巖土現(xiàn)場原位直剪驗指導(dǎo)書

1、巖體雙千斤法頂直剪驗指導(dǎo)書試驗?zāi)康谋驹囼灥哪康氖峭ㄟ^巖體直剪試驗確定巖體的抗剪強度參數(shù)（c）和剪切剛度系數(shù)。測定巖體抗剪強度參數(shù)和剪切剛度系數(shù)有室內(nèi)測試和原位測試兩種方法，在室內(nèi)試驗中，巖體樣本盡管可以通過努力把取樣擾動和切樣擾動降低到最小限度, 但是試樣從地層深部取出時因應(yīng)力釋放而引起的擾動是無法避免的，而且精細(xì)的取樣和試驗技術(shù)現(xiàn)在還難以普遍推廣應(yīng)用。而原位直剪試驗試體比室內(nèi)試樣大，能包含巖體宏觀結(jié)構(gòu)的變化，而且?guī)r體結(jié)構(gòu)沒有受到擾動破壞，試驗條件接近工程實際情況。而且原位測試是在原位應(yīng)力條件下進行實驗，不用取樣，避免或減輕了對巖樣的擾動程度，測定巖體的范圍大，能反映微觀、宏觀結(jié)構(gòu)對巖性的影響

2、，比室內(nèi)巖塊試驗更符合實際情況。二試驗原理現(xiàn)場直接剪切試驗原理與室內(nèi)直剪試驗原理相同，由于試驗尺寸大且在現(xiàn)場進行，能把巖體的非均質(zhì)性及軟弱結(jié)構(gòu)面對抗剪強度的影響更真實地反映出來。根據(jù)庫倫破壞準(zhǔn)則，有（2-1）式中，f剪切破壞面上的剪應(yīng)力（kPa），即巖土體的抗剪強度； 破壞面上的法向應(yīng)力（kPa）；c巖土體的粘聚力（kPa）；巖土體的內(nèi)摩擦角（）；依據(jù)所測得的 f 可推求出相應(yīng)的 c、 值。巖體抗剪強度試驗在現(xiàn)場可以有各種不同的布置方案，但就剪切荷載施加的方式只有兩種，因此，按剪切荷載施加的不同方式，分為兩種試驗方法：即平推法試驗和斜推法試驗。采用平推法和斜推法時，由于剪切應(yīng)力方向不一樣，因此

3、所采用的計算公式也有所不同。圖 2.1 平推法與斜推法示意圖平推法試驗按下面公式計算各法向荷載下的法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力=P/F（2-2）=Q/F（2-3）式中：剪切面上的法向應(yīng)力剪切面上的剪切應(yīng)力，Mpa; P剪切面上的總法向荷載，N; Q剪切面上的總剪切荷載，N;F剪切面面積，mm2斜推法試驗按下面公式計算法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力：P/FQsin/F（2-4）= Qcos/F（2-5）式中：Q作用于剪切面上的總斜向荷載，N; 斜向荷載方向與剪切面之間的夾角;其他符號含義同上文三試驗設(shè)備試體制備設(shè)備：手風(fēng)鉆（或切石機）1加載設(shè)備：液壓千斤頂，2用不同行程；油壓泵（附壓力表、高壓油管、測力計等），245

4、鋼制成，一套，其面積可根據(jù)試體尺寸而定；滾軸排：一套，面積根據(jù)試體尺寸而定。測量設(shè)備：壓力表：精度為一級的標(biāo)準(zhǔn)壓力表一套，測油壓用；千分表：8128122璃或不銹綱。反力系統(tǒng)：若試驗是在平硐中進行，則不需要另外的反力裝置，直接利荷系統(tǒng)的反力裝置，一般是打地錨。輔助設(shè)備：安裝工具一套；澆搗混凝土工具一套；照像設(shè)備一套。四試驗方法試驗前的準(zhǔn)備工作試驗前的地質(zhì)描述地質(zhì)描述為試驗成果的整理分析和計算指標(biāo)的選擇提供可靠依據(jù)，并為綜合評價巖體工程地質(zhì)性質(zhì)提供依據(jù)。具體內(nèi)容包括：試驗地段開挖、試體制備方法及出現(xiàn)的問題；試點編號、位置、尺寸；試段編號、位置、高程、方位、深度、硐室斷面形狀和尺寸；巖石巖性、結(jié)構(gòu)

5、、構(gòu)造、主要造巖礦物、顏色等；各種結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、分布特點、結(jié)構(gòu)面性質(zhì)、組合關(guān)系等；巖體的風(fēng)化程度、風(fēng)化特點、風(fēng)化深度等；水文地質(zhì)條件，包括地下水類型、化學(xué)成分、活動規(guī)律、出露位置等；巖爆、硐室變形等與初始地應(yīng)力有關(guān)的現(xiàn)象；試驗地段地質(zhì)橫剖面圖、地質(zhì)素描圖、鉆孔柱狀圖、試體展示圖等。試點的選擇及整理選試點51.5試點整理12內(nèi)(沿推力方向)，試體范圍外起伏差約10。(平推法同時開挖放置水平千斤頂?shù)牡目硬?。試體制備根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范（GB500212009）規(guī)定的試體布置、制備、加工尺寸應(yīng)符合一般規(guī)定：試體宜加工成方形體（或梯形體），5可能處在同一高程。通常平推法采用方形試體，斜推法采用梯形試

6、體。2500cm2，50cm，2/3，1.5切面周圍的巖體應(yīng)該大致鑿平，清理干凈浮渣。根據(jù)設(shè)計要求，對試體保持天然含水量或者浸水飽和。4.1abcd（如陡峭軟弱結(jié)構(gòu)面）efa：e1分布不均勻。b：e2e1方案 c：剪切面上應(yīng)力分布均勻，但是試體施工困難。d：試驗。e：f：圖4.1巖體現(xiàn)場直剪試驗布置方案試驗前的資料準(zhǔn)備斜推法試驗加荷分析首先應(yīng)對每一個試體施加一定的垂直荷載，然后再施加斜向剪切荷載，進行試驗。由于斜向荷載可分解為平行于剪切面的切應(yīng)力和垂直剪切面的正應(yīng)力，故一旦加上斜向荷載，剪切面上的正應(yīng)力隨之增加這個分量。從而出現(xiàn)了正應(yīng)力的處理問題，即在剪切過程中，剪切面上的正應(yīng)力是保持常數(shù)還是

7、變數(shù)的問題。國外對這個問題持不同看法。在國內(nèi)，大致采用以下三種方式來處理：在整個剪切過程中始終保持常數(shù)。數(shù)在增加)，此時剪切面上的正應(yīng)力是變數(shù)。在初始讀數(shù)上。此時加于試體的正應(yīng)力也是變數(shù)。上述（1）種方法，稱之為常正應(yīng)力法；（2）（3）兩種方法稱之為變正應(yīng)力法。當(dāng)正應(yīng)力為變數(shù)時，剪切面上的應(yīng)力條件比較復(fù)雜，而且作出的剪應(yīng)力剪位移曲線圖形失真，對試驗成果的整理和分析都帶來困難。故現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定為按常正應(yīng)力法試驗。為此，在試驗前，就要求我們設(shè)計出試體應(yīng)施加多大的垂直荷載和斜向荷載，才能使試驗順利進行。施力公式推導(dǎo)4.2PQ布為：法向應(yīng)力：P/FQsin/Fpqsin（4-1）（記 P/Fp，Q/F=q）剪切應(yīng)力：=Qcos/Fqcos（4-2）式中：P作用于試體上的垂直荷載，kN；圖 4.2 斜推法試驗Q作用于試體上的斜向荷載，kN；F剪切面面積，cm2；qmax，Qmax。據(jù)此，可在試驗過程中分級施加斜向推力，直至試體剪斷。在極限狀態(tài)下，應(yīng)力條件應(yīng)滿足庫侖公式：（4-3）或者表達為：（4-4）式中：qmax試體發(fā)生剪切破壞時的最大單位推力，qmax=Qmax/F； Qmax預(yù)估試件破壞時總斜向荷載，kN；F 剪 切 面 面 積 ，cm2； 剪切面上的法向應(yīng)力，kPa； tan預(yù)估剪切面上的摩擦系數(shù)；c預(yù)