现场直剪剪切试验与岩体原位应力测试.ppt

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1、9.1概述9现场直剪剪切试验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。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、.2试验原理根据库仑定律（1776），有式中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。平推法：F—剪切面面积（mm2）斜推法：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≥70mm。液压泵（手动或电动）附

3、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。（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≥50mm）、千分表（量程≥2～50mm），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。（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

4、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；（

5、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；（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）;（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

6、）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2500cm2，最小边长不宜小于50cm，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。（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

7、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。（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

8、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。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