面接触，或第一环形体的端面与圆环形垫块的端面接触； ③在岩块试件中的第一圆台端面上放置圆台形垫块，或在岩块试件本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于纯剪切试验的岩块试件，该岩块试件的本体(1)为圆柱形或正四棱柱形，所述本体的上端面与下端面平行，其特征在于所述本体(1)的上端面设置有以本体的中心为圆心的第一圆环形凹槽(3)，本体(1)的下端面设置有以本体的中心为圆心的第二圆环形凹槽(5)，第一圆环形凹槽(3)的宽度及内圈直径与第二圆环形凹槽(5)的宽度及内圈直径相同，第一圆环形凹槽(3)底部与第二圆环形凹槽(5)底部之间的间距(H)为10mm～40mm，所述第一圆环形凹槽将本体的上部段分割成位于中心部位的第一圆台(2)和环绕第一圆台的第一环形体(4)，所述第二圆环形凹槽将本体的下部段分割成位于中心部位的第二圆台(6)和环绕第二圆台的第二环形体(7)，第一圆台(2)与第二圆台(6)的直径相同，第一圆台(2)的端面和第一环形体(4)的端面位于同一平面，第二圆台(6)的端面和第二环形体(7)的端面位于同一平面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘建锋，邓建辉，王璐，裴建良，向咏，李林芮，边宇，徐慧宁，周志威，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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