现场岩土体直剪试验解析

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5．反力系统 若试验是在平硐中进行，则不需要另外的反 力装置，直接利用岩体承担反力；若在井巷、露 天场地的试坑或平的岩体表面进行，则需要安装 加荷系统的反力装置，一般是打地锚。 6．辅助系统 （1）安装工具一套； （2）浇捣混凝土工具一套； （3）照像设备一套。
现场直剪试验可分为以下三种：
1、岩土体本身直剪试验
2、岩土体沿软弱结构面的直剪试验
3、岩土体与混凝土接触面的直剪试验。
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每种试验又可细分为：
1、抗剪断试验：试体在法向应力作用下沿剪切面剪 切破坏的直剪试验； 2、抗剪试验（摩擦试验）：试体剪断后沿剪切面继 续剪切的抗剪试验； 3、抗切试验：法向应力为0时对试体进行的直剪试 验。
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优点: 由于现场直剪试验土样的受剪面积比室内试验大得多，且又是在现场直接进行 试验的，因此较室内试验更能符合天然状态，得出的结果更加符合实际工程的技术要 求。 适用条件
现场直剪试验主要适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土以及它们所组成的混合土层。
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LOGO 试验分类
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（1）平推法 法向应力：σ＝P/A 切向应力：τ=Q/A （2）斜推法 法向应力：σ＝P/A＋Qsinα/A 切向应力：τ= Qcosα/A 式中，Q——作用于剪切面上的总斜向荷载（N）； α——斜向荷载施力方向与剪切面之间的夹角。
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三、试验仪器设备
1、设备组成
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二、试验基本原理
尽管现场直剪试验分类不同，试验的对象不同，试点的选取、试样的 规格和制备要求、数据读取时间间隔等方面存在差异。但在试验原理、 设备、步骤及结果处理分析方法上都基本一致。 根据库仑定律，有 τ f = c +σ tanφ 式中 τ f —剪切破坏面上的剪应力（kPa），即土体的抗剪强 度； σ —破坏面上的法向应力（kPa）； c —土的内聚力（kPa）； φ —土的内摩擦角（°）。 依据测得的τ f，就可以求出c和φ 。
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图3-1 现场直剪
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设备安装
在安装仪器设备之前，应 按有关规定测定滚排摩擦力 f0； 安装垂直加荷反力装置卧 式斜支撑应符合下列规定： 1、在试样间隔处合适位 置的槽壁上修制斜撑板的倒 角。 2、修制斜撑板倒角图3-2 所示。
在哈佛大学设计的， Gilboy 于1936 年在麻省理工学院将位移控制引入到直剪仪中， 从而可以得到土体材料较为准确的应力-位移关系和峰值以后的强度特性。 目前常规的室内直剪仪一般都是应变控制式，试验时用环刀切出厚为20mm 的 圆形土饼，将土饼推入剪切盒内,分别在不同的垂直压力P 下，施加水平剪切力进行 剪切，使试样在上下剪切盒之间的水平面上发生剪切至破坏，求得破坏时的剪切应 力τ ，根据库伦定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角φ和粘聚力c。直剪试验所 测试的岩土体的抗剪强度，在工程应用中具有重要的参考价值。
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3．传力系统 （1）高压胶管，若干(配有快速接头)，输 送油压用； （2）体力柱：无缝钢管一套，要求钢管必 须有足够的刚度和强度； （3）钢垫板：用45＃钢制成，一套，其面 积可根据试体尺寸而定； （4）滚轴排：一套，面积根据试体尺寸而 定。
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4．测量系统 （1）压力表：精度为一级的标准压力表一 套，测油压用； （2）千分表：8－12只； （3）磁性表架：8－12只； （4）测量表架：工字钢2根； （5）测量标点：有机玻璃或不锈纲。
图3-2 卧式斜支撑安装示意图
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施加垂直荷载装置安装应按下列顺序进行： 1、在试样表面铺砂、击实并末平整至剪切盒表面； 2、安装下钢板、滚排、上钢板； 3、安装油压千斤顶，将施力中心对准试样中心； 4、安装滑块、传力柱，并对准工字形钢梁中心。 施加横向荷载装置安装应按下列顺序进行： 1、安装定顶压钢板，并在底部垫约1cm厚木板2块，两 端放置紧贴剪切盒，岩石试验还应在顶压钢板与剪切盒 之间垫放橡皮垫； 2、安装油压千斤顶，使其施力中心对准剪切面，且位 于试样中线； 3、安放滑块位于油压千斤顶后座中心； 4、安放后座钢板，并将该钢板与试槽壁之间填实，
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针对斜推和平推两种不同情况，需要 特别关注以下两点： 1、安装斜向千斤顶时，须严格定位。 斜向推力作用方向与剪切面的夹角一 般为12～17°，一般用15°。使千斤 顶的轴线穿过剪切面中心，力争剪切 面受力均匀。 2、安装水平千斤顶时须严格定位，水 平推力应通过预定的剪断面。当难以满 足此要求时，着力点距剪切Hale Waihona Puke Baidu距离应控 制在试件边长（岩剪切方向）的5％以 内，试验前应对此距离进行实测记录， 供资料分析用。
2. 设备安装
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设备组成
1．试体制备系统 手风钻（或切石机）、模具、人工开挖工具 各1套。 2．加荷系统 （1）液压千斤顶，2台；根据岩土体强度， 最大荷载及剪切面积选用不同规格； （2）油压泵（附压力表、高压油管、测力 计等），2台；手摇式或电动式，对千斤 顶供油用。
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现场直接剪切试验
主要内容
1、概述
2、试验基本原理
3、试验仪器设备 4、试验方法及技术要求
5、资料整理及影响因素分析
6、工程实例应用
一、概述
发展史 直剪试验最早在一百多年前被Alexandre Collin 用于边坡稳定研究所使用。
早期的直剪试验仪均为应力控制式，第一台现代的直剪仪是在1932 年Casagrande
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图3-3 油压剪切试验装置图
油压剪切试验装置（竖向施力装置），可 参照图3-3进行安装 测量垂直变形的百分表应安装在剪切 盒对角线上。测量水平位移的百分表应安装 在受剪方向的两侧。为保证试验的顺利进行 ，各测量仪表支架固定端应牢固可靠。