煤和岩石物理力学性质测定方法第11部分：煤和岩石抗剪强度测定方法

煤和岩石物理力学性质测定方法第11部分：煤和岩石抗剪强度测定方法

国家标准 GB/T23561.11一2010 煤和岩石物理力学性质测定方法 第11部分:煤和岩石抗剪强度测定方法 Methodsfordeterminingthephysiealandmechanieal propertiesofcoalandrock art11.NMethotsfordeterminingshearstrengthfcolandrek 2010-09-26发布 2011-02-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管理委员会国家标准
GB/T23561.11一2010 前 言 GB/T23561《煤和岩石物理力学性质测定方法》按部分发布,分为16个部分 -第1部分:采样一般规定; 第2部分;煤和岩石真密度测定方法 第3部分:煤和岩石块体密度测定方法 第4部分;煤和岩石孔隙率计算方法; 第5部分;煤和岩石吸水性测定方法 第6部分;煤和岩石含水率测定方法; 第 单轴抗压强度测定及软化系数计算方法; 三三轴强度及变形参数测定方法; 第 部分;煤和岩石抗拉强度测定方法; 部分;煤和岩石抗剪强度测定方法; 第 12部分;煤的坚固性系数测定方法 13部分;煤和岩石点载荷强度指数测定方法; 第 第 部分:岩石膨胀率测定方法; 第15部分;岩石膨胀应力测定方法 第 16部分;岩石耐崩解性指数测定方法 本部分是GB/T23561的第11部分 本部分的附录A、,附录B为规范性附录 本部分由煤炭工业协会提出并归口 本部分起草单位;煤炭科学研究总院开采设计研究分院和煤炭科学研究总院检测研究分院 本部分主要起草人;齐庆新,李纪青,毛德兵,傅京昱、张学亮
GB/T23561.11一2010 煤和岩石物理力学性质测定方法 第11部分:煤和岩石抗剪强度测定方法 范围 GB/T23561的本部分规定了煤和岩石抗剪强度测定方法中涉及的术语和定义、标准试件抗剪强 度测定、非标准试件抗剪强度测定和双面剪切强度测定 本部分适用于煤和岩石抗剪强度测定 其中标准试件抗剪强度测定适用于能加工成标准试件的煤 和岩石;非标准试件抗剪强度测定适用于不能加工成标准试件的软弱煤和岩石;双面剪切强度测定适用 于只测定煤和岩石剪切强度 规范性引用文件 下列文件中的条款通过GB/T23561的本部分的引用而成为本部分的条款 凡是注日期的引用文 件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分,然而,鼓励根据本部分达成 协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本 部分 GBT23561.7了一20o9煤和岩石物理力学性质测定方法第7部分单轴抗压强度测定及软化系 数计算方法 术语和定义 下列术语和定义适用于GB/T23561的本部分 抗剪强度shearstrength 煤或岩石试件的某截面在一定的法向应力作用下所承受的最大剪应力 标准试件抗剪强度测定 4.1仪器设备 仪器设备主要有 a)钻石机、锯石机、磨石机或磨床; b 变角剪切夹具,见图1 sna -cos -标准试件; 变角剪切夹具下座 钢垫板; -圆柱体标准试件剪切模具 滚柱 变角剪切夹具上座; 图1变角剪切夹具
GB/T23561.11一2010 游标卡尺,最小分度值0.02 mm 钢板尺; d 万能角度尺、百分表架及百分表; e f 水平检测台 材料试验机;精度应不低于1级 加载范围应满足式(1). g 1.25P

GB/T23561.11一2010 (3 " sina" 式中: -正应力,单位为兆帕(MPa); 剪应力,单位为兆帕(MPa); 试件剪断破坏载荷,单位为牛(NV); 剪切面面积,单位为平方毫米(mmf) -剪切面与水平面的夹角,单位为度(') 4.4.1.2每个剪切角度下试件破坏时剪切面上平均正应力o，和剪应力T,分别按式(4)和(5)计算: ,-,习 5 -,心 T， 式中: -每个剪切角度下试件破坏时剪切面上的平均正应力,单位为兆帕(MPa); -每个剪切角度下试件破坏时剪切面上的平均剪应力,单位为兆帕(MPa) 每个剪切角度下第i个试件破坏时,剪切面上的正应力,单位为兆帕(MPa) 每个剪切角度下第i个试件破坏时,剪切面上的剪应力,单位为兆帕(MPa) 每个剪切角度下一组试件的个数 4.4.2计算每个试验角度下测定结果的偏离度 正应力偏离度和剪应力偏离度分别按式(6)和式(7)计算; M, V =×100% o M×100% V， 式中: 正应力偏离度; 剪应力偏离度; V M -正应力的标准差,按式(8)计算; 8 M M -剪应力的标准差,按式(9)计算; 9 M，一 若偏离度超过20%,则应增补试件数量,使偏离度不大于20% 当测定角度在5个以上,每个测角 下只作1个试件的测定时,则不计算测值的平均值和偏离度 4.4.3绘制煤和岩石抗剪强度曲线 4.4.3.1将各测定角度下的平均正应力和平均剪应力值画在r口直角坐标系中,将各值连成曲线,见 图2 A、B,E、,D各点分别为不同角度下的平均测值 当测定角度在5个以上,每个测角下只作一个试 件的剪切强度测定时,T-口直角坐标上所标各点为各测角下单个试件的测值
GB/T23561.11一2010 =(o) t=C+tanp (MPa 正应力a/MPa 图2煤和岩石抗剪强度曲线 4.4.3.2为便于工程上的应用,可将煤和岩石抗剪强度曲线简化为直线,简化后可用式(10)表示 (10 丁=C十gtang 式中: 煤和岩石抗勇强度曲线在轴上的截距,即凝聚力,单位为兆帕(MPa); 煤和岩石抗勇强度曲线的倾角,即内摩擦角,单位为度("). 抗剪强度曲线的简化方法;最小二乘法,利用计算机,对A.B.E.D各点做线性拟合,使得误差 的平方和最小,所获得直线即为煤和岩石抗剪强度曲线 C和必值的确定;简化后的直线在轴上的截距即为C值,直线斜率的反正切即为乡值 c值 4.4.4 计算结果取3位有效数字,9值计算结果保留到分 非标准试件抗剪强度测定 5.1仪器设备 仪器设备主要有 a)材料试验机:精度应不低于1级 加载范围应满足式(1); 变角剪切夹具,见图1 b 70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体模具 C D 游标卡尺,最小分度值0.02 mm; 玻璃板或透明纸 求积仪或坐标纸; g)钢板尺 高铝水泥或高强度水泥(其强度应高于岩石强度) 云母片或云母粉 防水油漆或防水套 j 试件规格 5.2.1试件应近似于圆柱体,不应采用圆锥体或双锥体,表面应平滑 试件直径宜为48mm~ 56mm， ,高度不宜超过50mm 5.2.2试件数量和含水状态按4.2.3和4.2.4规定执行 5.3测定步骤 5.3.1制作衬模;将非标准试件表面涂以防水油漆后风干(或用防水套扎紧),然后用高强度水泥胶固 在立方体模具中,在模具中部平面上铺一层约1nmm厚的云母片或云母粉,作为试件的剪切面,见图3 经24h后拆模,用湿毛巾覆盖,喷水养护28d
GB/T23561.11一2010 立方体试模; 非标准试件; 云母粉或云母片; 胶固在试模中的高铝水泥或高强度水泥砂浆 试模底座 图3非标准试件衬模制作示意图 5.3.2将制作好的非标准试件衬模加工成70mm×70mm×70mnm的立方体试件 5.3.3其余测定步骤按4.3规定进行 非标准试件抗剪强度测定方法见图4 钢垫板; 变角剪切夹具上座 非标准试件; 软夹层; 立方体衬模; -变角剪切夹具下座 滚柱 图4非标准试件抗剪强度测定方法 5.4数据计算 5.4.1计算非标准试件剪切面积 利用玻璃板或透明纸,将非标准试件的剪切面用笔描下来,然后用求积仪或者用坐标纸画出的方格 网,计算出剪切面积 5.4.2测定结果计算和数据计算,按4.4进行
GB/T23561.11一2010 双面剪切强度测定 6.1仪器设备 仪器设备主要有 材料试验机:精度应不低于1级 加载范围应满足式(1); a b双剪夹具,见图5; 压杆; 夹具座; 试件; 受勇切面 图5双剪夹具 e)钻石机,锯石机,磨石机或磨床; d)游标卡尺,最小分度值0.02" 2mm 6.2试件规格 6.2.1标准试件为圆柱体,直径为25mm士0.1nmm,长约120mm 试件数量和含水状态按4.2.3和4.2.4规定执行 测定步骤 6. .3.1测定前应仔细核对岩样名称和编号,对试件的颜色、颗粒、层理、节理、裂隙,风化程度、含水状态 以及加工过程中出现的问题进行描述,并填人记录表内.见附录B 用红铅笔在试件受剪处画记号,用游标卡尺测量试件受剪处直径两次,取算术平均值 6.3.3将试件置于双剪夹具中,见图5,再将双剪夹具放在材料试验机的承压板中心,调整承压板的球 形座,使材料试验机的上承压板平行于双剪夹具受压面 6.3.4调整材料试验机度盘指针为零,启动材料试验机,以0.03MPa/s一0.05MPa/s的速率平稳加 载直至试件被剪断 6.3.5记录破坏载荷及加载过程中出现的现象,对试件破坏状况进行描述 非干燥状态试件破坏后 应立即取出部分碎块用塑料袋封存严防失水,并尽快测定其含水率,填人记录表内 6.4数据计算 6.4.1双面剪切强度按式(11)计算 2P l1) xD?
GB/T23561.11一2010 式中: -试件的抗剪强度,单位为兆帕(MPa) 试件剪断时的载荷,单位为牛(N); -试件直径,单位为毫米(mm》. D 6.4.2采用算术平均值计算并确定双面剪切强度 计算结果取3位有效数字 试验报告中列出每个 试件的测值
GB/T23561.11一2010 附 录A 规范性附录 煤和岩石抗剪强度测定记录表 送样单位 采样时间 测定日期: 采样地点: 试件尺寸 岩样采 试件描述 平均最平均最 取深度 试件 mm 剪切剪切破坏载最大正最大剪 含水率大正大剪 石 试件 距地表 含水 面积角度a荷P应力 应力 备注 编 % 应力a,应力子 编号 测定测定 m至 状态 nmnm N MPaMPa 直径 高 MPaMPa 前 后 m 凝聚力C 内摩擦角9 测定 计算 校核
GB/T23561.11一2010 附 录 B 规范性附录 煤和岩石双面剪切强度测定记录表 送样单位 测定日期: 采样地点: 采样时间 试件尺寸 抗剪 岩样采取深度 剪切 破坏 试件描述 岩样岩石 试件 试件含 含水率 mm 面积F载荷P强度r 备注 距地表 m 编号 名称 编号 水状态 % 至 mm MPa m 测定前测定后 直径高 测定 计算 校核