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《土的直剪试验缺陷探讨_刘建锋》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第1期四川水力发电Vol.24,No.12005年2月SichuanWaterPowerFeb.,2005土的直剪试验缺陷探讨刘建锋,徐进,高春玉(四川大学水电学院,四川成都610065)摘要:由于直剪试验经济、简便,有关国家标准及行业规范、规程都将其作为测定土体抗剪强度指标的主要技术手段之一,但传统的试验方法及直剪仪本身存在诸多缺陷。分析了直剪仪的现存缺陷及产生的原因,以便今后进一步改进该仪器,并从理论上完善该试验方法,对提高由该试验方法所得试验数据的可靠性及其在实际工程应用中更加广泛的推广都具有重要意义。关键词:直剪仪;正应力;剪应力;剪切面;排水条件;
2、直剪试验;缺陷中图分类号:TU43;TU432文献标识码:B文章编号:100122184(2005)01200562041概述角U和粘聚力c。作为建筑物地基的土体,如果产生整体滑动3直剪仪的现状或局部剪坏区发展导致过大的或不均匀的地基变由于直剪仪具有结构简单、消耗试件少、固结形,都会造成上部结构的破坏或影响其正常使用,快、省时、仪器刚度大、传力明确、操作简单等诸多土坝、路堤、土坡(包括挖方边坡)以及挡土墙、地优点,目前在国内外仍普遍采用。利用该仪器所测下结构的周围土体等是否稳定,这些都是由土的得的土体抗剪强度参数,在实际工程应用中具有[1]强度控制的。因此,为确保各
3、类工程建设既经济重要的参考价值。在这方面,前人虽然做了较多研合理,又安全稳定,必须为其提供土体的准确抗剪究,积累了不少经验,但该仪器本身还存在诸多缺强度指标。限。现有各种涉及该试验方法的教材都对该试验2直剪试验的原理方法存在的缺陷作了简单介绍,而且近年来也曾直剪仪是以Coulomb理论为理论基础发展有诸多学者做过该方面的研究,并发表过相关文而来的、最早且最直接测定土体抗剪强度的试验章。曾有学者在探讨直剪试验中参数误差产生的方法。该仪器可分为应变控制式和应力控制式两[3]原因时,针对偏轴压力、复杂应力条件以及实际种。应变控制是控制试样产生一定位移,测定其相剪切面积的变
4、化等对抗剪强度参数的影响分别进应的水平剪应力;应力控制是对试样施加一定的行了详细分析和研究,介绍了以上各种条件对抗水平剪切力,测定其相应位移。由于应力控制式施剪强度参数大小变化趋势的影响,建议在条件许加水平剪切力较为麻烦,不易准确测得应力和剪可的情况下尽可能采用三轴试验。此外,其他学者切位移曲线上的峰值及稳定值;而应变控制式则[4]在探讨如何提高直剪试验的质量和对基坑支护能较准确方便地测得剪应力和剪切位移曲线上的[5]工程c、U值测定方法探讨中,再次提到了直剪峰值和最后值,因此,国内外均很少采用应力控制试验仪器存在的诸多缺陷。笔者在分析和研究前式,并且我国也在《土工
5、试验规程》(SL2372人成果的基础上,结合实际试验,综合归纳了应变[2]1999)的修订中取消了用应力控制式直剪仪测控制式直剪仪的现存诸多缺陷,并对其产生原因定土体抗剪强度参数的方法。进行了初步探讨。采用应变控制式直剪仪试验时,用环刀切出4直剪仪现存缺陷研究20mm厚的圆形土饼,将土饼推入剪切盒内,分4.1正应力不稳定[1,6～14]别在不同的垂直压力p下,按匀速位移施加水平在直剪试验中,土样所受正应力是由作用于剪切力进行剪切,求得剪切破坏时的剪应力S。然试样形心顶部的竖向荷载p通过刚性传压装置后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数:内摩擦产生的,见图1。剪切开始前,
6、剪切盒内的试样上收稿日期:2004209207表面受大小均等的正应力R,见图2。56pR=(1)A0式中p为垂直压力;A0为初始剪切面面积。图4剪切开始后各点正应力的重新分布图图1理想剪切面示意图图5上剪切盒相对移出部分受力示意图认为,当剪应力施加后,主应力的方向发生偏转并[11]随剪应力的增大偏转方向逐渐增大,见图6。图2剪切开始时各点正应力分布示意图当剪切开始后,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的作用线偏离了剪切盒内试样的形心位置(见图3),从而导致剪切盒内试样所受正应力的大小随剪切位移的增加不断发生变化,使各点正应力的大小发图6主应
7、力示意图[1,6～15]生了重新分布,而不再是剪切前各点大小均等的4.2剪应力集中及剪应力分布不均匀正应力,见图4。由于上下剪切盒内的土样产生相目前,国内普遍采用的应变控制式直剪仪的对位移,此时,上剪切盒内土样相对于下剪切盒内剪切盒为圆形。在试验资料的分析中,假定试样所土样移出的部分相当于悬臂梁,见图5。作用于受剪应力均匀分布。但实际上并非如此。土样剪AB段的线性荷载使AB段试样产生绕B点的力切时先从试样边缘开始,而圆形剪切盒一开始则矩,从而使AB段试样形成绕B点顺时针转动的在剪切盒边缘处形成了明显的应力集中现象,靠趋势。此时,A点的线性荷载RA
