专利名称：钻孔式岩体试样制备的直剪测试方法
技术领域：
本发明涉及科学试验，特别是一种钻孔式岩体试样制备的直剪测试方法。
背景技术：
在岩土工程设计与施工中，一般都需要进行测定岩体或其结构面的抗剪强度，根 据剪向应力τ与法向应力ο关系曲线，按照库伦表达式计算确定岩体抗剪强度参数摩擦 系数f与粘聚力C。钻孔式岩体试样制备与直剪测试系统是参照《水利水电工程岩石试验 规程》(SL264-2001)中岩体强度直剪试验进行设计，其试验的方法、边界条件要求以及计算 公式均满足要求。在各法向荷载作用下的法向应力σ和剪向应力τ计算，以及摩擦系数 f与粘聚力C计算见下式
ΓπPσ =—
Aτ = —
A
权利要求
一种钻孔式岩体试样制备的直剪测试方法，其特征是，首先采用爆破在山体(23)上开挖一个2m×2m试验平洞(15)，然后在试验平洞底板(20)上用钻机向下钻两个孔，一个孔为剪切孔(1)，另一个孔为试件孔(2)，两个孔中心在一条直线上，直线方向与工程受力方向一致，二孔相邻孔壁间距为5 10cm，试件孔为试验样品钻孔，保留岩芯在孔中，作为试样(3)，剪切孔取出岩芯作为安装剪向试验设备用，然后将两孔中间部分岩体切割联通，钻孔深度根据剪切面位置确定，为30cm 60cm，其中试件孔直径为70cm，岩芯即试验样品直径为60cm，岩芯与孔壁间隔为5cm；剪切孔直径为60cm钻孔，钻孔制件完成后，对试样(3)进行满足钢保护套(22)高度要求后，在试样(3)上安装钢保护套(22)，然后在钢保护套上部依次安装法向荷载系统直径为60cm的第二承压板(10b)、直径为50cm圆形滚珠排(11)、直径为50cm的第一承压板(10a)、法向千斤顶(6)、变接头(7)、传力柱(17)、钢垫板(18)，以及在钢垫板(18)与试验洞(15)顶之间浇筑混凝土(19)，再进行剪向荷载系统的安装，剪向荷载系统是由牛腿式钢板(9)、剪向千斤顶(8)、半球型反力钢座(14)构成，牛腿式钢板(9)与钢保护套(22)固定在一起，牛腿式钢板(9)与剪向千斤顶(8)相连，剪向千斤顶(8)上装有半球型反力钢座(14)，剪向千斤顶(8)和半球型反力钢座(14)置于下部的木垫板(13)上，保证法向荷载系统与剪向荷载系统的应力交汇于剪切面(21)中心，用油管(16)将法向千斤顶(6)与剪向千斤顶(8)连接到对应法向的位移表(12)与剪向的位移表(4)及油泵上，法向的位移表(12)有4个，竖向对称装在第二承压板(10b)周边上，剪向的位移表(4)有2个，经剪向表座(5)装在钢保护套(22)上两侧，安装剪向检测压力的位移表(4)与法向检测压力的位移表(12)后，即可进行现场岩体强度的直剪试验，试样的位移量经法向的位移表(12)与剪向的位移表(4)显示，以及对法向与剪向压力表的测读，实现对岩体试样的试验，从而完成试样的制备及直剪测试。
2.根据权利要求1所说的钻孔式岩体试样制备的直剪测试方法，其特征是，所说的剪 向千斤顶(8)呈水平装在牛腿式钢板(9)上，使剪向千斤顶(9)出力通过剪切面(21)中心， 半球型反力钢座(14)使剪向应力平行于不同倾角的剪切面。
3.根据权利要求1所说的钻孔式岩体试样制备的直剪测试方法，其特征是，所说的圆 形滚珠排(11)为平面360°任意移动，保障法向荷载系统稳定，减小剪切摩擦力。
4.根据权利要求1所说的钻孔式岩体试样制备的直剪测试方法，其特征是，所说的岩 体(23)，对于岩体软弱结构面采用钻孔式样品制备时，在距试件孔⑵中心20cm处平行钻 两个锚固孔，孔径16mm，孔深超过剪切面30cm，插入两根孔径为16mm的圆钢，在外部用卡具 将两根圆钢固定，避免钻机钻进时对剪切面(21)的扰动。
全文摘要
本发明涉及钻孔式岩体试样制备的直剪测试方法，可有效解决试验费用高、试验周期长、效率低，特别是克服试样样品制备时对石匠的依赖问题，方法是，首先采用爆破方法在山体开挖试验平洞，然后在试验平洞底板上用钻机向下钻两个孔，一个孔为剪切孔，另一个孔为试件孔，两个孔中心在一条直线上，直线方向与工程受力方向一致，试件孔为试验样品钻孔，保留岩芯在孔中，剪切孔取出岩芯作为安装剪向试验设备用，然后将两孔中间部分岩体切割联通，钻孔深度根据剪切面位置确定，钻孔制件完成后，在试样上安装钢保护套，在完成上述工作后分别安装法向与剪向加载设备，本发明方法简单、操作方便、费用低、省工省时、效率高，是现场岩体强度直剪试验上的创新。
文档编号E21B25/00GK101949288SQ20101025419
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者房敬年, 李运奎, 杜建中, 杨汉杰, 袁兆华, 谢瑛 申请人:黄河勘测规划设计有限公司