一、实验目的

(1)实验观察、了解岩石剪切过程中的变形、破坏特征；

(2)通过该实验掌握岩石直剪实验方法，学会利用直剪实验获取岩石的抗剪强度，以及内聚力、内摩擦角的方法。

二、实验仪器设备

1、设备

游标卡尺（精度0.01mm）

  岩石直剪仪（精度等级0.1）

2.技术指标

1）法向最大载荷：1200KN，行程100mm；

2）剪切最大载荷：600KN，行程100mm；

3）岩样尺寸：Ф25mm×50mm，50mm×50mm×50mm，100mm×100mm×50mm。

3.原理

对试样施加不同大小的法向力，采用平推法施加剪切力，直至试样破坏，从而得到试样的剪切强度，并根据摩尔库伦准则计算内摩擦角和内聚力。

4.功能

      1）模拟地层压力条件，测定标准柱塞试样或立方体试样的岩石本体抗剪强度以及层理面、裂缝面等弱面结构的抗剪强度。

      2）岩石力学参数（内聚力和内摩擦角）

三、岩样加工要求

岩样尺寸通常为：Ф25mm×50mm，50mm×50mm×50mm，100mm×100mm×50mm。试件在整个高度上，直径误差不超过0.3mm；需保证两端面平整，两端面的不平行度，最大不超过0.05mm；试件端面垂直于试件轴，最大偏差不超过0.25度。

四、操作步骤

4.1 放置岩样

      将岩样固定在直剪仪凹槽位置，如图1所示。

图1 岩样固定方式

4.2打开操作系统

   1）双击桌面，出现如图2所示登录界面，输入密码确定后，点击文件选择“岩石直剪.TAC”，如图3所示。打开文件后，出现试验助手界面，如图4所示。

图2 试验助手界面

图3 试验助手文件选择界面

图4 试验助手界面

     2）点击试验助手控制面板上的按钮和，分别打开“活塞控制面板”和“调整外保护”，如图5和图6所示

图5 控制面板界面

图6内保护界面

     3）双击图标，选择文件，并打开“剪切.TAC”，如图7所示。打开文件后，出现静力试验软件界面，如图8所示。

图7静力试验文件选择界面

图8静力试验软件界面

4.3参数录入

     点击“静力试验软件4.1”控制面板上的“试样参数”，出现“定义试样参数”面板，如图9所示。先后添加试样组名称和试样名称，选择试样类型，并输入试样尺寸参数，求解参数选择最大力（KN），完成后点“确定”进行保存。

图9 试样参数选择界面

4.4传感器位移、载荷清零操作

     1）依次点击“活塞控制面板”上的“低压”和“高压”，将液压源打开；

     2）将外保护的Load1和Load2数值清零；

     3）使用中Disp2控制，使法向压头靠近岩样。在靠近后，换成Load2控制，调整Load2数值，及为所加的法向载荷。

4.5启动试验

      1）切换到“静力试验软件”面板，选择先前定义的试样组名称以及试样编号，点击面板上的“启动试验“按钮；

      2）选择“载荷—时间图”，观察载荷随时间变化规律，当岩石承受的载荷到达峰值后，观察岩石破坏情况，如图10所示；

      3）实验结束后，点击“停止试验”，并点击“活塞控制面板”上的，将压头移开试样表面，取出试样。

图10 岩样剪切应力应变曲线

4.6关闭系统

      1）关闭试验助手；

      2）依次点击“活塞控制面板”上的“低压”和“关闭”，将液压源关闭；

      3）关闭试验助手；

      4）关闭电脑及电源。

五、注意事项

1）实验中若液压源失去控制，立即按下紧急制动按钮，确保人员安全；

2）提升和放下活塞杆时注意速度不能太快；

3）制样时应保证岩样上下面平整且与轴向垂直；

4）安装剪切盒子杆时注意保持平衡，避免砸伤；

5）实验开始前确定岩样位于轴向活塞杆的正下方。

六、实验结果整理

  1）根据实验数据绘制岩石剪切曲线

  2）计算岩样的剪切强度，岩石力学参数（内聚力、内摩擦角）

七、实验报告编写

实验结束后，认真独立撰写实验报告，实验报告应包括以下内容：

1）实验目的

2）主要实验仪器

3）实验步骤

4）原始数据及实验数据的整理、分析

5）对本实验的认识、意见和建议

八、思考题

直剪实验结果的影响因素有哪些？