剪应力与剪位移关系
土力学考试的的题目
1.将某粘土试样置于渗透仪中进行变水头渗透试验，当试验经过的时间t为1小时时，测压管的水头高度从h1=310.8cm降至h2=305.6cm。
已知试样的横断面积A为32.2cm2，高度l为3.0cm，变水头测压管的横段面积A'为1.1cm2，求此土样的渗透系数k值。
参考答案k＝4.8×10－7 cm/s＝ 1.10，土粒2. 基坑开挖剖面如下图所示。
其中粉质粘土夹粉砂层的孔隙比e1密度＝2.75g/cm3，渗透系数k1＝1.8×10-5cm/s；砂土层的孔隙比e2＝ 0.68，s1＝2.68g/cm3，渗透系数k2＝3.6×10-2 cm/s。
设砂土层层底的测压土粒密度s2管水头位于地表下1.5m处且保持不变，基坑开挖过程中坑内水位与坑底齐平。
（1）若将基坑底面以下土层内的渗流视为垂直单向渗流，试证明坑底下粉质粘土夹粉砂层与砂土层的平均等效渗透系数k z为：（2）当开挖深度H＝5.0m时,求每昼夜基坑内单位面积的渗流量Q；（3）求不发生流土破坏的最大开挖深度H max。
参考答案Q＝0.027m3/d×m2，H max＝5.36m3. 某基坑施工中采用地下连续墙围护结构，其渗流流网如图2－20所示。
已知土层的孔隙比 e＝0.96，土粒密度＝2.70g/cm3，坑外地下水位距离地表1.2m，s基坑开挖深度为8.0m，a、b点所在流网网格长度l＝1.8m，评判基坑中a～b区段的渗流稳定性。
i ab＝0.34，i c＝0.87，渗流安全1. 将某砂土试样置于渗透仪中进行常水头渗透试验，已知试样的横断面积A为55.2cm2，高度l为10.0cm，水头高差为1.6m，达到渗流稳定后，量得10分钟内流经试样的水量为636cm，求此土样的渗透系数k值。
参考答案k＝1.2×10-3 cm/s2. 如下图所示的基坑，坑外水位h1=1.8m,坑内水位h2=0.6m，渗流流网如图中所示。
土力学实验报告
土力学实验报告土工试验报告班级：组号：姓名：同组人:成绩:河北工业大学土木工程学院２０16年５月１８日试验一土得基本物理指标得测定(一)记录土样编号___＿________＿_＿＿_ 班组______＿＿__＿____＿＿试验日期_＿＿__＿___________姓名_______________＿_1．密度试验记录表（环刀法）环刀号环刀质量／g环刀加土质量／ｇ土质量/g环刀容积/cｍ３密度/g／cm３平均重度/ｋN/m340243、５3168、２12４、7602、0723843、57169、6126、７6０２、102。
含水率试验记录表(烘干法) 盒号盒质量/g盒加湿土质量／g盒加干土质量/ｇ水质量/g干土质量/ｇ含水率／%平均含水率/％Ａ3５16、924１、69６、9124、77２7、9２8、11181５、５５５0、19４２、5７7、6227、0228、23。
界限含水率试验•液限试验记录表(圆锥仪液限试验) 盒号盒质量/g盒加湿土质量/g盒加干土质量/ｇ水质量／g干土质量/g液限/%液限平均值/%14２15、8７４2、1337、3７４、7６21、5０、22０、2107１15、３125、２823、６1、688、29０、20•塑限试验记录表(滚搓法) 盒号盒质量/ｇ盒加湿土质量/ｇ盒加干土质量/g 水质量／g干土质量/g塑限／%塑限平均值/%1２8１6、6441、７7３5、0０６、７718、360、36０、36０7３1６、33５2、00４２、46９、5426、１3•液、塑限联合测定法试验记录表圆锥下沉深度／mm盒号盒质量/g盒加湿土质量/g盒加干土质量/ｇ水质量／g干土质量/g含水率／%液限/%塑限/%３、2A6416、055６、204８、9832、9321、92210mm14２15、８7４２、13 ３7、37 4、７621、5０22、17、9118１5、55５０、１9 42、５7 7、６22７、02 28、228、１A3５16、92 4８、６04１、6９６、９1２4、7727、917ｍm1６、９07３１6、3352、00４２、４69、5４２６、１３36、536、712816、6441、7735、00６、7718、３６36、9注：圆锥下沉深度与含水率得双对数坐标关系曲线绘制于图1之中。
土木工程直接剪切慢剪试验
xxxxxx公司土工作业指导书直接剪切试验—慢剪实施细则文件编号：版本号：编制：批准：生效日期：直接剪切试验—慢剪实施细则1. 目的为了规范标准固结试验中的各个环节，特制定本细则。
2. 适用范围本试验方法适用细粒土。
3. 引用文件GB/T50123-1999 土工试验方法标准。
4. 检测设备本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：1、应变控制式直剪仪：由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统组成。
2、环刀：内径61.8mm，高度20mm。
3、位移量测设备：量程为10mm，分度值为0.01mm的百分表；或准确度为全量程0.2%的传感器。
5．操作步骤进行：5．1试样的制备：5．1．1原状土试样制备：a．将原土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取出土样。
检查土样结构，当确定土样已受扰动或取土质量不符合规定时，不应制备力学性质试验的试样。
b．根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。
c．切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述，对低塑性和高灵敏度的软土，制样时不得扰动。
d．测定试样的含水率和密度，取切下的余土测定土粒比重：对均质和含有机质的土样，宜采用天然含水率状态下代表性土样，供颗粒分析、界限含水率试验。
对非均质土应根据试验项目取足够数量的土样，置于通风处凉干至可碾散为止。
对砂土和进行比重试验的土样宜在105～110℃温度下烘干，对有机质含量超过5%的土、含石膏和硫酸盐的土，应在65～70℃温度下烘干。
5．1．2扰动土试样的制备和试样的制样：试样的制备：a．将土样从土样筒或包装袋袋中取出，对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，取代表性土样测定含水率。
浅谈土工直接剪切试验和三轴剪切试验优缺点及适用范围
浅谈土工直接剪切试验和三轴剪切试验优缺点及适用范围摘要：土工试验是解决土工问题的一种重要方式。
本文联系实际，对土工直接剪切试验与三轴剪切试验进行分析，对这两种土工试验的优缺点以及适用范围进行探讨论述，希望能为相关工作带来些许帮助。
关键词：土工试验；直接剪切试验；三轴剪切试验；优缺点；适用范围在土工试验中，土的抗剪强度等相关力学参数起着非常重要的作用。
这些力学参数是计算地基承载力、评价边坡稳定性、计算挡土墙土压力等时的重要参考依据。
这也就是说，在建筑工程中，要想保证工程质量与安全，就必须做好土的抗剪强度测定工作【1】。
当前常见的抗剪强度测定方法有无侧限抗压试验、三轴剪切试验以及直接剪切试验等。
这些试验方法均有各自的优缺点与适用范围，具体分析如下。
1土工直接剪切试验和三轴剪切试验优缺点1.1土工直接剪切试验1.1.1试验原理在当前的土工直接剪切试验中，主要是借助应变控制式直剪仪这种仪器来对土的强度进行测验。
在测验过程中，对同一种土取5个试样，将这些试样分别置于不同的法向应力下，让其接受剪切破坏。
在这个施加作用力的过程中详细观察试样内部结构以及性能变化，最终得到实验结果并据此绘制出试样剪切强度与反向应力之间的关系。
当剪应力与剪切位移关系曲线中有明显的峰值或是稳定值时，取其作为抗剪强度破坏值，此时试样发生的是脆性破坏。
随着剪切位移发生变化，剪应力不断增长，峰值消失或是峰值不再稳定，此时的剪切强度破坏值一般是取剪切位移为4mm时的剪应力【2】。
通过试验可以得出，在此种情况下，试样会出现塑性破坏问题。
在进行土的抗剪强度计算时，首先需知道土的摩擦强度与黏聚强度，为获得这两项数值，通过对各级法向荷载与抗剪强度建立回归方程。
在计算过程中，需要比较精确的了解土体在现场受剪的排水条件，因此将直接剪切试验具体分为三大部分：快剪试验、固结快剪试验以及慢剪试验。
在具体的试验中，这三种方法主要是通过改变剪切速率来满足试验与测量要求，最终获得相对准确的测量结果。
不同剪切速率下节理面剪切特性分析
第35卷第2期2021年 4月Vol.35 No.2Apt. 2021粉煤灰综合利用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION 不同剪切速率下节理面剪切特性分析**基金项目：国家自然科学基金重点项目（51809198）。
作者简介：张雨辰（1996-）,女，硕士研究生，从事岩石工程 方面研究。
通信作者：程浩（1989-），男，讲师，从事岩石工程方面研究及工程实践。
收稿日期：2020-09-09Analysis of Shear Characteristics of Jointed Surface under Different Shear Rates张雨辰，程浩(武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉430072)摘 要：岩质边坡的动力响应在很大程度上受到节理面的制约，研究节理面的动力剪切特性是进行岩质边坡动力反应分析的重要前提。
为了探究节理岩体在不同动态剪切速率下的剪切力学行为，本文将在应力应变控制式三轴剪切 渗透试验仪上对两种不同粗糙度的白砂岩节理试件开展剪切试验，施加的剪切速率分别为0. 6 mm/min 、1. 8 mm/min 、 5.4mm/min 、10. 8 mm/min 。
根据直剪试验结果对不同剪切速率以及不同粗糙度节理面的峰值抗剪强度及剪胀角进行分析。
此外，本文从细观角度构建静态抗剪强度模型，在此模型的基础上基于试验数据，提出一种考虑剪切速率的动 态抗剪强度模型。
关键词：剪切速率；剪切特性；峰值抗剪强度模型；剪胀中图分类号：TU458文献标志码：A 文章编号：1005-8249 ( 2021) 02-0036-07D01：10.19860/ki.issnl005-8249.2021.02.006ZHANG Yuchen, CHENG Hao(School of Civil Engineering, Wuhan University , Wuhan 430072, China)Abstract : The dynamic Pre-requisite of rock slope is restricted by the joint surface to a great extent. The research on dynamic shear characteristics of joint surface is an important Pre-requisite for dynamic response analysis of rock slope. In order to explore the shear mechanical behavior of jointedrock mass under different dynamic shear rates , the shear tests of two kinds of white sandstone joints with different roughness were carried out on thestress-strain controlled triaxle shear permeability tester. The shear rates are 0.6 mm / min, 1. 8 mm / min, 5.4 mm / min and 10. 8 mm / minrespectively. According to the results of direct shear test , the peak shear strength and dilatancy angle of joint surfaces with different shear rates and roughness were analyzed. In addition , a static shear strength model from the micro perspective was proposed , and based on the test data , adynamic shear strength model considering shear rate was put forward in this paper.Keywords : shear rate ; shear characteristics ; model of peak shear strength ; dilatancy0引言岩质边坡在静力条件下稳定，但是在地震荷载的动态循环剪切作用下，结构面强度会降低，导致 坡体沿结构面发生错动或滑移，进而引发地震滑坡,因此，岩体结构面在动荷载作用下的变形机制以及强度变化是进行工程边坡地震防控中亟待解决的关键问题之一⑷。
剪应力互等定理
02 03
发展数值模拟方法
随着计算机技术的发展，数值模拟方法在材料力学研究中 的应用越来越广泛。未来，我们可以利用数值模拟方法来 研究剪应力互等定理在复杂应力状态下的应用，为工程实 践提供更可靠的指导。
拓展应用领域
剪应力互等定理不仅在结构设计和强度校核中具有应用价 值，还可以拓展到其他领域。例如，在材料科学研究中， 我们可以利用该定理来研究材料的变形机制和断裂行为； 在地震工程中，我们可以利用该定理来评估结构的抗震性 能等。
03
剪应力互等定理实验验证
实验设计原理及步骤
实验原理
基于剪应力互等定理，即在纯剪 切应力状态下，两个相互垂直截 面上的剪应力大小相等、方向相 反。
实验步骤
设计并制作试件，施加纯剪切应 力，通过测量两个相互垂直截面 上的剪应力来验证定理。
数据采集与处理方法
数据采集
使用应变片、传感器等测量设备，实 时采集试件在剪切应力作用下的应变 、位移等数据。
剪应力单位
在国际单位制中，剪应力 的单位为帕斯卡（Pa）， 常用单位还有兆帕（MPa ）等。
剪应力互等关系推导
剪应力互等定理的表述
在受力物体内的任意一点，如果存在剪应力，则该点处任意两个相互垂直方向上的剪应力 大小相等。
推导过程
假设受力物体内部一点P处存在剪应力τ，取该点处的一个微元体进行受力分析。由于微 元体处于平衡状态，根据静力平衡条件可以推导出两个相互垂直方向上的剪应力大小相等 。
疲劳试验与验证
通过疲劳试验手段，如高周疲劳试验、低周疲劳试验等， 验证结构在实际服役条件下的疲劳寿命和强度性能，为结 构设计和优化提供依据。
05
剪应力互等定理局限性及改进方 向
现有研究不足之处
流体运动中的剪切应力与应变
流体运动中的剪切应力与应变1. 前言剪切应力与应变是研究流体运动中非常重要的概念。
在流体运动中，剪切应力与应变之间的关系影响着流体的性质和行为。
本文将介绍剪切应力和应变的概念及其在流体力学中的应用。
2. 剪切应力剪切应力是指在运动的流体中由于内部分子间的相互作用而引起的力，它是流体流动时的主要力量来源之一。
剪切应力可以通过应用牛顿第二定律和流体力学的基本原理来进行计算。
2.1 剪切应力的定义剪切应力是由于流体内部分子间的摩擦而引起的力。
在流体静止时，剪切应力为零；而在流体运动时，由于流体的不可压缩性和粘性，流体内部分子之间会产生相对滑动，从而产生剪切应力。
2.2 剪切应力的计算剪切应力可以通过牛顿第二定律来计算。
考虑一个位于流体中的平行板，平行板之间的距离为d，平行板之间的流体层相对速度为v，那么平行板上的剪切应力可以表示为：剪切应力= μ * (dv / dx)其中，μ是流体的黏度，dv/dx是速度梯度，表示单位长度内速度的变化率。
这个公式称为牛顿黏度定律，也是剪切应力与应变之间的基本关系。
3. 剪切应变剪切应变是指流体在受到剪切应力作用时所产生的变形。
剪切应变通常由单位长度或单位面积的变化表示。
3.1 剪切应变的定义剪切应变是指由剪切应力作用引起的流体内部形变量。
剪切应变可以通过剪切角度或者位错理论来进行描述和计算。
3.2 剪切应变的计算剪切应变可以通过剪切角度来计算。
当流体受到剪切应力作用时，流体内部的层之间会发生相对位移，产生一个角度变化，即剪切角度。
剪切角度可以表示为：剪切角度= tanθ = Δx / h其中，θ表示剪切角度，Δx表示平行板之间的位移，h表示平行板之间的距离。
剪切角度是剪切应变的一种重要表示方式。
4. 剪切应力与剪切应变的关系剪切应力与剪切应变之间存在一种线性关系，称为牛顿流体模型。
牛顿流体模型假设流体服从线性的应力-应变关系，在一定的温度和压力下，剪切应力与剪切应变呈线性关系。
土力学 土的抗剪强度
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各种破坏准则
土质学与土力学
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库仑定律（剪切定律）
1776年，库仑根据砂土剪切试验得到如下曲线，后推到粘性土中
f
砂土
f
c
粘土
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库仑定律说明： 砂土
（1）土的抗剪强度由土的内摩擦力和内聚 力两部分组成； （2）内摩擦力与剪切面上的法向应力成正 比，其比值为土的内摩擦系数 tan ； （3）表征抗剪强度指标：土的内摩擦角φ 和内聚力c。
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3 1
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莫尔理论的缺点：
忽略了中间主应力σ2的影响。 为了消除或弥补这种缺陷，可考虑采用下面的形式：
1 2 1 2 sin 2c cos 2 2 2 3 2 2 2 2 3
按 试 验 仪 器 分Fra bibliotek土质学与土力学
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土的抗剪强度试验—直接剪切试验
试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）
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直接剪切试验
在法向应力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线如图所示，可以显 示出峰值强度和残余强度。 a
高速：最大运动速度可达30cm/s 高压：最大压力可达500kPa
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土的直接剪切实验和土的压缩试验
土木实验实训试验一：直接剪切实验一、基本原理土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
该试验是将同一种土的几个试样分别在不同的垂直压力作用下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得到破坏时的剪应力，然后根据库仑定律，确定土的抗剪强度指标:内摩擦角和凝聚力。
二、剪切类型直接剪切试验，英文direct shear test，属于工程地质学词汇，即根据剪切时排水条件，直接剪切试验方法可分为快剪(不排水剪)、慢剪(排水剪)及固结快剪(固结不排水剪)等。
按施加剪力的方式不同，直接剪切仪分应变控制式和应力控制式两种。
前者是通过弹性钢环变形控制剪切位移的速率。
后者是通过杠杆用砝码控制施加剪应力的速率，测相应的剪切位移。
目前多用应变控制式，应力控制式只适用于作慢剪及长期强度试验。
慢剪(排水剪)适用于细粒土;固结快剪(固结不排水剪)适用于渗透系数小于l0 cm/s的细粒土;快剪(不排水剪)适用于渗透系数小于10cm/s的细粒土。
三、剪切实验1．慢剪(1)本试验方法适用于细粒土。
(2)本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定:①应变控制式直剪仪:由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统组成。
②环刀:内径61.8mm，高度20mm。
③位移量测设备:量程为10mm，分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程0.2 %的传感器。
(3) 慢剪试验，应按下列步骤进行:①原状土试样制备，应按"试样制备"第4条的步骤进行，扰动±试样制备按"试样制备"第6条的步骤进行，每组试样不得少于4 个。
②对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水板和滤纸，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放滤纸和透水板，将试样小心地推入剪切盒内。
注:透水板和滤纸的湿度接近试样的湿度。
③移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次放上传压板、加压框架，安装垂直位移和水平位移量测装置，并调至零位或测记初读数。
剪力墙结构的内力与位移计算
7）剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置。宜避免使用错洞墙和叠合错 洞墙。
8）当剪力墙与平面外方向的梁刚接时，可加强剪力墙平面外的抗弯刚度和 承载力（可在墙内设置扶壁柱、暗柱或与梁相连的型钢等措施）；或减小梁 端弯矩的措施（如设计为铰接或半刚接）《高规》7.1.6。 9）短肢剪力墙是指墙肢截面厚度不大于300mm，各肢截面高度与厚度之比 为5~8的剪力墙，当墙肢截面高度与厚度之比不大于4时，易按框架柱进行截 面设计。高层结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙结 构的最大适用高度应适当降低。
整体小开口墙
3）联肢墙： 几何判定： 沿竖向开有一列或多列较大的洞口，可以简化 为若干个单肢剪力墙或墙肢与一系列连梁联结起来 组成。
受力特点：
联肢剪力墙
连梁对墙肢有一定的约束作用，墙肢局部弯矩 较大，整个截面正应力已不再呈直线分布。
4）壁式框架：
几何判定：
当剪于墙肢的 刚度。 受力特点： 与框架结构相类似。
10）楼面梁不宜支承在剪力墙或核心筒的连梁上。
11）计算剪力墙的内力与位移时，可以考虑纵、横墙的 共同工作。 有效翼缘的宽度按下表采用，取最小值。
bf b bf S 01 b bf S 02 bf b
考虑方式
截面形式 T形或I形 L形或[形
按剪力墙间距
按翼缘厚度
b
S01 S02 2 2
b
S02 2
3、引入等效刚度 EIeq ，可把剪切变形与弯曲变形综合成弯曲变形的表达形式，则式 可进一 步写成下列形式
问题：如何考虑洞口对截面面积及刚度的削弱影响？
（1）小洞口整体墙的折算截面面积为：
直接剪切试验—快剪实施细则
土工作业指导书直接剪切试验—快剪实施细则文件编号：版本号：编制：批准：生效日期：直接剪切试验—快剪实施细则1. 目的为了规范标准固结试验中的各个环节，特制定本细则。
2. 适用范围本试验方法适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。
3. 引用文件GB/T50123-1999 土工试验方法标准。
4. 检测设备本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：1、应变控制式直剪仪：由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统组成。
2、环刀：内径61.8mm，高度20mm。
3、位移量测设备：量程为10mm，分度值为0.01mm的百分表；或准确度为全量程0.2%的传感器。
5．操作步骤进行：5．1试样的制备：5．1．1原状土试样制备：a．将原土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取出土样。
检查土样结构，当确定土样已受扰动或取土质量不符合规定时，不应制备力学性质试验的试样。
b．根据试验要求用环刀切取试样时，应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，并用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削至土样高出环刀，根据试样的软硬采用钢丝锯或切土刀整平环刀两端土样，擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。
c．切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述，对低塑性和高灵敏度的软土，制样时不得扰动。
d．测定试样的含水率和密度，取切下的余土测定土粒比重：对均质和含有机质的土样，宜采用天然含水率状态下代表性土样，供颗粒分析、界限含水率试验。
对非均质土应根据试验项目取足够数量的土样，置于通风处凉干至可碾散为止。
对砂土和进行比重试验的土样宜在105～110℃温度下烘干，对有机质含量超过5%的土、含石膏和硫酸盐的土，应在65～70℃温度下烘干。
5．1．2扰动土试样的制备和试样的制样：试样的制备：a．将土样从土样筒或包装袋袋中取出，对土样的颜色、气味、夹杂物和土类及均匀程度进行描述，并将土样切成碎块，拌和均匀，取代表性土样测定含水率。
岩土现场原位直剪验指导书
岩体双千斤法顶直剪验指导书一试验目的本试验的目的是通过岩体直剪试验确定岩体的抗剪强度参数（内聚力c、内摩擦角υ）和剪切刚度系数。
测定岩体抗剪强度参数和剪切刚度系数有室内测试和原位测试两种方法，在室内试验中，岩体样本尽管可以通过努力把取样扰动和切样扰动降低到最小限度,但是试样从地层深部取出时因应力释放而引起的扰动是无法避免的，而且精细的取样和试验技术现在还难以普遍推广应用。
而原位直剪试验试体比室内试样大，能包含岩体宏观结构的变化，而且岩体结构没有受到扰动破坏，试验条件接近工程实际情况。
而且原位测试是在原位应力条件下进行实验，不用取样，避免或减轻了对岩样的扰动程度，测定岩体的范围大，能反映微观、宏观结构对岩性的影响，比室内岩块试验更符合实际情况。
二试验原理现场直接剪切试验原理与室内直剪试验原理相同，由于试验尺寸大且在现场进行，能把岩体的非均质性及软弱结构面对抗剪强度的影响更真实地反映出来。
根据库伦破坏准则，有ϕτt a nσ=c+f（2-1）式中，τf——剪切破坏面上的剪应力（kPa），即岩土体的抗剪强度；σ——破坏面上的法向应力（kPa）；c——岩土体的粘聚力（kPa）；υ——岩土体的内摩擦角（°）；依据所测得的τf可推求出相应的c、υ值。
岩体抗剪强度试验在现场可以有各种不同的布置方案，但就剪切荷载施加的方式只有两种，因此，按剪切荷载施加的不同方式，分为两种试验方法：即平推法试验和斜推法试验。
采用平推法和斜推法时，由于剪切应力方向不一样，因此所采用的计算公式也有所不同。
图2.1 平推法与斜推法示意图平推法试验按下面公式计算各法向荷载下的法向应力和剪切应力：σ=P/F （2-2）τ=Q/F （2-3）式中：σ——剪切面上的法向应力，Mpa;τ——剪切面上的剪切应力，Mpa;P——剪切面上的总法向荷载，N;Q——剪切面上的总剪切荷载，N;F——剪切面面积，mm2斜推法试验按下面公式计算法向应力和剪切应力：σ＝P/F＋Qsinα/F （2-4）τ= Qcosα/F （2-5）式中：Q——作用于剪切面上的总斜向荷载，N;α——斜向荷载方向与剪切面之间的夹角;其他符号含义同上文。
试验五 直接剪切试验
试验六 直接剪切试验一、试验目的掌握土的室内直剪试验方法，并运用库仑-莫尔强度理论确定土的抗剪强度参数c 、ϕ值，了解c 、ϕ值在工程中的应用。
试验要求：由实验室提供试样，学生按照要求用快剪法在直剪仪上测定土的抗剪强度参数c 、ϕ值，绘制抗剪强度τ～剪切位移ΔL 关系图。
二、试验原理用库仑公式表示如下：粘性土 c tg +⋅=ϕστ 非粘性土ϕστtg ⋅= 式中：τ —土体抗剪强度（kPa ） σ—承受的垂直压力（kPa ϕ—内摩擦角 （°）；c —粘聚力（kPa ）。
图6—1τ～σ关系曲线 图6—2τ～△L 关系曲线三、试验方法根据土样在剪切过程中孔隙水变化情况的不同，常用的直剪方法有三种：1.不固结快剪法：加法向力后，讯速施加剪力，在3～5分钟内将土样剪破试样。
整个试验过程中土样的含水量保持不变；2.固结快剪法：施加法向力后，让试样固结排水，产生竖向压缩变形，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪破。
要求试样在剪切过程中含水量保持不变；3.固结慢剪法：施加法向力后，让试样固结排水，产生竖向压缩变形，待固结稳定后，缓慢施加水平剪力，使试样剪切破坏。
要求试样在剪切过程中孔隙水能及时消散。
四、不固结快剪试验试验方法适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。
1.试验设备（1）应变控制直剪仪：由剪切盒、垂 直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移测量系统组成。
见图6—3；（2）环刀：高度20mm ，内径61.8mm 。
（3）天平：感量0.1g 、称量500g ； （4）百分表：量程10mm ；（5）其它辅助工具：环刀、饱和器、削土刀、秒表、透水石、滤纸等。
2.试验步骤（1）按工程需要，从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度及含水率的扰动土试样。
切样方法同压密试验；（2）每组试验至少制备4个试样，按密度试验和含水率试验的方法测定试样的密度和含水率。
要求各试样间的重力密度差值不大于0.3kN/m 3，含水量不大于2%；（3）将上、下盒对准，插入固定销，在下盒内放入透水石和滤纸，将带有试样的环刀刀口向上，刀背向下，对准剪切盒口，放置滤纸和上透水石，将试样慢速推入剪切盒内，移去环刀，加上传力盖板；（4）安装滑动钢珠、剪切盒和量力环，施加0.01N/mm 2的预压荷载，转动手轮，将量力环中百分表读数调零。
CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能
CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能胡晔;陈力;方秦;郑康;高飞【摘要】碳纤维增强复合材料(CFRP)广泛用于结构构件的加固和修复.为了进一步了解CFRP加固混凝土结构的力学特性,本文针对CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能,开展准静态拉伸剪切试验研究,得到界面剪应力位移曲线和CFRP应变分布以及CFRP-混凝土界面的剪切破坏形态;揭示了CFRP-混凝土界面剪切滑移破坏机理;建立了CFRP-混凝土界面精细化有限元分析模型.分析结果表明:在界面剪力作用下,加固试件会发生界面混凝土脆性剪切破坏,CFRP和环氧树脂黏结层则无明显损伤,界面剪切强度由混凝土抗剪强度控制;监测CFRP初始应变分布无法预测破坏面;即使设置非黏结区,混凝土试件端部仍然被拉下三角形块体,其大小受有效黏结区影响;在黏结区与非黏结区交界处,CFRP的应变随荷载呈线性增大;有效黏结长度为粘贴长度的51%;建立的数值计算模型也得到了试验结果的验证.%Carbon fibre reinforced polymer ( CFRP ) has been widely applied in retrofitting and repairing components and structures. To study more about the mechanical property of CFRP retrofitted concrete structures,the quasi-static stretch-shear test was carried out to study the shear-slip performance of CFRP-concrete interface. The shear stress-displacement relationship and strain distribution of CFRP were obtained, and failure modes of the CFRP-concrete interface were observed. The shear-slip failure mechanism of the CFRP-concrete interface was revealed. A refined FE model of the CFRP-concrete interface was established and the simulated results were compared with the test results. It shows that a brittle shear failure occurs in the CFRP-concrete interface,which mainly located in the concrete layer.Theshear resistance of the interface depends on the concrete shear strength.It is difficult to predict the coming failure interface by monitoring the development of CFRP strain in the initial loading stage.Though a non-bond zone was set,a triangle concrete block was still pulled down at the end of the specimen whose size depends on the effective bonding area.CFRP strain increased linearly with the loading around the junction of the bonding zone. The effective bonding length is 51% of the whole bonding length. Numerical results are consistent with the test data,which also validates the FE model.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】9页(P19-26,38)【关键词】双剪试验;CFRP-混凝土界面;黏结性能;应变【作者】胡晔;陈力;方秦;郑康;高飞【作者单位】陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏南京 210007;陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏南京 210007;陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏南京 210007;陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏南京 210007;陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏南京 210007【正文语种】中文【中图分类】TU317.1;TU375碳纤维增强聚合物(CFRP)编织布材料因其良好的力学性能和施工便利性,广泛应用于混凝土结构的加固和修复,用于抵抗地震、爆炸和冲击等强动载作用。
直接剪切试验
试验八 直接剪切试验(一)概述直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验，是测定抗剪强度的一种常用方法，，通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力施加水平剪力，测试样破坏时的剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数ϕ与c (二)试验方法直接剪切试验一般可分为慢剪、固结快剪和快剪三种试验方法。
1.慢剪试验。
先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定(变形稳定标准为每小时变形不大于0.005mm)，再以小于每分钟0.02 mm 的剪切速量缓慢施加水平剪应力，在施加剪应力的过程中，使土样内始终不产生孔隙水压力，用几个土样在不同垂直压力下进行剪切，将得到有效应力抗剪强度参数c s 和Фs 值，但历时较长，剪切破坏时间可按下式估算 )18(5050−=t t f式中 t f ——达到破坏所经历的时间； t 50——固结度达到50%的时间。
2.固结快剪试验。
先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定，再以每分钟0.8mm 的剪切速率施加剪力，直至剪坏，一般在3～5min 内完成，适用于渗透系数小于10-6cm/s 的细粒土。
由于时间短促，剪力所产生的超静水压力不会转化为粒间的有效应力，用几个土样在不同垂直压力下进行慢剪，便能求得抗剪强度参数cq cq C 与ϕ 值，这种c cq 、cq ϕ值称为总应力法抗剪强度参数。
3.快剪试验。
采用原状土样尽量接近现场情况，以每分钟0.8mm 的剪切速率施加剪力，直至剪坏，一般在3～5 min 内完成，适用于渗透系数小于10-6cm/s 的细粒土。
种方法将使粒间有效应力维持原状，不受试验外力的影响，但由于这种粒间有效应力的数值无法求得，所以试验结果只能求得(σtanФq +c q )的混合值。
快速法适用于测定粘性土天然强度，但φq 角将会偏大。
(三)仪器设备1..直剪仪。
采用应变控制式直接剪切仪，如图8-1所示，由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。
剪切力与剪切位移的关系
剪切力与剪切位移的关系剪切力与剪切位移是力学中的两个重要概念，它们之间有着密切的关系。
剪切力是指作用在物体上的垂直于其截面的力，而剪切位移是物体在受到剪切力作用时发生的相对位移。
在实际应用中，研究剪切力与剪切位移的关系对于设计结构和预测材料的性能具有重要意义。
我们来了解一下剪切力的定义和产生原因。
当一个物体受到两个相等大小、方向相反的力作用于其截面上时，就会产生剪切力。
这是由于两个力的作用方向不同，使得物体的内部分子发生相对位移，从而产生剪切力。
剪切力的大小与作用力的大小成正比，与截面面积成反比。
同时，剪切力还与物体的刚度有关，刚度越大，产生的剪切力也越大。
接下来，我们来探讨剪切位移的含义和产生原因。
剪切位移是指物体在受到剪切力作用时，截面上各点相对于其初始位置发生的相对位移。
剪切位移的产生主要是由于物体内部的分子发生相对位移，这是由于剪切力的作用使得分子间的相互作用力发生了变化。
剪切位移的大小与物体的形状、物性以及受力状况有关，一般来说，剪切位移越大，剪切力也越大。
剪切力与剪切位移之间的关系可以通过剪切应力和剪切应变来描述。
剪切应力是指单位截面积上的剪切力，而剪切应变是指截面上的相对位移与截面原始长度之比。
根据牛顿第二定律，剪切应力与剪切应变之间存在一个线性关系，即剪切应力等于剪切模量乘以剪切应变。
剪切模量是材料的一种力学性质，它反映了材料抵抗剪切变形的能力。
剪切模量越大，材料的刚度也越大，剪切力与剪切位移的关系也就越明显。
在实际工程中，研究剪切力与剪切位移的关系对于设计结构和预测材料的性能非常重要。
例如，在建筑工程中，通过研究剪切力与剪切位移的关系，可以确定结构的抗剪承载力和变形能力，从而保证结构的安全性和稳定性。
在材料科学中，剪切力与剪切位移的关系可以用来评估材料的剪切强度和剪切刚度，为材料选择和设计提供依据。
剪切力与剪切位移是力学中的重要概念，它们之间存在着密切的关系。
剪切力是由于作用力的不平衡而产生的，而剪切位移是由于剪切力的作用导致物体内部分子发生相对位移。
剪力位移公式
剪力位移公式剪力是指受力物体在作用力方向上的力。
为了计算剪力和位移的公式，我们首先需要了解一些相关的概念和理论。
1. 剪力（Shear Force）：剪力是一种垂直于作用线方向的力，在结构力学中，它是横截面内的剪应力。
剪力是指横截面上两个部分之间的相对滑动力。
2. 位移（Displacement）：位移是指物体在力的作用下从一个位置移动到另一个位置的距离。
它是物体在空间中移动的轨迹或路径。
3.剪力和位移之间的关系：在弹性力学中，剪力和位移之间存在一定的关系。
通过横截面内的力的平衡条件，可以得到剪力和位移之间的公式。
4.剪力和弯矩的关系：在结构力学中，剪力与弯矩之间有一种直接的关系。
弯矩是指物体在受到力矩作用时的变形情况。
剪力产生的结果是产生弯矩。
剪力越大，产生的弯矩也越大。
根据以上的概念和理论，可以得到剪力和位移的公式如下：Δx=V*L/(A*G*h)其中，Δx表示位移，V表示剪力，L表示受力物体的长度，A表示受力物体的横截面积，G表示受力物体的剪切模量，h表示受力物体的高度。
这个公式基于剪切变形与剪切应力的比例关系，通过剪切模量可以确定这一关系。
需要注意的是，这个公式只适用于一些简单的结构和力学模型。
在实际应用中，我们还需要考虑其他因素，比如材料的非线性变形、结构的复杂性等。
总而言之，剪力和位移之间的关系可以通过剪力与弯矩以及剪切模量等参数之间的关系来计算。
这个公式在结构力学中有着广泛的应用，可以用于计算和设计各种力学结构的位移和受力情况。
但在实际应用时，我们还需要根据具体情况进行修正和计算，以保证计算结果的准确性和可靠性。
剪力 位移 公式
剪力位移公式剪力位移公式是在工程力学中经常使用的一种公式，用于计算物体受到剪力作用时的位移情况。
剪力位移公式的推导基于梁的基本理论和材料力学的原理。
在梁的受力分析中，我们将梁看作是由一系列的剪力和弯矩组成的，其中剪力是指作用在梁截面上的垂直力，弯矩是指作用在梁上的扭矩。
当梁受到剪力作用时，会产生剪力位移，即梁的形变情况。
剪力位移公式可以通过梁的受力平衡和材料弹性力学关系推导得到。
在推导中，我们假设梁是一个理想的弹性体，即在剪切力作用下，梁会发生弹性形变，且在去除剪切力后能完全恢复原状。
根据材料力学的原理，我们知道剪切力与剪切应力之间存在线性关系，即剪切力等于剪切应力乘以截面积。
而剪切应力可以表示为剪切应变乘以材料的剪切模量。
因此，在推导剪力位移公式时，我们需要考虑材料的性质以及梁的几何形状。
我们假设梁的截面积为A，材料的剪切模量为G，剪切力为F。
根据上述假设，剪切应力可以表示为F/A，剪切应变可以表示为剪切位移除以梁的长度L。
然后，我们根据材料力学中的胡克定律，将剪切应力和剪切应变之间的关系表示为线性关系，即剪切应力等于剪切模量乘以剪切应变。
将剪切应力和剪切应变代入剪切力的表达式中，得到剪切力等于剪切模量乘以剪切位移除以梁的长度L乘以截面积A。
我们将剪切力等于弯矩乘以梁的截面的位置矢量，即F=M*r，其中M为弯矩，r为截面位置矢量。
根据弹性力学的基本原理，弯矩等于剪切力的导数。
将剪切力的表达式代入弯矩的表达式中，得到弯矩等于剪切模量乘以剪切位移除以梁的长度L乘以截面积A乘以截面位置矢量r。
根据上述推导，我们可以得到剪力位移公式为：Δx=G*Δs*L/(A*r)，其中Δx为剪力位移，Δs为剪切位移。
剪力位移公式在工程实践中具有重要的应用价值。
通过计算剪力位移，可以评估梁在受到剪力作用时的变形情况，从而确定梁的结构安全性和稳定性。
在设计和施工过程中，合理使用剪力位移公式可以帮助工程师准确地预测和控制梁的变形，从而确保工程的质量和可靠性。
等效内摩擦角的计算与使用
等效内摩擦角的计算与使用等效内摩擦角是一种用于描述土壤或岩石等材料力学性质的参数，它反映了材料在剪切作用下抵抗变形的能力。
等效内摩擦角通常通过实验测定，并在土体或岩石稳定性分析、地基承载力计算、边坡设计等领域得到广泛应用。
计算等效内摩擦角的方法可以根据不同的试验方法和土体材料性质而有所不同。
一般来说，等效内摩擦角可以通过以下步骤进行计算：
1.进行土体或岩石的剪切试验，得到剪切应力与剪切位移之间的关系曲线。
2.根据试验曲线，确定土体或岩石在剪切过程中发生破坏的临界状态，通常以
最大剪切应力或剪切位移为标准。
3.在临界状态的剪切应力-剪切位移曲线上取若干点，并通过这些点拟合出一
个直线方程，该直线即为等效内摩擦角所在的直线。
4.通过等效内摩擦角所在的直线，可以求得等效内摩擦角的值。
在实际使用中，等效内摩擦角可以用于评估土体或岩石的稳定性、强度和变形特性。
例如，在边坡设计中，可以根据等效内摩擦角计算边坡的稳定系数，以确定是否需要进行加固措施。
在土体或岩石的承载力计算中，等效内摩擦角可以用于评估地基的抗剪强度和承载能力。
需要注意的是，等效内摩擦角只是描述材料力学性质的一个参数，不能完全代表材料的所有特性。
此外，等效内摩擦角的值也会受到试验方法和土体或岩石材料性质的影响，因此在具体应用中需要结合实际情况进行综合考虑。
总之，等效内摩擦角是一种重要的工程参数，可以用于描述土壤或岩石等材料的力学性质，并广泛应用于土体和岩石工程的设计和分析中。
正确计算和使用等效内摩擦角需要充分了解材料的性质和试验方法，并结合实际工程问题进行综合考虑。