现场和室内两用直剪试验仪研制及膨胀岩土强度特性的研究

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1、学位论文独创性声明：本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。如不实，本人负全部责任。论文作者(签名)：学位论文使用授权说明御缉6月fo日河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本

2、人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布(包括刊登)授权河海大学研究生院办理。论文作者(签名)：童碎一＆，L』鱼L力∞孑年否月，。日河海大学硕士学位论文第一章绪论1．1课题研究的背景和意义岩土工程界的勘察、试验是为工程设计提供必要的资料和参数，而在地基设计中最重要的参数指标是岩土体的强度。土的强度足土的重要力学性质之一，在地基中土层的承载能力需要由强度确定，堤坝、基坑和天然土坡等边坡稳定性及是否产生裂缝，也是由土的强度控制【l】。强

3、度指标量测的准确与否直接关系到工程是否安全可靠、经济合理。量测岩土体剪切强度的方法很多，大体上分为现场原位测试和室内试验。现场原位试验有：现场大直剪试验、十字板剪切试验等；室内试验包括：直接剪切试验、三轴试验、无侧限抗压试验、单剪试验、扭剪试验等【2卅。现场大直剪试验分为应力控制式和应变控制式【5l，如图1．1。应力控制式用滑轮组施加水平力的加荷平台逐级加荷并用拉力计计量其大小；应变控制式用千斤顶施加水平荷载。现场十字板剪切试验是在钻孔某深度的软粘土中插入规定形式和尺寸的十字板头，施加扭转力矩，将土体破

4、坏，测定抵抗扭损的最大力矩，通过换算得土体抗剪强度【6罐】，适用于原位测定饱和软粘士的抗剪强度。(a)应力控制式现场人直剪试验1．滑轮，2．钢丝绳，3．拉力计，4．铁块，5．水平荷载台，6．导向轮，7．加垂商荷载平台，9．铁块，10．百分表，11．支架第一章绪论—吨毫：PL3蝌基4L

5、。·t’。+’=。，’Uh样。l3lf协b)应变控制式现场人直剪试验1．镇乐衙载，2．千斤顶，3．试块，4．支架，5．车轮，6．载．匠汽车底架，7．轴承，8．千斤顶，9．工字钢，10．垫块图1．1现场大直剪试验(自十-L试

6、验规程SL237～1999)二战以后，三轴试验取得了很大的发展，三轴试验可以得到土体可能最薄弱面上的强度指标，一般认为由它得到的强度指标更为准确‘91。但是三轴试验又分为三轴压缩试验和三轴伸长试验，不同应力状态所得的强度指标有所不同【Io】。图1．2是一均质土坡典型的圆弧形滑坡破坏形式，左上方的应力状态相当于三轴压缩试验的应力状态，右上方滑出点的应力状态相当于三轴伸长试验的应力状态，而中间一部分的应力状态相当于直剪试验的应力状态。这三点附近区域的滑坡破坏时的应力状态相应于这三种试验的应力状态，各自区域理

7、论上应该用这三种试验测试最为准确，但对于一个实际工程，这三种试验不可能都做，只会选取其中一种，直剪试验以其操作简便而在工程中得到最广泛的应用，且直剪试验所测得结果有整个滑弧上平均强度的意义Ill】。如图1．3所示，直剪试验包括上剪切盒和下剪切盒‘121，试样沿着上、下剪切盒之间的平面被剪开。直剪试验操作简单，原理明确，试样处于平面应变状态【13】。目前，在工程中测试土体强度应用最多的还足直剪试验【141。因此，有必要对直剪试验中存在的一些问题做一系统的总结和分析，更好地为工程服务。图1．2均质十坡滑坡破

8、河海大学硕士学位论文前，作用在试样上的三个主应力如图1．6(a)所示，最大主应力6l为垂直方向，即垂直压力，02、G3为水平方向；在施加剪力后，中间主应力o：的方向不变，主应力ol和63的方向发生偏转，如图1．6(b)所示，随着剪切力的增大，主应力6l和03的偏转角度也逐渐增大。根据破坏是的jF应力和剪应力，可以大致算出大、小主应力值，但中间主应力值是无法确定的IlJ。(2)在施加剪力前，试样所受的正应力是均匀分布的，当剪切开始后，由于上下剪切盒发生了相对位移，使作用于上剪切盒顶部的集中力p的作用线偏离

9、了剪切盒内试样的形心位置，从而使得剪切面上的正应力分布不再是均匀的。(3)常规卣剪试验试样受剪过程中剪切面积逐渐减小，这会使得平均『F应力不断变化，从而导致正应力不稳定。03。3=KOD下I，V＼／62263=Kop(a)(b)图1．6直剪仪中试样的应力状态：(a)施加剪切力之前；(b)施加剪切力之后主应力6l和a3发生偏转，有效剪切面积减小1．2．4实际剪切面并非理想剪切面直剪试验的理想剪切面是限定于上、下剪切盒之间的平面。但在实际试验过