现场岩体直剪切验资料.ppt

第8章 现场直接剪切试验 第一节 概 述 一、岩体强度的概念 二、现场剪切试验分类 2．岩体沿软弱结构面直剪试验 第二节 试验的基本原理 第三节 试验方法及技术要求 第五节 资料整理分析 第六节 岩休沿软弱结构面 的直剪试验 （4）在试验之前，先测定混凝土的强度，以供试验分析资料用。 （5）试体浇注完毕，即可注水饱和，同时对混凝土进行养护，待28天后，即可进行试验。有时因工作需要，需提早进行试验，在浇注混凝土时可适当添加些速凝剂，待混凝土标号达到要求后即可试验。 （6）试验的布置方案一般如图8－4所示： 图8－4 岩体现场直剪试验布置方案 当剪切面水平或接近水平时，采用abcd方案； 当剪切面较陡时（如软弱结构面），采用ef方案。 二、试验前的资料准备 1．斜推法试验 （1）加荷分析 首先应对每一个试体施加一定的垂直荷载，然后再施加斜向剪切荷载，进行试验。由于斜向荷载可分解为平行于剪切面的切应力和垂直剪切面的正应力，故一旦加上斜向荷载，剪切面上的正应力随之增加这个分量。从而出现了正应力的处理问题，即在剪切过程中，剪切面上的正应力是保持常数还是变数的问题。国外对这个问题持不同看法。在国内，大致采用以下三种方式来处理： 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。此时加于试体的正应力也是变数。 (1) 种方法，称之为常正应力法；(2)、(3)两种方法称之为变正应力法。当正应力为变数时，剪切面上的应力条件比较复杂，而且作出的剪应力—剪位移曲线图形失真，对试验成果的整理和分析都带来困难。故现行规范规定为按常正应力法试验。 为此，在试验前，就要求我们设计出试体应施加多大的垂直荷载和斜向荷载，才能使试验顾利进行。 （2）施力公式推导 1）应力计算 法向应力： σ＝P/F＋Qsinα/F＝p＋qsinα （记P/F＝p，Q/F=q） 切向应力： τ= Qcosα/F ＝qcosα 2) 最大单位推力qmax的估算 在试验进行之前，需要预估试体发生剪切破坏时的最大单位推力qmax，从而计算出斜向总荷载Q。据此，可在试验过程中分级施加斜向推力，直至试体剪断。 在极限状态下，应力条件应满足库仑公式： 只要预估出剪切面上的f（摩擦系数，tanφ）、C值，α＝15°，σ也可给定，即可计算qmax。然后乘以剪切面积F就是Qmax，按Qmax分级加载试验。 3）同步加减荷载计算 在试验过程中，为了保持剪切面上的正应力σ为常数，因此逐级施加q的同时，须同步成少p值。同步加减的荷载按下式计算： 由σ＝p＋qsinα，得出： p＝P/F＝σ－qsinα 4）最小正应力σmin的确定 为了避兔试验过程中p值不够减的情况发生，必须首先确定剪切面上的最小正应力σmin值。 为使在剪切时p≥0，即：σ－qsinα≥0 在极限状态下，还应满足： 建立联立方程组 σ－qsinα＝0 解得 把根据试体实际情况估计的剪切面的f、C值、α＝15°，代入上式，即可计算出剪切面上所需施加的σmin值。如小于此值，将会出现P值不够减的情况。显然，还要对f、C值的估计应接近剪切面的实际值；估计值偏大时，试体破坏时的斜向荷载Q将达不到设计的值，估计值偏小时，同样全出现P值不够减的情况。 2．平推法试验 不需要减少P值，但试验前，也要对剪切荷载进行估算。在极限平衡状态下，剪切面上的应力条件符合莫尔－库仑公式： ，得 如果根据岩性、构造等条件，预估出f、C值，代入上式即可估算出试体剪切破坏时最大剪切荷载，方便在试验过程中分级施加。 三、试验步骤及技术要求 1．仪器的标定、检测 试验前，根据对千斤顶（或液压枕）作的率定曲线和试体剪切面面积，计算施加的荷载和压力表读数对应关系。检查各测表的工作状态，测读初始读数。 2．施加垂直荷载 1）在每组(4～5个)试体上，分别施加不同的垂直荷载，加于试体上的最大垂直荷载，以不小于设计法向应力为宜。当剪切面有软弱物充填时，最大法向应力以不挤出充填物为限。 2）对每个试体分4～5级施加其垂直荷载。加载用时间控制，每隔5分钟加一次，加荷后立即读数，5分钟后再读一次，即可施加下一级荷载。当加至预定荷载时，仍需每隔