现场直接剪切试验.ppt

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1、现场直接剪切试验主要内容1、概述2、试验基本原理3、试验仪器设备4、试验方法及技术要求5、资料整理及影响因素分析一、概述发展史直剪试验最早在一百多年前被AlexandreCollin用于边坡稳定研究所使用。早期的直剪试验仪均为应力控制式，第一台现代的直剪仪是在1932年Casagrande在哈佛大学设计的，Gilboy于1936年在麻省理工学院将位移控制引入到直剪仪中，从而可以得到土体材料较为准确的应力-位移关系和峰值以后的强度特性。目前常规的室内直剪仪一般都是应变控制式，试验时用环刀切出厚为20mm的圆形土饼，将土

2、饼推入剪切盒内,分别在不同的垂直压力P下，施加水平剪切力进行剪切，使试样在上下剪切盒之间的水平面上发生剪切至破坏，求得破坏时的剪切应力τ，根据库伦定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角φ和粘聚力c。直剪试验所测试的岩土体的抗剪强度，在工程应用中具有重要的参考价值。试验目的：测定岩土体特定剪切面上的抗剪强度指标优点:由于现场直剪试验土样的受剪面积比室内试验大得多，且又是在现场直接进行试验的，因此较室内试验更能符合天然状态，得出的结果更加符合实际工程的技术要求。适用条件现场直剪试验主要适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土以及它们

3、所组成的混合土层。试验分类现场直剪试验可分为以下两种：1、土体现场直接剪切试验2、岩体现场剪切试验每种试验又可细分为：1、抗剪断试验：试体在法向应力作用下沿剪切面剪切破坏的直剪试验；2、抗剪试验（摩擦试验）：试体剪断后沿剪切面继续剪切的抗剪试验；3、抗切试验：法向应力为0时对试体进行的直剪试验。二、试验基本原理及方法一、基本原理在现场对几个式样(不少于3个）施加不同的法向荷载，待其固结稳定后再施加水平剪力使其破坏，同时记录下几个样式破坏时的剪切应力，绘制出剪应力与法向应力的关系曲线，继而可以得到土体在特定破坏面上的抗

4、剪强度参数即内摩擦角和念聚力。二、试验方法1）试验的第一步是试坑的开挖和试样的制备，一般情况下工作面的尺寸为2.5M×1.6M.试样的制备一般在试坑中进行，用下端带有刃口的剪切盒，边压入土体边削去剪力盒外侧土体，一直到剪力盒全部切入到预定的试验深度为止，沿刃口的深度将周围土体削除，形成与剪切面一致的试坑基底平面，同时修剪剪力盒中试样的顶面，使试样顶面超出剪力盒顶面1CM左右，并使其保持平整。试样制备完成后，可安装法向应力施加装置和水平推力施加装置及相应的应力、位移测量装置（见图7-25），试验装置安装完成之后，即可开

5、始试验。2）对试样分级施加法向荷载，荷载的等效集中应力作用位置应位于剪切面的中心，最大法向荷载应大于设计荷载，一般可分4-5级逐渐达到试验所需的最终法向荷载。每级法向荷载施加后每5min测量一次试验变形，当每1min变形不超过0.05mm时可施加下一级荷载。最后一级法向荷载施加后，当1h内竖直变形不超过0.05mm时，即达到相对稳定状态，可施加剪切荷载。3）施加水平剪切力，每级剪切荷载按预估价最大荷载的8%—10%分级等量施加，也可按法向荷载的5%-10%分级等量施加。当剪切变形急剧增长或变形继续增长而剪应力无法增加

6、或剪切变形达到试样边长（直径）的1/10时可终止试验。4）当需要根据剪切位移大于10mm时的试验成果确定土的残余抗剪强度时，可能需要沿剪切面继续进行摩擦试验。5）绘制有关试验成果曲线（详见试验成果及应用部分）三、试验设备土的现场直接剪切试验的主要设备有下列几部分构成：1、剪力盒，用以制备和装盛土样。2、法向荷载施加系统，由千斤顶、加压反力装置及滚动滑板构成，用以施加法向应力。3、水平剪力施加系统，由千斤顶及附属装置（反力支座等）构成。4、测量系统，由位移量测系统（位移计、百分表等）和力测量系统（力传感器）构成，用以测

7、量法向荷载、法向位移、水平剪力、水平位移等。图7-25是一种常见的土现场直接剪切试验装置的示意图。图3-1现场直剪试验的技术要求1、剪切面积（试样截面积）不宜小于0.3m^2高度不宜小于20cm或为试样土颗粒最大粒径的4-8倍。2、开挖试坑时，应避免对试样土体的扰动和使土样含水量发生显著变化。在地下水位以下试验时应先降低水位，待试验装置安装完毕，回复地下水位后再进行试验。3、试验过程及法向应力、水平剪切应力施加以及终止试验的标准应符合上述试验方法中的相关要求。试验成果及应用现场直接剪切试验的主要成果有：剪切应力与剪切

8、位移关系曲线；抗剪强度与法向应力关系曲线。利用剪切应力与剪切位移关系曲线，可以确定一定法向应力条件下，剪切破坏面上的峰值抗剪强度和残余强度。利用抗剪强度和法向应力关系曲线可以确定剪切面上，土体的内摩擦角和粘聚力。除此之外，还可以通过绘制剪应力和垂直位移关系曲线，求得土体的剪胀强度。施加垂直荷载装置安装应按下列顺序进行：1、在试样表面铺砂、击实并