性半圆 柱垫板的弹性模量E2'，分别计算出刚性半圆柱垫板对岩石试样施加的压力Fl'、F4'及 柔性半圆柱垫板对岩石试样施加的压力F2'、F3'，进而确定岩石剪切面上的剪力AF ' 大小； 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 ^。
[0017] 所述的一对刚性半圆柱垫板、一对柔性半圆柱垫板的高度、直径与所述的一对圆 柱形垫板的高度、直径相等为佳。
[0018] 本发明一种利用岩石三轴压缩仪进行岩石剪切试验的改进方法，由于两种模块 (垫板）的刚度不同，根据材料的变形量与所受外力、自身刚度、尺寸规格之间的关系，结合 试验过程中岩石与模块(垫板）的变形协调，反算岩石试样受到来自不同模块(垫板）的作用 力大小，得到剪切面两侧的剪力差值，进而得到岩石的三维抗剪强度，通过绘制抗剪强度与 围压的关系曲线，得到岩石的强度参数。
[0019] 本发明一种利用岩石三轴压缩仪进行岩石剪切试验的改进方法，在具体试验过程 中，只需要增加一套压头垫板装置，即可完成岩石三轴仪对岩石的三轴抗压试验和抗剪试 验的集成，丰富了试验仪器的功能，有效提高了装置的性价比。
[0020] 采用三轴仪进行剪切实验，获得的数据更加准确、可靠。相比于直剪仪和倾斜压膜 机，本发明方法避免了岩石试样与实验装置的摩擦，减小了实验装置带来的系统误差；本发 明方法采用的专用组合模具传承了岩石三轴压缩实验的优点，通过压力室向岩石试样提供 了一个稳定的围压，轴压加载速率由电脑控制，因此可以更加稳定，数据采集也更为精细； 通过三轴仪的伺服加载系统，可以获取岩石剪切破坏后的剪切破坏曲线。
【附图说明】
[0021] 图1为现有的岩石三轴压缩试验图； 图2为本发明第一种改进组合模具下的三轴剪切试验图； 图3为本发明第一种改进组合模具下三轴剪切试验采用的组合模块图； 图4是本发明第一种改进组合模具下的三轴剪切试验岩石试样受力示意图； 图5为本发明第二种改进组合模具下的三轴剪切试验图； 图6为本发明第二种改进组合模具下三轴剪切试验采用的组合模块图； 图7是本发明第二种改进组合模具下的三轴剪切试验岩石试样受力示意图。
[0022] 附图标记为：1-千斤顶压头，2-压力室，3-岩石试样，4-圆柱形垫板(改进前使 用的)，5_刚性台阶式圆柱形垫板(第一种改进方法)，6_柔性半圆柱垫板(第一种改进方 法)，5'-刚性半圆柱垫板(第二种改进方法)，6 柔性半圆柱垫板(第二种改进方法)。
【具体实施方式】
[0023] 为进一步描述本发明，下面结合附图对本发明一种利用岩石三轴压缩仪进行岩石 剪切试验的改进方法作进一步详细描述。
[0024] 由图1所示的现有的岩石三轴压缩试验图看出，将第一块圆柱形垫板4、岩石试样 3、第二块圆柱形垫板4自下而上放入压力室2中，将千斤顶压头1的下部安放到第二块圆 柱形垫板4的上面之压力室2内进行施压。
[0025] 由图2所示的本发明第一种改进组合模具下的三轴剪切试验图并结合图3、图4看 出，本发明一种利用岩石三轴压缩仪进行岩石剪切试验的第一种改进方法为： 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。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；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。
[0026] 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。
[0027] 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E 2，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 加的压力匕及两块柔性半圆柱垫板6对岩石试样3施加的压力F 2、F3，进而确定岩石剪 切面上的剪力Λ F大小； 其中：
式中：f--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 ; S.:-一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 ; 一一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 ; 一一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-一千斤顶压头1所施加的压力大小，单位N ; A-一刚性台阶式圆柱形垫板5的弹性模量大小，单位GPa ; ^一一柔性半圆柱垫板6的弹性模量大小，单位GPa ; Ifi一一剪切面上剪力大小，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：
式中戍一一抗剪强度大小，单位Pa ; I---圆柱试样的直径大小，单位m ; 1一一圆柱试样的高度大小，单位m。
[0028] 由图5所示的本发明第二种改进组合模具下的三轴剪切试验图并结合图6、图7看 出，本发明一种利用岩石三轴压缩仪进行岩石剪切试验的第二种改进方法为： 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、一对圆柱形垫板4、 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，所述的一对圆柱形垫板4的形状、尺寸也与压力室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半圆柱垫板5 '、一对柔性半圆柱垫板6 '，所述 的一对刚性半圆柱垫板5 '、一对柔性半圆柱垫板6 '的高度、直径相等；所述的一对刚性 半圆柱垫板5 '、一对柔性半圆柱垫板6 '的高度、直径与所述的一对圆柱形垫板4的高 度、直径相等。
[0029] 该组合模具及岩石试样3的安装方法为： 1)将一块圆柱形垫板4安放到到压力室2的底部； 2) 将一块刚性半圆柱垫板5 '、一块柔性半圆柱垫板6 '组合成下部圆柱型配合体安 放到1)步骤所述圆柱形垫板4的上面； 3) 将岩石试样3安放到2)步奏所述下部圆柱型配合体的上面； 4) 再将另一块刚性半圆柱垫板5 '、另一块柔性半圆柱垫板6 '构成的上部圆柱型配 合体安放到岩石试样3的上面，接着将另一块圆柱形垫板4安放到所述上部圆柱型配合体 的上面； 所述的一块刚性半圆柱垫板5 '位于岩石试样3的左上面，另一块刚性半圆柱垫板 5 '位于岩石试样3的右下面；所述的一块柔性半圆柱垫板6 '位于岩石试样3的右上面， 所述