1、巖體雙千斤法頂直剪驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)試驗(yàn)?zāi)康谋驹囼?yàn)的目的是通過(guò)巖體直剪試驗(yàn)確定巖體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)（c）和剪切剛度系數(shù)。測(cè)定巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)和剪切剛度系數(shù)有室內(nèi)測(cè)試和原位測(cè)試兩種方法，在室內(nèi)試驗(yàn)中，巖體樣本盡管可以通過(guò)努力把取樣擾動(dòng)和切樣擾動(dòng)降低到最小限度, 但是試樣從地層深部取出時(shí)因應(yīng)力釋放而引起的擾動(dòng)是無(wú)法避免的，而且精細(xì)的取樣和試驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)在還難以普遍推廣應(yīng)用。而原位直剪試驗(yàn)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(méi)有受到擾動(dòng)破壞，試驗(yàn)條件接近工程實(shí)際情況。而且原位測(cè)試是在原位應(yīng)力條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不用取樣，避免或減輕了對(duì)巖樣的擾動(dòng)程度，測(cè)定巖體的范圍大，能反映微觀、宏觀結(jié)構(gòu)對(duì)巖性的影響

2、，比室內(nèi)巖塊試驗(yàn)更符合實(shí)際情況。二試驗(yàn)原理現(xiàn)場(chǎng)直接剪切試驗(yàn)原理與室內(nèi)直剪試驗(yàn)原理相同，由于試驗(yàn)尺寸大且在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，能把巖體的非均質(zhì)性及軟弱結(jié)構(gòu)面對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響更真實(shí)地反映出來(lái)。根據(jù)庫(kù)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(qiáng)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(cè)得的 f 可推求出相應(yīng)的 c、 值。巖體抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)在現(xiàn)場(chǎng)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(yàn)方法：即平推法試驗(yàn)和斜推法試驗(yàn)。采用平推法和斜推法時(shí)，由于剪切應(yīng)力方向不一樣，因此

3、所采用的計(jì)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(yàn)按下面公式計(jì)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(yàn)按下面公式計(jì)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(hào)含義同上文三試驗(yàn)設(shè)備試體制備設(shè)備：手風(fēng)鉆（或切石機(jī)）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(cè)力計(jì)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(cè)量設(shè)備：壓力表：精度為一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)壓力表一套，測(cè)油壓用；千分表：8128122璃或不銹綱。反力系統(tǒng)：若試驗(yàn)是在平硐中進(jìn)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(yàn)方法試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作試驗(yàn)前的地質(zhì)描述地質(zhì)描述為試驗(yàn)成果的整理分析和計(jì)算指標(biāo)的選擇提供可靠依據(jù)，并為綜合評(píng)價(jià)巖體工程地質(zhì)性質(zhì)提供依據(jù)。具體內(nèi)容包括：試驗(yàn)地段開(kāi)挖、試體制備方法及出現(xiàn)的問(wèn)題；試點(diǎn)編號(hào)、位置、尺寸；試段編號(hào)、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(diǎn)、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(diǎn)、風(fēng)化深度等；水文地質(zhì)條件，包括地下水類(lèi)型、化學(xué)成分、活動(dòng)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(yàn)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(diǎn)的選擇及整理選試點(diǎn)51.5試點(diǎn)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(shí)開(kāi)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?chē)膸r體應(yīng)該大致鑿平，清理干凈浮渣。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)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(yàn)。e：f：圖4.1巖體現(xiàn)場(chǎng)直剪試驗(yàn)布置方案試驗(yàn)前的資料準(zhǔn)備斜推法試驗(yàn)加荷分析首先應(yīng)對(duì)每一個(gè)試體施加一定的垂直荷載，然后再施加斜向剪切荷載，進(jìn)行試驗(yàn)。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(gè)分量。從而出現(xiàn)了正應(yīng)力的處理問(wèn)題，即在剪切過(guò)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(wèn)題。國(guó)外對(duì)這個(gè)問(wèn)題持不同看法。在國(guó)內(nèi)，大致采用以下三種方式來(lái)處理：在整個(gè)剪切過(guò)程中始終保持常數(shù)。數(shù)在增加)，此時(shí)剪切面上的正應(yīng)力是變數(shù)。在初始讀數(shù)上。此時(shí)加于試體的正應(yīng)力也是變數(shù)。上述（1）種方法，稱(chēng)之為常正應(yīng)力法；（2）（3）兩種方法稱(chēng)之為變正應(yīng)力法。當(dāng)正應(yīng)力為變數(shù)時(shí)，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(duì)試驗(yàn)成果的整理和分析都帶來(lái)困難。故現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定為按常正應(yīng)力法試驗(yàn)。為此，在試驗(yàn)前，就要求我們?cè)O(shè)計(jì)出試體應(yīng)施加多大的垂直荷載和斜向荷載，才能使試驗(yàn)順利進(jìn)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(yàn)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(yàn)過(guò)程中分級(jí)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(mǎn)足庫(kù)侖公式：（4-3）或者表達(dá)為：（4-4）式中：qmax試體發(fā)生剪切破壞時(shí)的最大單位推力，qmax=Qmax/F； Qmax預(yù)估試件破壞時(shí)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)