现场直剪剪切试验与岩体原位应力测试(ppt 40页)

FtanC
Qmax cos
试验时，将斜向推力Qmax分级施加直至剪断。为保持 剪切面上的法向应力始终不变，应同步减少由斜向推力所引 起的垂直荷载的增加量。同步加减的荷载按下式计算：
pPQ sinqsin
F
F
试验前，还应估算出剪切面上的最小正应力σmin，防止 因同步减少垂直荷载而发生法向应力为负数的情况出现。
根据对千斤顶（或液压枕）作的率定曲线和试体剪切 面面积，计算施加的荷载和压力表读数。检查各测表的工作 状态，测读初始读数。
抗剪断试验
τ
φ
σ
τ 断＝σ tgφ +c
摩擦试验
τ
φ σ
τ 摩＝ σ tgφ
抗切试验
τ
σ
τ 切＝ c
按剪切荷载施加的不同方式分：平推法试验和斜推法试 验。
平推法——剪切荷载平行于剪切面 斜推法——剪切荷载与剪切面成一定角度
9.2 试验原理
根据库仑定律（1Leabharlann Baidu76），有 f Ctan
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——岩土体的内聚力（kPa）； φ ——岩土体的内摩擦角（°）。 依据不同σ下测得的τf 就可求出相应的C、 φ值。
（6）根据设计要求，对试体保持天然含水量或浸水饱和。
❖试验布置方案
❖资料准备 （1）斜推法试验
斜推法正应力是保持常数还是变数的问题。在国内，用3种 方式处理：
1）随着斜向荷载的施加，同步减小垂直压力表读数，使剪 切面上的正应力在整个剪切过程中始终保持常数。
2）在施加斜向荷载时，始终不调整垂直压力表读数（实际 上垂直压力表读数在增加），此时剪切面上的正应力是变数。
平推法： P
F
Q F
斜推法： PQsin
FF
Qcos F—剪切面面积（mm2）
F
9.3 试验设备 （1）试体制备设备：手风钻（或切石机）、模具、人
工开挖工具各l套。切石机、模具应符合试体尺寸要求。 （2）加载设备：液压千斤顶（或液压钢枕）2套以上，
出力容量根据试验要求确定，行程≥70 mm。液压泵（手动或 电动）附压力表、高压油管、测力计等，与液压千斤顶（或 液压钢枕）配套使用。
（5）结构面的分布特点、结构面性质（产状、成因、类 型、宽度、延伸性和连续性、结构面壁强度、起伏情况）、 组合关系等；
（6）充填物性质（类型、厚度、矿物成分、颗粒组成、 泥化、软化、风化程度和含水状态等）；
（7）岩体的完整程度、风化程度、风化特点、风化深度 等；
（8）水文地质条件（地下水类型、化学成分、活动规律 、出露位置等）;
（a）：1—砂浆顶板；2—垫板；3—传力柱；4—压力表；5—混凝土试体；6—混 凝土后座；7—液压千斤顶；8—传力块；9—滚轴徘；10—接液压泵；11—垂直位
移测表；12—测量标点；13—水平位移测表；14—试体受力简图 （b）：1、2、3、4、14同（a）；5—液压千斤顶；6—混凝土试体；7—传力块； 8—滚轴排；9—垂直位移测表；10—测量标点；11—水平位移测表；12—混凝土后
3）在施加斜向荷载时，同步调整垂直压力表读数，使压力 表读数始终保持在初始读数上。此时加于试体上的正应力也是变 数。
1）方法－常正应力法，2）及3）方法－变正应力法。现行 规范规定按常正应力法试验。为此，在试验前，就要求设计出试 体应施加多大的垂直荷载和斜向荷载，才能使试验顺利进行。
试验前，预先按下式预估试体剪坏时的斜向总荷载：
（9）试验地段地质横纵工程地质剖面图、地质素描图、 钻孔柱状图、试体展示图等。
❖试体制备
（1）在岩体的预定部位加工试体，试体宜加工成方形体 （或楔形体）；每组试体数量不宜少于5个，并应尽可能处 在同一高程上。开挖时应尽量减少对试体的扰动和破坏。
（2）试体剪切面积不宜小于2500 cm2，最小边长不宜 小于50 cm，试体高度不宜小于最小边长的2/3(或1/2-工程岩 体试验方法标准)。试体间距宜大于试体最小边长1.5倍，以 免试验过程中相互影响和便于试体制备和设备安装。
σmin按下式计算： minctgCtan
Qsin 0
F
Qcos=tgc
F
（2）平推法试验 在试验前，同样需对最大剪切荷载Qmax进行估算。在
极限平衡状态下，剪切面上的应力条件符合摩尔-库仑公式：
QmaxtanC
F
Q m a xta n C F
9.4.2 试验技术要求 1．试验开始前准备
9 现场直剪剪切试验
9.1 概述
➢ 试验目的 测试岩体的抗剪强度（c, φ）和剪切刚度系数，其试验
结果较室内岩块试验更符合实际情况。 ➢ 试验分类
按试验对象分：岩体本身的直剪试验、岩体沿软弱结构 面的直剪试验、岩体与混凝土接触面的直剪试验
根据加荷情况及剪切破坏面情况分：试体在法向应力作用 下沿剪切面剪切破坏的抗剪断试验；试体剪断后沿剪切面 继续剪切的抗剪试验（也称摩擦试验）及法向应力为零时 对试体进行剪切的抗切试验。
（3）试体的推力部位应留有安装千斤顶的足够空间，平推 法应开挖千斤顶槽。剪切面周围的岩体应大致凿平，浮渣应清 除干净。
（4）平推法的推力方向宜与工程岩体的受力方向一致。斜 推法的推力中心线与剪切面夹角α宜为12°～17°。
（5）对加压过程可能出现破裂或松动的试体，应浇筑钢筋 混凝土保护套或采取其它保护措施，保护套应有足够的强度和 刚度，顶面应平行预定剪切面，底部应在预定剪切面的上部边 缘；水泥砂浆和混凝土应进行养护。
座；13—接液压泵
在试体两侧的对称部位分别安装测量切向位移和法向 位移（绝对位移）的测表，每侧法向、切向位移测表均不 得少于2只。
9.4 试验方法及技术要求
9.4.1 试验前准备工作 地质描述
（1）试验段开挖、试体制备方法及出现的问题； （2）试点编号、位置、尺寸； （3）试段编号、位置、高程、方位、深度、硐断面形 状和尺寸； （4）岩石名称、颜色、结构、构造、主要矿物成分等 ；
（3）传力设备：传力柱（木、钢或砼制品）、钢垫块 （板）、高压胶管、滚轴排。传力柱宜具足够的刚度。在露 天或基坑试验时须使用岩锚、钢索、螺夹或钢梁等反力装置 。
（4）测量设备：百分表（量程≥50 mm）、千分表（量 程≥2～50 mm），每种不少于6块、对应数量的磁性表座和 万能表架、测量标点、量表支架（≥2）。支杆长度应超过试 验影响范围。