一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置。
【背景技术】
[0002] 随着科技的进步，岩土的抗剪强度指标测定方法也逐渐增多，常用的有直剪仪(剪 切盒)压剪试验(单面剪），立方体试件单面剪试验，试件端部受压双面剪试验，角模压剪试 验(变角剪切试验)等，这些试验测试的试样都是正方体，不能测定圆柱体岩土的抗剪强度 指标，也不能对土样来进行测试。如何既简单经济而又能较快获得圆柱体岩土的抗剪强度 指标是本实用新型的初衷。众所周知粘聚力c和内摩擦角f反映了岩土抗剪强度的大小，是 岩土非常重要的力学性质指标。
[0003] 常用的试验方法(直剪仪(剪切盒)压剪试验(单面剪），立方体试件单面剪试验，试 件端部受压双面剪试验，角模压剪试验(变角剪切试验））均存在以下缺陷：
[0004] 1、采用正方体试样。而工程实际中钻探取样都是圆柱体试样。
[0005 ] 2、仅能对岩样进行测试，不能同时对土样也进行测试。
[0006] 3、最终剪切时，剪切缝不唯一确定，导致理论值和实际值有较大偏差。
[0007] 4、使用剪切的试样都是同一规格，且剪切角度范围较为狭小。
【发明内容】
[0008] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装 置，解决了现有装置不能测定圆柱体岩土的抗剪强度指标，也不能同时对土样来进行测试 的缺陷，通过两次测试，即可直接计算出岩土的抗剪强度指标，操作简单，测试过程快速省 时，为工程实践提供了便利。
[0009] 为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:一种测定岩土圆柱样抗 剪强度指标的装置，
[0010] 它包括水平底座，水平底座的上水平面上设置有多个滚轴；
[0011] 多个滚轴上放置有岩土圆柱样剪切组件；
[0012] 岩土圆柱样剪切组件中，刻有角度刻度盘的上半圆形凹槽通过紧固螺栓固定安装 于承压面下方，承压面上设有与角度刻度相配合的指示箭头，下半圆凹槽与上半圆形凹槽 拼接组合形成一个圆柱体，圆柱体的中部形成放置岩土圆柱样的装样槽，装样槽内放置有 至少一个试样套，试样套由两个半圆形套体拼接组成，下半圆凹槽与上半圆形凹槽的拼接 处形成齿合缝;下半圆凹槽底部沿圆周方向开设有多个与上半圆形凹槽上的角度刻度相配 合的安装孔，剪切盒通过带螺栓的薄板及安装孔固定在下半圆凹槽上；
[0013] 岩土圆柱样剪切组件的剪切盒放置在水平底座的多个滚轴上；
[0014]承压面上设置有千斤顶压头。
[0015]试样套的数量为多个，活动套接于装样槽内。
[0016]水平底座的左端与剪切盒的左端平齐，水平底座的右端与下半圆凹槽的外圈在同 一竖直面上。
[0017] 一种利用上述装置测定岩土圆柱样抗剪强度指标的方法，该方法包括以下步骤：
[0018] 1)整理岩土圆柱样；
[0019] 2)计算未放置岩土圆柱样时，上半圆形凹槽和下半圆凹槽拼接时齿合缝与水平底 座的底边所成夹角a，50° < a < 70°时，当夹角a为上述数值范围内任一值时对应的修正正应 力Λσ与修正剪应力Λτ的值，
[0020] 修正正应力Ao=Fcos a/dl
[0021] 修正剪应力Ai=Fsin a/dl
[0022]其中，d为岩土圆柱样直径，1为岩土圆柱样高度，
[0023]得到上述装置在不加岩土圆柱样，夹角a在不同角度下压力的修正值数据；
[0024] 3)第一次装样:将岩土圆柱样放入装样槽中，将上半圆形凹槽和下半圆凹槽拼接 固定，使上半圆形凹槽和下半圆凹槽拼接时齿合缝与水平底座的底边所成夹角ai，50° < ai <70° ；
[0025] 4)第一次剪切:通过千斤顶压头对岩土圆柱样施加荷载，直至岩土圆柱样刚好被 剪坏，记下此时的压力值Fi，此时
[0028]其中，d为岩土圆柱样直径，1为岩土圆柱样高度；
[0029] 5)第二次装样:将装样槽中已剪坏的岩土圆柱样取下，向装样槽中装入另一个与 步骤3)使用的岩土圆柱样同一批次的岩土圆柱样，再调整上半圆形凹槽和下半圆凹槽位 置，将上半圆形凹槽和下半圆凹槽拼接固定，使上半圆形凹槽和下半圆凹槽拼接时齿合缝 与水平底座的底边所成夹角a2,50° < a2 < 70°，&1#2;
[0030] 6)第二次剪切:通过千斤顶压头对岩土圆柱样施加荷载，直至岩土圆柱样刚好被 剪坏，记下此时的压力值F2，此时
[0033]其中，d为岩土圆柱样直径，1为岩土圆柱样高度；
[0034] 7)分析整理所得实验数据，根据库伦定律的抗剪强度公式r = C + σ tan p通过 列式计算，并将步骤2)中所得的修正数据代入下述公式中，得到该岩样的抗剪强度内聚力c 和内摩擦角f的数值
[0037]其中，d为岩土圆柱样直径，1为岩土圆柱样高度；
[0038] Δ σ〇及Δ τ〇为未装岩样时的夹角a = ai时，按步骤2)所计算出的修正值；
[0039] Δ σ'。及Δ τ'。为未装岩样时的夹角a = a2时，按步骤2)所计算出的修正值；
[0040] 即得到岩土圆柱样的抗剪强度指标。
[0041 ] 步骤2)中，计算夹角a为50°、55°、60°、65°及70°时对应的修正正应力Λσ与修正剪 应力Λτ的值。
[0042]步骤4)和步骤6)中，通过千斤顶压头对岩土圆柱样施加荷载时，千斤顶压头以 0.02KN/S的速率向下施加荷载，直到岩样刚好被剪坏。
[0043]步骤5)中，第二次所装岩样不采用新岩样，而采用将第一次剪切掉的岩样通过胶 粘合后的岩样。
[0044] 本实用新型提供的一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，解决了现有装置不 能测定圆柱体岩土的抗剪强度指标，也不能同时对土样来进行测试的缺陷，通过两次测试， 即可直接计算出岩土的抗剪强度指标，操作简单，测试过程快速省时，为工程实践提供了便 利。
【附图说明】
[0045] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
[0046]图1为本实用新型装置结构不意图；
[0047] 图2为本实用新型装置承压面的示意图；
[0048] 图3为本实用新型装置薄板的示意图；
[0049] 图4为本实用新型装置上半圆形凹槽和下半圆凹槽的示意图；
[0050] 图5为本实用新型方法步骤4)装样后第一次剪切的受力图；
[0051 ]图6为本实用新型方法步骤6)装样后第二次剪切的受力图。
【具体实施方式】 [0052] 实施例一
[0053]如图1-4所示，一种测定岩土圆柱样抗剪强度指标的装置，
[0054] 它包括水平底座13,水平底座13的上水平面上设置有多个滚轴12;
[0055]多个滚轴12上放置有岩土圆柱样剪切组件；
[0056]岩土圆柱样剪切组件中，刻有角度刻度盘3的上半圆形凹槽4通过紧固螺栓14固定 安装于承压面2下方，承压面2上设有与角度刻度相配合的指示箭头，下半圆凹槽6与上半圆 形凹槽4拼接组合形成一个圆柱体，圆柱体的中部形成放置岩土圆柱样的装样槽7,装样槽7 内放置有至少一个试样套8,试样套8由两个半圆形套体拼接组成，下半圆凹槽6与上