河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第九章現(xiàn)場直接剪切試驗第一節(jié)概述第二節(jié)試驗的基本原理第三節(jié)試驗的儀器設(shè)備第四節(jié)試驗技術(shù)要求及方法第五節(jié)資料整理及影響因素分析河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第九章現(xiàn)場直接剪切試驗第一節(jié)1河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗

現(xiàn)場直剪試驗可用于巖土體本身、巖土體沿軟弱結(jié)構(gòu)面和巖體與其他材料接觸面的剪切試驗，可分為巖土體試體在法向應(yīng)力作用下沿剪切面剪切破壞的抗剪斷試驗，巖土體剪斷后沿剪切面繼續(xù)剪切的抗剪試驗（摩擦試驗），法向應(yīng)力為零時巖體剪切的抗切試驗。第一節(jié)概述河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗2河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗3河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗P剪切面Q現(xiàn)場直接剪切試驗可求得試驗對象的抗剪強度和剪切剛度系數(shù)，試驗結(jié)果更符合實際情況。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗P剪切面Q4河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)一、巖體強度的概念通常所講的巖體強度是指巖體的抗剪強度，即巖體抵抗剪切破壞的能力。也就是說，巖體在任一法向應(yīng)力作用下，剪切破壞時所能抵抗的最大剪應(yīng)力值，稱該剪切面在此法向應(yīng)力下的抗剪強度。二、現(xiàn)場剪切試驗分類現(xiàn)場剪切試驗可分為三類：（1）巖體本身直剪試驗；（2）巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面的直剪試驗；（3）巖體與混凝土接觸面的直剪試驗。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)一、巖體強度的概念5河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)每類試驗又可細分為：（1）抗剪斷試驗：試體在法向應(yīng)力作用下沿剪切面剪切破壞的直剪試驗；（2）抗剪試驗（摩擦試驗）：試體剪斷后沿剪切面繼續(xù)剪切的抗剪試驗；（3）抗切試驗：法向應(yīng)力為0時對試體進行的直剪試驗。從而根據(jù)庫侖方程得到相應(yīng)的強度指標：抗剪斷強度，抗剪強度（摩擦強度），抗切強度。如圖9－1所示：河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)每類試驗又可細分為：6河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)7河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)三、各類剪切試驗的適用性1．巖體本身直剪試驗

巖體本身直剪試驗是為測定在外力作用下，巖體本身的抗剪強度和變形的試驗。在驗算壩基、壩肩、巖質(zhì)邊坡及地下洞室圍巖等巖體本身可能發(fā)生剪切失穩(wěn)時，可采用本試驗方法。目前，在現(xiàn)場測定巖體的抗剪強度有多種方法，如直剪試驗、三軸試驗、扭轉(zhuǎn)試驗、拔錨試驗等。為國內(nèi)外最為通用的直剪試驗。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)三、各類剪切試驗的適用性8河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面直剪試驗是測定巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強度和變形的試驗。巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強度，是指在外力作用下，軟弱結(jié)構(gòu)面抵抗剪切的能力。為評價壩基、壩肩、巖質(zhì)邊坡及洞室圍巖可能沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動失穩(wěn)時所采用的試驗方法。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面直剪試驗9河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．混凝土與巖體直剪試驗

混凝土與巖體直剪試驗是為測定現(xiàn)場混凝土與巖體之間(膠結(jié)面)的抗剪強度和變形特征所進行的試驗。為評價水工建筑物沿基礎(chǔ)接觸面可能發(fā)生剪切破壞時，校核其抗滑穩(wěn)定性時采用此項試驗。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，如圖9—2。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．混凝土與巖體直剪試驗10河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)上述幾種現(xiàn)場直剪試驗，由于剪切對象不同，其試點的選取、試體的規(guī)格和制備要求、數(shù)據(jù)讀取時間間隔等方面存在差異。但在試驗原理、設(shè)備、步驟及結(jié)果處理分析方法上都基本一致。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)上述幾種現(xiàn)場直剪11河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第二節(jié)試驗的基本原理根據(jù)庫侖定律（1776），有：式中，τf——剪切破壞面上的剪應(yīng)力（kPa），即巖土體的抗剪強度；σ——破壞面上的法向應(yīng)力（kPa）；

C——巖土體的內(nèi)聚力（kPa）；φ——巖土體的內(nèi)摩擦角（°）；河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第二節(jié)試驗的基本原理12河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)依據(jù)所測得的τf可推求出相應(yīng)的C、φ值。（1）平推法法向應(yīng)力：σ＝P/F切向應(yīng)力：τ=q/F（2）斜推法法向應(yīng)力：σ＝P/F＋Qsinα/F切向應(yīng)力：τ=Qcosα/F

式中，Q——作用于剪切面上的總斜向荷載（N）；

α——斜向荷載施力方向與剪切面之間的夾角。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)依據(jù)所測得的τf可推求出相應(yīng)的C13河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第三節(jié)試驗的儀器設(shè)備一、設(shè)備組成1．試體制備系統(tǒng)手風鉆（或切石機）、模具、人工開挖工具各1套。2．加荷系統(tǒng)

（1）液壓千斤頂，2臺；根據(jù)巖體強度，最大荷載及剪切面積選用不同規(guī)格，行程≥70mm；（2）油壓泵（附壓力表、高壓油管、測力計等），2臺；手搖式或電動式，對千斤頂供油用。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第三節(jié)試驗的儀器設(shè)備一、設(shè)備14河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)

3．傳力系統(tǒng)（1）高壓膠管，若干(配有快速接頭)，輸送油壓用；（2）傳力柱：無縫鋼管一套，要求鋼管必須有足夠的剛度和強度；（3）鋼墊板：用45＃鋼制成，一套，其面積可根據(jù)試體尺寸而定；（4）滾軸排：一套，面積根據(jù)試體尺寸而定。4．測量系統(tǒng)（1）壓力表：精度為一級的標準壓力表一套，測油壓用；（2）百分表（量程≥50mm

）、千分表（量程≥2~50mm

）

：8－12只；（3）磁性表架：8－12只；（4）測量表架：工字鋼2根；（5）測量標點：有機玻璃或不銹綱。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．傳力系統(tǒng)15河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)5．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，直接利用巖體承擔反力；若在井巷、露天場地的試坑或平的巖體表面進行，則需要安裝加荷系統(tǒng)的反力裝置，一般是打地錨。6．輔助系統(tǒng)（1）安裝工具一套；（2）澆搗混凝土工具一套；（3）照像設(shè)備一套。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)5．反力系統(tǒng)16河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、設(shè)備安裝

總的安裝順序為：首先檢查所有儀器設(shè)備，認為可靠后才能使用；標出垂直及剪切荷載安裝位置后，先安裝法向荷載系統(tǒng)，后安裝切向荷載系統(tǒng)，見圖9－3。

河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、設(shè)備安裝17河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)18河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)1．安裝垂直加荷系統(tǒng)

在試體頂面鋪以一層橡皮板或砂漿墊層，墊層上放傳壓鋼板，并用水平尺找平，然后依次放置：滾軸排、鋼墊板、液壓千斤頂、傳力柱和頂部鋼墊板等(滾軸排視具體情況也可放于頂部)。整個垂直加荷系統(tǒng)必須與剪切面垂直，垂直合力應(yīng)通過剪切面中心。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)1．安裝垂直加荷系統(tǒng)19河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．安裝側(cè)向剪切加荷系統(tǒng)

安裝斜向千斤頂時，須嚴格定位。斜向推力作用方向與剪切面的夾角一般為12～17°，一般用15°。使千斤頂?shù)妮S線穿過剪切面中心，力爭剪切面受力均勻。安裝水平千斤頂時須嚴格定位，水平推力應(yīng)通過預(yù)定的剪斷面。當難以滿足此要求時，著力點距剪切面距離應(yīng)控制在試件邊長（沿剪切方向）的5％以內(nèi)，試驗前應(yīng)對此距離進行實測記錄，供資料分析用。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．安裝側(cè)向剪切加荷系統(tǒng)20河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．布置安裝測表（1）混凝土試體兩側(cè)靠近剪切面的四個角點處，布置水平向和垂直向測表各四只，測量絕對變形；（2）根據(jù)需要可在試體及其周圍基巖面上，安裝測量絕對位移和相對位移的測表；（3）測表支架應(yīng)牢固地安裝于支點上，支點位于變形影響范圍以外，最好是簡支梁形式；（4）支架固定后安裝測表。

河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．布置安裝測表21河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第四節(jié)試驗方法及技術(shù)要求

一、試驗前的準備工作1．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：（1）試驗地段開挖、試體制備方法及出現(xiàn)的問題；（2）試點編號、位置、尺寸；（3）試段編號、位置、高程、方位、深度、硐室斷面形狀和尺寸；（4）巖石巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、主要造巖礦物、顏色等；河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第四節(jié)試驗方法及技術(shù)要求一、22河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（5）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；（6）巖體的風化程度、風化特點、風化深度等；（7）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；（8）巖爆、硐室變形等與初始地應(yīng)力有關(guān)的現(xiàn)象；（9）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。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（5）各種結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、分布特點23河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．試點的選擇及整理（1）選試點同一組試體(不少于5塊)，選用工程地質(zhì)條件相同地段，試體受力大小、方向及裂隙相對位置等，應(yīng)盡量接近實際工程工作條件，盡可能位于同一高程上，試體間距應(yīng)大于1.5倍試體最短邊長，以免受力后變形互相影響。（2）試點整理在所選試點上，對硐頂板及斜向(或水平)推力后座大致加工平整。預(yù)澆混凝土地基面起伏差控制在試體邊長的1～2％內(nèi)(沿推力方向)，試體范圍外起伏差約為試體邊長的10％。(平推法同時開挖放置水平千斤頂?shù)牡目硬?。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．試點的選擇及整理24河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．澆注混凝土試體

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021－2001）規(guī)定的試體布置、制備、加工尺寸應(yīng)符合一般規(guī)定：（1）試體宜加工成方形體（或楔形體），每組試體數(shù)量不宜少于5個，并盡可能處在同一高程。（2）試體剪切面積不宜小于2500cm2，邊長不宜小于50cm，試體高度不宜小于邊長的2/3，試體間距應(yīng)大于1.5倍試體最短邊長。（3）試體的推力部位應(yīng)留有安裝千斤頂?shù)淖銐蚩臻g，平推法應(yīng)開挖千斤頂槽。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．澆注混凝土試體25河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（4）在試驗之前，先測定混凝土的強度，以供試驗分析資料用。（5）試體澆注完畢，即可注水飽和，同時對混凝土進行養(yǎng)護，待28天后，即可進行試驗。有時因工作需要，需提早進行試驗，在澆注混凝土?xí)r可適當添加些速凝劑，待混凝土標號達到要求后即可試驗。（6）試驗的布置方案見P132圖9－6所示。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（4）在試驗之前，先測定混凝土的26河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、試驗前的資料準備

1．斜推法試驗（1）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：河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、試驗前的資料準備27河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)1）隨著斜向荷載的施加，同步減小垂直壓力表讀數(shù)，使剪切面上的正應(yīng)力在整個剪切過程中始終保持常數(shù)。2）在施加斜向荷載時，始終不調(diào)整垂直壓力表讀數(shù)(實際上垂直壓力表讀數(shù)在增加)，此時剪切面上的正應(yīng)力是變數(shù)。3）在施加斜向荷載時，同步調(diào)整垂直壓力表讀數(shù)，使壓力表讀數(shù)始終保持在初始讀數(shù)上。此時加于試體的正應(yīng)力也是變數(shù)。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)1）隨著斜向荷載的施加，同步減小28河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)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。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)1)種方法，稱之29河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（2）施力公式推導(dǎo)1）應(yīng)力計算法向應(yīng)力：σ＝P/F＋Qsinα/F＝p＋qsinα（記P/F＝p，Q/F=q）切向應(yīng)力：τ=Qcosα/F＝qcosα河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（2）施力公式推導(dǎo)30河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2)最大單位推力qmax的估算在試驗進行之前，需要預(yù)估試體發(fā)生剪切破壞時的最大單位推力qmax，從而計算出斜向總荷載Q。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：只要預(yù)估出剪切面上的f（摩擦系數(shù)，tanφ）、C值，α＝15°，σ也可給定，即可計算qmax。然后乘以剪切面積F就是Qmax，按Qmax分級加載試驗。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2)最大單位推力qmax的估算31河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3）同步加減荷載計算在試驗過程中，為了保持剪切面上的正應(yīng)力σ為常數(shù)，因此逐級施加q的同時，須同步減少p值。同步加減的荷載按下式計算：由σ＝p＋qsinα，得出：p＝P/F＝σ－qsinα4）最小正應(yīng)力σmin的確定為了避兔試驗過程中p值不夠減的情況發(fā)生，必須首先確定剪切面上的最小正應(yīng)力σmin值。為使在剪切時p≥0，即：σ－qsinα≥0在極限狀態(tài)下，還應(yīng)滿足：河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3）同步加減荷載計算32河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)建立聯(lián)立方程組σ－qsinα＝0解得把根據(jù)試體實際情況估計的剪切面的f、C值、α＝15°，代入上式，即可計算出剪切面上所需施加的σmin值。如小于此值，將會出現(xiàn)P值不夠減的情況。顯然，還要對f、C值的估計應(yīng)接近剪切面的實際值；估計值偏大時，試體破壞時的斜向荷載Q將達不到設(shè)計的值，估計值偏小時，同樣全出現(xiàn)P值不夠減的情況。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)建立聯(lián)立方程組σ－qsinα33河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．平推法試驗

不需要減少P值，但試驗前，也要對剪切荷載進行估算。在極限平衡狀態(tài)下，剪切面上的應(yīng)力條件符合莫爾－庫侖公式：得

如果根據(jù)巖性、構(gòu)造等條件，預(yù)估出f、C值，代入上式即可估算出試體剪切破壞時最大剪切荷載，方便在試驗過程中分級施加。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．平推法試驗34河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)三、試驗步驟及技術(shù)要求1．儀器的標定、檢測

試驗前，根據(jù)對千斤頂（或液壓枕）作的率定曲線和試體剪切面面積，計算施加的荷載和壓力表讀數(shù)對應(yīng)關(guān)系。檢查各測表的工作狀態(tài)，測讀初始讀數(shù)。2．施加垂直荷載1）在每組(4～5個)試體上，分別施加不同的垂直荷載，加于試體上的最大垂直荷載，以不小于設(shè)計法向應(yīng)力為宜。當剪切面有軟弱物充填時，最大法向應(yīng)力以不擠出充填物為限。2）對每個試體分4～5級施加其垂直荷載。加載用時間控制，每隔5分鐘加一次，加荷后立即讀數(shù)，5分鐘后再讀一次，即可施加下一級荷載。當加至預(yù)定荷載時，仍需每隔5分鐘讀一次數(shù)，當連續(xù)兩次垂直變形之差小于0.01mm，即認為穩(wěn)定，可以施加水平荷載。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)三、試驗步驟及技術(shù)要求2．施加垂35河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．施加剪切荷載1）以時間控制：開始按最大剪切荷載的10％分級施加。隔5分鐘加荷一次（有充填物每隔10或15min加荷一次），

，每級荷載施加前后各測讀變形一次。當所加荷數(shù)引起的水平變形大于前一級的1.5~2倍時，剪切荷載減至按5％施加，直至剪斷，臨近剪斷時，應(yīng)密切注視和測記壓力變化情況及相應(yīng)的水平變形(壓力與變形應(yīng)同步觀測)，整個剪切過程中，垂直荷載須始終保持常數(shù)。試件被剪斷時，測讀峰值。2）按變形控制：方法基本同上，只是每級剪切荷載施加后，每隔一定時間讀數(shù)一次直到最后相鄰兩次或三次測讀的變形小于某一定值，即認為穩(wěn)定，方可加下一級荷載。

從目前資料看，對剪切荷載的施加，國外大部分采用變形控制法。國內(nèi)在五十年代大都按照蘇聯(lián)的方法，即采用變形控制法，近來大都轉(zhuǎn)向以時間控制。試體剪斷后，可進行剪斷面的抗摩擦試驗。

河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．施加剪切荷載36河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)4．試驗記錄（1）試驗前記錄好以下內(nèi)容：工程名稱、巖石名稱、試體編號、試體位置、試驗方法、混凝土的強度、剪切面面積、測表布置、法向荷載、剪切荷載、法向位移、試驗人員、試驗日期。（2）試驗過程中：詳細記錄碰表、調(diào)表、換表、千斤頂漏油補壓，混凝土或巖體松動、掉塊、出現(xiàn)裂縫等情況。（3）試驗結(jié)束后，翻轉(zhuǎn)試體，測量實際剪切面面積。詳細記錄剪切面的破壞情況、破壞方式、擦痕的分布、方向及長度，繪出素描圖及剖面圖，并照相。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)4．試驗記錄37河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第五節(jié)資料整理分析一、法向應(yīng)力、剪切應(yīng)力的計算

無論采用哪種試驗方法，分別采用以上介紹的公式計算各級荷載下的法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力。法向應(yīng)力：σ＝P/F＋Qsinα/F切向應(yīng)力：τ=Qcosα/F式中，Q——作用于剪切面上的總斜向荷載（N）；α——斜向荷載施力方向與剪切面之間的夾角。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第五節(jié)資料整理分析一、法向應(yīng)力38河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、試驗曲線繪制1．繪制剪應(yīng)力—水平位移及剪應(yīng)力—垂直位移曲線，確定比例極限、屈服極限、峰值強度和殘余強度，確定曲線破壞類型(圖9—6)

。也可以只繪制不同正應(yīng)力下剪應(yīng)力與剪切變形(水平變形)關(guān)系曲線(圖9—7)。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、試驗曲線繪制39河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．視需要，繪制正應(yīng)力—垂直位移關(guān)系曲線(σ—v曲線)，剪應(yīng)力—時間(τ－t)曲線，時間—垂直位移—剪位移（t－v－u)曲線。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．視需要，繪制正應(yīng)力—垂直位移40河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．確定與比例極限、屈服極限、峰值強度及殘余強度及相對應(yīng)的剪切變形和垂直變形，根據(jù)需要，分析各階段剪切特征值(剪脹角、剪切剛度等)。4．繪制σ—τ關(guān)系曲線。按庫侖表達式求出凝聚力C和摩擦角φ，圖9—8。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．確定與比例極限、屈服極限、峰41河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)5．分析剪切—破壞機理。資料整理見下表。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)5．分析剪切—破壞機理。資料整42河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)43河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)三、抗剪強度參數(shù)的確定

確定抗剪強度參數(shù)，一般采用圖解法或最小二乘法。1．圖解法

根據(jù)試驗結(jié)果中的剪應(yīng)力與相應(yīng)的垂直壓應(yīng)力分布點，作平均直線（或曲線），使其盡可能接近各點，舍棄偏離較遠的個別點。由直線（或代表曲線的直線）的斜率及其在縱軸上的截距，確定摩擦系數(shù)tanφ和凝聚力C。2．最小二乘擬合法

通過已知數(shù)據(jù)，用最小二乘法擬合成一條直線，即：，利用最小二乘原理，可計算出參數(shù)C和tanφ。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)三、抗剪強度參數(shù)的確定44河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)四、剪切剛度系數(shù)的確定按下式確定：式中，ks是一定剪應(yīng)力τ下的剪切位移（水平位移），由τ－us曲線可確定。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)四、剪切剛度系數(shù)的確定45河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)五、影響試驗成果的因素分析1．試體尺寸的影響

巖體是含有節(jié)理、裂隙、層面和斷層等要素的地質(zhì)體。一般認為，試體應(yīng)具有一定數(shù)量的裂隙條數(shù)(100條到200條），或其邊長大于裂隙平均間距的5～20倍。結(jié)合國際巖石力學(xué)建議方法和國內(nèi)經(jīng)驗，規(guī)定如下：一般巖體，試體為70cm×70cm×70cm；對完整堅硬巖石，試體為50cm×50cm×50cm，試體受壓剪切面積大于2500cm2

。2．剪切面平整度對抗剪強度有重要影響

結(jié)合國內(nèi)實踐經(jīng)驗，規(guī)定制備的剪切面，其起伏差不大于剪切方向邊長的1％～2％。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)五、影響試驗成果的因素分析46河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．在制備試體時，若軟弱結(jié)構(gòu)面或軟弱巖石受到擾動，則將嚴重影響測定成果。因此，在制備過程中應(yīng)嚴格防止擾動試體，才能取得可信的試驗結(jié)果。4．剪切過程中，垂直壓應(yīng)力保持常量并盡量使其均勻分布；平推法的剪力作用線與剪切面間存在偏距，加大了垂直壓應(yīng)力的分布不均，影響測定成果。因此，規(guī)定試驗中偏距應(yīng)嚴格控制在剪切面邊長的5％以內(nèi)。5．直剪試驗的剪力施加速率有快速、時間控制和剪切位移控制三種方式。國內(nèi)經(jīng)驗表明，在屈服點以前，時間控制法和位移控制法得到的結(jié)果是一致的；但在之后，位移持續(xù)發(fā)展，按位移就很難控制剪力施加速率，而采用時間控制就便于掌握。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．在制備試體時，若軟弱結(jié)構(gòu)面或47河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第九章現(xiàn)場直接剪切試驗第一節(jié)概述第二節(jié)試驗的基本原理第三節(jié)試驗的儀器設(shè)備第四節(jié)試驗技術(shù)要求及方法第五節(jié)資料整理及影響因素分析河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第九章現(xiàn)場直接剪切試驗第一節(jié)48河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗

現(xiàn)場直剪試驗可用于巖土體本身、巖土體沿軟弱結(jié)構(gòu)面和巖體與其他材料接觸面的剪切試驗，可分為巖土體試體在法向應(yīng)力作用下沿剪切面剪切破壞的抗剪斷試驗，巖土體剪斷后沿剪切面繼續(xù)剪切的抗剪試驗（摩擦試驗），法向應(yīng)力為零時巖體剪切的抗切試驗。第一節(jié)概述河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗49河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗50河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗P剪切面Q現(xiàn)場直接剪切試驗可求得試驗對象的抗剪強度和剪切剛度系數(shù)，試驗結(jié)果更符合實際情況。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)現(xiàn)場直接剪切試驗P剪切面Q51河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)一、巖體強度的概念通常所講的巖體強度是指巖體的抗剪強度，即巖體抵抗剪切破壞的能力。也就是說，巖體在任一法向應(yīng)力作用下，剪切破壞時所能抵抗的最大剪應(yīng)力值，稱該剪切面在此法向應(yīng)力下的抗剪強度。二、現(xiàn)場剪切試驗分類現(xiàn)場剪切試驗可分為三類：（1）巖體本身直剪試驗；（2）巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面的直剪試驗；（3）巖體與混凝土接觸面的直剪試驗。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)一、巖體強度的概念52河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)每類試驗又可細分為：（1）抗剪斷試驗：試體在法向應(yīng)力作用下沿剪切面剪切破壞的直剪試驗；（2）抗剪試驗（摩擦試驗）：試體剪斷后沿剪切面繼續(xù)剪切的抗剪試驗；（3）抗切試驗：法向應(yīng)力為0時對試體進行的直剪試驗。從而根據(jù)庫侖方程得到相應(yīng)的強度指標：抗剪斷強度，抗剪強度（摩擦強度），抗切強度。如圖9－1所示：河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)每類試驗又可細分為：53河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)54河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)三、各類剪切試驗的適用性1．巖體本身直剪試驗

巖體本身直剪試驗是為測定在外力作用下，巖體本身的抗剪強度和變形的試驗。在驗算壩基、壩肩、巖質(zhì)邊坡及地下洞室圍巖等巖體本身可能發(fā)生剪切失穩(wěn)時，可采用本試驗方法。目前，在現(xiàn)場測定巖體的抗剪強度有多種方法，如直剪試驗、三軸試驗、扭轉(zhuǎn)試驗、拔錨試驗等。為國內(nèi)外最為通用的直剪試驗。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)三、各類剪切試驗的適用性55河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面直剪試驗是測定巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強度和變形的試驗。巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強度，是指在外力作用下，軟弱結(jié)構(gòu)面抵抗剪切的能力。為評價壩基、壩肩、巖質(zhì)邊坡及洞室圍巖可能沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動失穩(wěn)時所采用的試驗方法。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面直剪試驗56河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．混凝土與巖體直剪試驗

混凝土與巖體直剪試驗是為測定現(xiàn)場混凝土與巖體之間(膠結(jié)面)的抗剪強度和變形特征所進行的試驗。為評價水工建筑物沿基礎(chǔ)接觸面可能發(fā)生剪切破壞時，校核其抗滑穩(wěn)定性時采用此項試驗。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，如圖9—2。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．混凝土與巖體直剪試驗57河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)上述幾種現(xiàn)場直剪試驗，由于剪切對象不同，其試點的選取、試體的規(guī)格和制備要求、數(shù)據(jù)讀取時間間隔等方面存在差異。但在試驗原理、設(shè)備、步驟及結(jié)果處理分析方法上都基本一致。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)上述幾種現(xiàn)場直剪58河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第二節(jié)試驗的基本原理根據(jù)庫侖定律（1776），有：式中，τf——剪切破壞面上的剪應(yīng)力（kPa），即巖土體的抗剪強度；σ——破壞面上的法向應(yīng)力（kPa）；

C——巖土體的內(nèi)聚力（kPa）；φ——巖土體的內(nèi)摩擦角（°）；河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第二節(jié)試驗的基本原理59河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)依據(jù)所測得的τf可推求出相應(yīng)的C、φ值。（1）平推法法向應(yīng)力：σ＝P/F切向應(yīng)力：τ=q/F（2）斜推法法向應(yīng)力：σ＝P/F＋Qsinα/F切向應(yīng)力：τ=Qcosα/F

式中，Q——作用于剪切面上的總斜向荷載（N）；

α——斜向荷載施力方向與剪切面之間的夾角。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)依據(jù)所測得的τf可推求出相應(yīng)的C60河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第三節(jié)試驗的儀器設(shè)備一、設(shè)備組成1．試體制備系統(tǒng)手風鉆（或切石機）、模具、人工開挖工具各1套。2．加荷系統(tǒng)

（1）液壓千斤頂，2臺；根據(jù)巖體強度，最大荷載及剪切面積選用不同規(guī)格，行程≥70mm；（2）油壓泵（附壓力表、高壓油管、測力計等），2臺；手搖式或電動式，對千斤頂供油用。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第三節(jié)試驗的儀器設(shè)備一、設(shè)備61河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)

3．傳力系統(tǒng)（1）高壓膠管，若干(配有快速接頭)，輸送油壓用；（2）傳力柱：無縫鋼管一套，要求鋼管必須有足夠的剛度和強度；（3）鋼墊板：用45＃鋼制成，一套，其面積可根據(jù)試體尺寸而定；（4）滾軸排：一套，面積根據(jù)試體尺寸而定。4．測量系統(tǒng)（1）壓力表：精度為一級的標準壓力表一套，測油壓用；（2）百分表（量程≥50mm

）、千分表（量程≥2~50mm

）

：8－12只；（3）磁性表架：8－12只；（4）測量表架：工字鋼2根；（5）測量標點：有機玻璃或不銹綱。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．傳力系統(tǒng)62河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)5．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，直接利用巖體承擔反力；若在井巷、露天場地的試坑或平的巖體表面進行，則需要安裝加荷系統(tǒng)的反力裝置，一般是打地錨。6．輔助系統(tǒng)（1）安裝工具一套；（2）澆搗混凝土工具一套；（3）照像設(shè)備一套。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)5．反力系統(tǒng)63河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、設(shè)備安裝

總的安裝順序為：首先檢查所有儀器設(shè)備，認為可靠后才能使用；標出垂直及剪切荷載安裝位置后，先安裝法向荷載系統(tǒng)，后安裝切向荷載系統(tǒng)，見圖9－3。

河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、設(shè)備安裝64河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)65河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)1．安裝垂直加荷系統(tǒng)

在試體頂面鋪以一層橡皮板或砂漿墊層，墊層上放傳壓鋼板，并用水平尺找平，然后依次放置：滾軸排、鋼墊板、液壓千斤頂、傳力柱和頂部鋼墊板等(滾軸排視具體情況也可放于頂部)。整個垂直加荷系統(tǒng)必須與剪切面垂直，垂直合力應(yīng)通過剪切面中心。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)1．安裝垂直加荷系統(tǒng)66河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．安裝側(cè)向剪切加荷系統(tǒng)

安裝斜向千斤頂時，須嚴格定位。斜向推力作用方向與剪切面的夾角一般為12～17°，一般用15°。使千斤頂?shù)妮S線穿過剪切面中心，力爭剪切面受力均勻。安裝水平千斤頂時須嚴格定位，水平推力應(yīng)通過預(yù)定的剪斷面。當難以滿足此要求時，著力點距剪切面距離應(yīng)控制在試件邊長（沿剪切方向）的5％以內(nèi)，試驗前應(yīng)對此距離進行實測記錄，供資料分析用。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．安裝側(cè)向剪切加荷系統(tǒng)67河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．布置安裝測表（1）混凝土試體兩側(cè)靠近剪切面的四個角點處，布置水平向和垂直向測表各四只，測量絕對變形；（2）根據(jù)需要可在試體及其周圍基巖面上，安裝測量絕對位移和相對位移的測表；（3）測表支架應(yīng)牢固地安裝于支點上，支點位于變形影響范圍以外，最好是簡支梁形式；（4）支架固定后安裝測表。

河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．布置安裝測表68河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第四節(jié)試驗方法及技術(shù)要求

一、試驗前的準備工作1．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：（1）試驗地段開挖、試體制備方法及出現(xiàn)的問題；（2）試點編號、位置、尺寸；（3）試段編號、位置、高程、方位、深度、硐室斷面形狀和尺寸；（4）巖石巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、主要造巖礦物、顏色等；河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第四節(jié)試驗方法及技術(shù)要求一、69河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（5）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；（6）巖體的風化程度、風化特點、風化深度等；（7）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；（8）巖爆、硐室變形等與初始地應(yīng)力有關(guān)的現(xiàn)象；（9）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。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（5）各種結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、分布特點70河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．試點的選擇及整理（1）選試點同一組試體(不少于5塊)，選用工程地質(zhì)條件相同地段，試體受力大小、方向及裂隙相對位置等，應(yīng)盡量接近實際工程工作條件，盡可能位于同一高程上，試體間距應(yīng)大于1.5倍試體最短邊長，以免受力后變形互相影響。（2）試點整理在所選試點上，對硐頂板及斜向(或水平)推力后座大致加工平整。預(yù)澆混凝土地基面起伏差控制在試體邊長的1～2％內(nèi)(沿推力方向)，試體范圍外起伏差約為試體邊長的10％。(平推法同時開挖放置水平千斤頂?shù)牡目硬?。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．試點的選擇及整理71河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．澆注混凝土試體

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021－2001）規(guī)定的試體布置、制備、加工尺寸應(yīng)符合一般規(guī)定：（1）試體宜加工成方形體（或楔形體），每組試體數(shù)量不宜少于5個，并盡可能處在同一高程。（2）試體剪切面積不宜小于2500cm2，邊長不宜小于50cm，試體高度不宜小于邊長的2/3，試體間距應(yīng)大于1.5倍試體最短邊長。（3）試體的推力部位應(yīng)留有安裝千斤頂?shù)淖銐蚩臻g，平推法應(yīng)開挖千斤頂槽。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．澆注混凝土試體72河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（4）在試驗之前，先測定混凝土的強度，以供試驗分析資料用。（5）試體澆注完畢，即可注水飽和，同時對混凝土進行養(yǎng)護，待28天后，即可進行試驗。有時因工作需要，需提早進行試驗，在澆注混凝土?xí)r可適當添加些速凝劑，待混凝土標號達到要求后即可試驗。（6）試驗的布置方案見P132圖9－6所示。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（4）在試驗之前，先測定混凝土的73河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、試驗前的資料準備

1．斜推法試驗（1）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：河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、試驗前的資料準備74河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)1）隨著斜向荷載的施加，同步減小垂直壓力表讀數(shù)，使剪切面上的正應(yīng)力在整個剪切過程中始終保持常數(shù)。2）在施加斜向荷載時，始終不調(diào)整垂直壓力表讀數(shù)(實際上垂直壓力表讀數(shù)在增加)，此時剪切面上的正應(yīng)力是變數(shù)。3）在施加斜向荷載時，同步調(diào)整垂直壓力表讀數(shù)，使壓力表讀數(shù)始終保持在初始讀數(shù)上。此時加于試體的正應(yīng)力也是變數(shù)。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)1）隨著斜向荷載的施加，同步減小75河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)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。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)1)種方法，稱之76河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（2）施力公式推導(dǎo)1）應(yīng)力計算法向應(yīng)力：σ＝P/F＋Qsinα/F＝p＋qsinα（記P/F＝p，Q/F=q）切向應(yīng)力：τ=Qcosα/F＝qcosα河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)（2）施力公式推導(dǎo)77河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2)最大單位推力qmax的估算在試驗進行之前，需要預(yù)估試體發(fā)生剪切破壞時的最大單位推力qmax，從而計算出斜向總荷載Q。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：只要預(yù)估出剪切面上的f（摩擦系數(shù)，tanφ）、C值，α＝15°，σ也可給定，即可計算qmax。然后乘以剪切面積F就是Qmax，按Qmax分級加載試驗。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2)最大單位推力qmax的估算78河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3）同步加減荷載計算在試驗過程中，為了保持剪切面上的正應(yīng)力σ為常數(shù)，因此逐級施加q的同時，須同步減少p值。同步加減的荷載按下式計算：由σ＝p＋qsinα，得出：p＝P/F＝σ－qsinα4）最小正應(yīng)力σmin的確定為了避兔試驗過程中p值不夠減的情況發(fā)生，必須首先確定剪切面上的最小正應(yīng)力σmin值。為使在剪切時p≥0，即：σ－qsinα≥0在極限狀態(tài)下，還應(yīng)滿足：河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3）同步加減荷載計算79河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)建立聯(lián)立方程組σ－qsinα＝0解得把根據(jù)試體實際情況估計的剪切面的f、C值、α＝15°，代入上式，即可計算出剪切面上所需施加的σmin值。如小于此值，將會出現(xiàn)P值不夠減的情況。顯然，還要對f、C值的估計應(yīng)接近剪切面的實際值；估計值偏大時，試體破壞時的斜向荷載Q將達不到設(shè)計的值，估計值偏小時，同樣全出現(xiàn)P值不夠減的情況。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)建立聯(lián)立方程組σ－qsinα80河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．平推法試驗

不需要減少P值，但試驗前，也要對剪切荷載進行估算。在極限平衡狀態(tài)下，剪切面上的應(yīng)力條件符合莫爾－庫侖公式：得

如果根據(jù)巖性、構(gòu)造等條件，預(yù)估出f、C值，代入上式即可估算出試體剪切破壞時最大剪切荷載，方便在試驗過程中分級施加。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2．平推法試驗81河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)三、試驗步驟及技術(shù)要求1．儀器的標定、檢測

試驗前，根據(jù)對千斤頂（或液壓枕）作的率定曲線和試體剪切面面積，計算施加的荷載和壓力表讀數(shù)對應(yīng)關(guān)系。檢查各測表的工作狀態(tài)，測讀初始讀數(shù)。2．施加垂直荷載1）在每組(4～5個)試體上，分別施加不同的垂直荷載，加于試體上的最大垂直荷載，以不小于設(shè)計法向應(yīng)力為宜。當剪切面有軟弱物充填時，最大法向應(yīng)力以不擠出充填物為限。2）對每個試體分4～5級施加其垂直荷載。加載用時間控制，每隔5分鐘加一次，加荷后立即讀數(shù)，5分鐘后再讀一次，即可施加下一級荷載。當加至預(yù)定荷載時，仍需每隔5分鐘讀一次數(shù)，當連續(xù)兩次垂直變形之差小于0.01mm，即認為穩(wěn)定，可以施加水平荷載。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)三、試驗步驟及技術(shù)要求2．施加垂82河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．施加剪切荷載1）以時間控制：開始按最大剪切荷載的10％分級施加。隔5分鐘加荷一次（有充填物每隔10或15min加荷一次），

，每級荷載施加前后各測讀變形一次。當所加荷數(shù)引起的水平變形大于前一級的1.5~2倍時，剪切荷載減至按5％施加，直至剪斷，臨近剪斷時，應(yīng)密切注視和測記壓力變化情況及相應(yīng)的水平變形(壓力與變形應(yīng)同步觀測)，整個剪切過程中，垂直荷載須始終保持常數(shù)。試件被剪斷時，測讀峰值。2）按變形控制：方法基本同上，只是每級剪切荷載施加后，每隔一定時間讀數(shù)一次直到最后相鄰兩次或三次測讀的變形小于某一定值，即認為穩(wěn)定，方可加下一級荷載。

從目前資料看，對剪切荷載的施加，國外大部分采用變形控制法。國內(nèi)在五十年代大都按照蘇聯(lián)的方法，即采用變形控制法，近來大都轉(zhuǎn)向以時間控制。試體剪斷后，可進行剪斷面的抗摩擦試驗。

河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)3．施加剪切荷載83河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)4．試驗記錄（1）試驗前記錄好以下內(nèi)容：工程名稱、巖石名稱、試體編號、試體位置、試驗方法、混凝土的強度、剪切面面積、測表布置、法向荷載、剪切荷載、法向位移、試驗人員、試驗日期。（2）試驗過程中：詳細記錄碰表、調(diào)表、換表、千斤頂漏油補壓，混凝土或巖體松動、掉塊、出現(xiàn)裂縫等情況。（3）試驗結(jié)束后，翻