1、巖體雙千斤法頂直剪驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)一 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)（內(nèi)聚力c、內(nèi)摩擦角）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

2、觀結(jié)構(gòu)對(duì)巖性的影響，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)

3、力方向不一樣，因此所采用的計(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，Mpa; 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（1）試體制備設(shè)備：手風(fēng)鉆（或切石機(jī)）、模具、人工開(kāi)挖工具各1套

4、。（2）加載設(shè)備：液壓千斤頂，2臺(tái)；根據(jù)巖體強(qiáng)度，最大荷載及剪切面積選用不同行程；油壓泵（附壓力表、高壓油管、測(cè)力計(jì)等），2臺(tái)；手搖式或電動(dòng)式，對(duì)千斤頂供油用。（3）傳力設(shè)備：高壓膠管：若干(配有快速接頭)，輸送油壓用；傳力柱：無(wú)縫鋼管一套，要求鋼管必須有足夠的剛度和強(qiáng)度；鋼墊板：用45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。（4）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：812只；磁性表架：812只；測(cè)量表架：工字鋼2根；測(cè)量標(biāo)點(diǎn)：有機(jī)玻璃或不銹綱。（5）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，直接利用巖體承擔(dān)反力；若

5、在井巷、露天場(chǎng)地的試坑或平的巖體表面進(jìn)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4.1 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作4.1.1 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：（1）試驗(yàn)地段開(kāi)挖、試體制備方法及出現(xiàn)的問(wèn)題；（2）試點(diǎn)編號(hào)、位置、尺寸；（3）試段編號(hào)、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；（5）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；（6）巖體的風(fēng)化程度、風(fēng)化特點(diǎn)、風(fēng)

6、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(dòng)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(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。4.1.2 試點(diǎn)的選擇及整理（1）選試點(diǎn)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(duì)位置等，應(yīng)盡量接近實(shí)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(zhǎng)，以免受力后變形互相影響。（2）試點(diǎn)整理在所選試點(diǎn)上，對(duì)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(zhǎng)的12內(nèi)(沿推力方向)，試體范圍外起伏差約為試體邊長(zhǎng)的10。(

7、平推法同時(shí)開(kāi)挖放置水平千斤頂?shù)牡目硬?。4.1.3 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：（1）試體宜加工成方形體（或梯形體），每組試體數(shù)量不宜少于5個(gè)，并盡可能處在同一高程。通常平推法采用方形試體，斜推法采用梯形試體。（2）試體剪切面積不宜小于2500cm2，邊長(zhǎng)不宜小于50cm，試體高度不宜小于邊長(zhǎng)的2/3，試體間距應(yīng)大于1.5倍試體最短邊長(zhǎng)。（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(kāi)挖千斤頂槽。剪切面周?chē)膸r體應(yīng)該大致鑿平，清理干凈浮渣。（4）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。（5）試驗(yàn)的布置方案

8、一般如下圖4.1所示，當(dāng)剪切面水平或者接近水平時(shí)，采用abcd方案，剪切面較陡（如陡峭軟弱結(jié)構(gòu)面）時(shí)，采用ef方案。方案a：施加剪切荷載時(shí)有一力臂e1存在，使得剪切面的剪切力和法向應(yīng)力分布不均勻。方案b：使施加的法向荷載產(chǎn)生的偏心力矩e2與剪切荷載產(chǎn)生的力矩e1平衡，改善了剪切面的應(yīng)力分布，但是法向荷載偏心力矩難以控制，實(shí)際操作困難。方案c：剪切面上應(yīng)力分布均勻，但是試體施工困難。方案d：斜推法合力通過(guò)剪切面中心，在剪切面上不產(chǎn)生力矩，接近純剪切試驗(yàn)。方案e：適用于剪切面正應(yīng)力較大的情況。方案f：適用于剪切面正應(yīng)力較小的情況。圖4.1 巖體現(xiàn)場(chǎng)直剪試驗(yàn)布置方案4.2 試驗(yàn)前的資料準(zhǔn)備4.2.1

9、 斜推法試驗(yàn)1 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：（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(gè)剪切過(guò)程中始終保持常數(shù)。（2）在施加斜向荷載時(shí)，始終不調(diào)整垂直壓力表讀數(shù)(實(shí)際上垂直壓力表讀數(shù)在增加)，此時(shí)剪切面上的正應(yīng)力是變數(shù)。（3）在施加斜向荷載時(shí)，同步調(diào)整垂

10、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(shí)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(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。2 施力公式推導(dǎo)如下圖4.2所示，梯形試體受到垂直荷載P和斜向荷載Q。法向應(yīng)力與剪切應(yīng)力分布為：法向應(yīng)力：P/FQsin/Fpqsin （4-1）（記P/Fp，Q/F=q）剪切應(yīng)力：=Qcos/Fqcos （4

11、-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；在試驗(yàn)進(jìn)行之前，需要預(yù)估試體發(fā)生剪切破壞時(shí)的最大單位推力qmax，從而計(jì)算出斜向總荷載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)估的剪切面上的粘聚力，kPa； 斜向荷載作用方向與

12、剪切面夾角，（）在試驗(yàn)過(guò)程中，為了保持剪切面上的正應(yīng)力為常數(shù)，因此逐級(jí)施加q的同時(shí)須同步成少p值。同步加減的荷載按下式計(jì)算：由P/FQsin/Fpqsin，得出： pP/Fqsin （4-5）式中，符號(hào)意義同前。試驗(yàn)前，還應(yīng)估計(jì)出剪切面上最小正應(yīng)力min，防止因同步減少p而發(fā)生p值為負(fù)的情況。為使在剪切時(shí)p0，即：qsin0，在極限狀態(tài)下，還應(yīng)滿足：qcos=tan+c，聯(lián)立求得： （4-6）式中，符號(hào)意義同前。4.2.2 平推法試驗(yàn)不需要減少法向荷載P值，但試驗(yàn)前，也要對(duì)剪切荷載進(jìn)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(kù)侖公式： （4-7）計(jì)算得： （4-8）如果根據(jù)巖性、構(gòu)造

13、等條件，預(yù)估出、c值，代入上式即可估算出試體剪切破壞時(shí)最大剪切荷載Qmax，方便在試驗(yàn)過(guò)程中分級(jí)施加。4.3 實(shí)驗(yàn)儀器安裝總的安裝順序?yàn)椋菏紫葯z查所有儀器設(shè)備，認(rèn)為可靠后才能使用；標(biāo)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)。試驗(yàn)儀器安裝示意圖如圖4.3：圖4.3 平推法（左）、斜推法（右）儀器安裝示意圖4.3.1 法向荷載系統(tǒng)安裝在試體頂面鋪以一層水泥砂漿（也可以是橡皮板或砂漿地層），放上鋼墊板，墊板應(yīng)該平行于預(yù)定剪切面，然后在墊板上依次安放：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)。在頂部墊板和巖面之間澆筑混凝土或者砂漿，或安

14、裝反力裝置。法向荷載系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度。當(dāng)剪切面傾斜或者荷載系統(tǒng)超過(guò)一定高度時(shí)，應(yīng)對(duì)法向荷載系統(tǒng)進(jìn)行支撐。整個(gè)法向荷載系統(tǒng)所有部件必須保持在加載方向同一軸線上，必須與預(yù)定剪切面垂直，垂直合力應(yīng)通過(guò)剪切面中心。安裝完畢，啟動(dòng)千斤頂，施加接觸壓力使整個(gè)法向荷載系統(tǒng)接觸緊密，目的是防止倒塌造成安全事故。千斤頂應(yīng)該預(yù)留足夠的行程。另外，在露天或者場(chǎng)地?zé)o法利用硐室頂板作反力支撐時(shí)，可用地錨作反力裝置。當(dāng)法向荷載不大時(shí)也可以采用壓重物的方式。4.3.3 剪切荷載系統(tǒng)安裝在試體剪切荷載受力面使用水泥漿粘貼一塊條形墊板，墊板底部與剪切面之間應(yīng)預(yù)留約1cm的間隙，目的是防止條形墊板與試體底部的摩擦力對(duì)試

15、驗(yàn)結(jié)果造成誤差。在條形墊板后依次安放傳力塊、千斤頂、墊板。斜推法還應(yīng)該加裝滾軸排。在墊板和反力坐之間澆筑混凝土或砂漿。當(dāng)試體推力面與剪切面垂直且采用斜推法時(shí)，在墊板后面依次安裝斜墊塊、千斤頂、墊板。安裝剪切荷載系統(tǒng)時(shí)，千斤頂須嚴(yán)格定位，平推法推力中心線應(yīng)平行于預(yù)定剪切面，且與剪切面的距離不應(yīng)大于剪切方向試體邊長(zhǎng)的5%，試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)此距離進(jìn)行實(shí)測(cè)記錄，供資料分析用。根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范（GB 50021-2009），斜推法推力中心線應(yīng)通過(guò)預(yù)定剪切面中心，與剪切面夾角宜為1217。4.3.4 測(cè)量系統(tǒng)安裝測(cè)量支架的支點(diǎn)應(yīng)在基巖變形影響范圍外，支架應(yīng)具有足夠的剛度。在支架上安裝測(cè)量表架和測(cè)量表。在試體

16、兩側(cè)對(duì)稱部位分別安裝測(cè)量切向和法向（絕對(duì)位移）的測(cè)量表，每側(cè)法向、切向位移測(cè)量表不少于2只。根據(jù)需要可布置測(cè)量試體及其周?chē)鶐r面之間相對(duì)位移的測(cè)表；測(cè)表布置示意圖如下圖4.4。圖4.4 測(cè)表布置示意圖4.4 試驗(yàn)步驟及技術(shù)要求（1）試驗(yàn)前，根據(jù)對(duì)液壓千斤頂作的率定曲線和試體剪切面面積，計(jì)算施加的荷載和壓力表讀數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系。檢查各測(cè)表的工作狀態(tài)，測(cè)讀初始讀數(shù)。（2）施加垂直荷載。根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2009）要求：在每組(45個(gè))試體上，分別施加不同的垂直荷載，其值為最大法向荷載的等分值，最大垂直荷載以不小于設(shè)計(jì)法向應(yīng)力為宜。當(dāng)剪切面有軟弱物充填時(shí)，最大法向應(yīng)力以不擠出充填物為限

17、。對(duì)每個(gè)試體分45級(jí)施加其垂直荷載。垂直荷載一次施加完畢，加載用時(shí)間控制，每隔5min加載一次，加荷后立即讀數(shù)，5min后再讀一次，即可施加下一級(jí)荷載。當(dāng)加至預(yù)定荷載時(shí)，仍需每隔5min讀一次數(shù)，當(dāng)連續(xù)兩次垂直變形之差小于0.01mm，即認(rèn)為穩(wěn)定，可以施加剪切荷載。對(duì)于軟弱夾層，在加到預(yù)訂垂直荷載后，低塑性軟弱夾層每隔10min，高塑性?shī)A層每隔15min讀一次垂直變形，當(dāng)兩次變形讀數(shù)差小于0.05mm，可認(rèn)為已經(jīng)穩(wěn)定，施加荷載容許誤差為2。法向荷載應(yīng)該盡可能通過(guò)剪切面中心，各試體的垂直荷載達(dá)到預(yù)定值時(shí)，在整個(gè)試驗(yàn)中保持不變。（3） 施加剪切荷載。剪力分級(jí)施加的方法，國(guó)內(nèi)通常有兩種：一種是按預(yù)估

18、的最大剪應(yīng)力百分?jǐn)?shù)分級(jí)施加，一種是按荷載的百分?jǐn)?shù)分級(jí)施加。剪力施加速率有快速法、時(shí)間控制法、剪切位移控制法三種方法，為盡可能符合工程實(shí)際，剪切位移控制法比較理想，但剪切位移控制法很難控制剪力施加速率，實(shí)際操作比較困難，時(shí)間控制法則便于實(shí)際操作。根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2009）要求：剪切荷載按照預(yù)估的最大值的10%分級(jí)施加，如發(fā)生后一級(jí)荷載的水平變形為前一級(jí)的1.5倍以上時(shí)，應(yīng)減荷載，按照5%施加。過(guò)程中保持法向應(yīng)力為常數(shù)，采用斜推法時(shí)，應(yīng)該同步減少因?yàn)槭┘有毕蚝奢d而引起的法向荷載增加，保持法向荷載不變。施加剪切荷載采用時(shí)間控制，一般是每隔5min加載一次，施加前后對(duì)法向和切向位

19、移測(cè)表各讀一次，接近剪斷時(shí)，應(yīng)該加密測(cè)度荷載和位移，峰值前不得少于10組讀數(shù)。當(dāng)剪切面有充填結(jié)構(gòu)面時(shí)，應(yīng)根據(jù)剪切位移大小，每隔10min或15min加荷載一次，加荷前后均需測(cè)讀各測(cè)表的讀數(shù)。試體被剪斷時(shí)，測(cè)度剪切荷載峰值。根據(jù)需要可以繼續(xù)施加剪切荷載，直到測(cè)出大致相等的剪切荷載為止，（表現(xiàn)為剪切荷載趨于穩(wěn)定）。當(dāng)剪切荷載無(wú)法穩(wěn)定或者剪切位移明顯增大時(shí)，應(yīng)測(cè)讀剪切荷載峰值，在剪切荷載緩慢退回零的時(shí)候，法向應(yīng)力保持常數(shù)，測(cè)度試體回彈讀數(shù)。對(duì)于軟弱夾層，低塑性?shī)A層按照10%，高塑性按照5%的最大預(yù)估荷載分級(jí)等量施加，加荷載后每10min讀數(shù)一次，10min內(nèi)變形小于0.1mm時(shí)，即視為已經(jīng)穩(wěn)定，施加

20、下一級(jí)荷載，直到剪斷?？辜魯嘣囼?yàn)完成后，用同樣的方法沿剪斷面進(jìn)行抗剪試驗(yàn)（摩擦試驗(yàn)）。五 試驗(yàn)記錄（1）試驗(yàn)前記錄好以下內(nèi)容：工程名稱、巖石名稱、試體編號(hào)、試體位置、試驗(yàn)方法、混凝土的強(qiáng)度、剪切面面積、測(cè)表布置、法向荷載、剪切荷載、法向位移、剪切位移、試驗(yàn)人員、試驗(yàn)日期。（2）試驗(yàn)過(guò)程中：對(duì)加載設(shè)備和測(cè)表使用情況、測(cè)表數(shù)據(jù)、試件發(fā)出的聲響、混凝土和巖體出現(xiàn)松掉、掉塊、和裂縫開(kāi)裂等現(xiàn)象，均應(yīng)作詳細(xì)描述和記錄。（3）試驗(yàn)結(jié)束后，翻轉(zhuǎn)試體，測(cè)量實(shí)際剪切面面積。詳細(xì)記錄剪切面的破壞情況、破壞方式、擦痕的分布、方向及長(zhǎng)度，繪出素描圖及剖面圖，并照相。當(dāng)完成各級(jí)垂直荷載下的抗剪試驗(yàn)后，在現(xiàn)場(chǎng)將試驗(yàn)結(jié)果初步

21、繪制曲線，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某組數(shù)據(jù)偏離回歸直線較大時(shí)，立即補(bǔ)做該組試驗(yàn)。表5.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表巖石直剪試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格工程名稱試驗(yàn)日期試驗(yàn)人員計(jì)算人員校核人員樣品狀態(tài)儀器設(shè)備試樣編號(hào)剪切類型試件尺寸cm*cm*cm巖石名稱垂直壓力表（MPa）垂直應(yīng)力（MPa）時(shí)間（min）水平壓力表（MPa）剪應(yīng)力（MPa）位移讀數(shù)水平位移（mm）垂直位移（mm）水平位移平均（mm）垂直位移平均（mm）測(cè)表1測(cè)表2測(cè)表1測(cè)表2備注：六 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理與分析（一）計(jì)算法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力 根據(jù)試驗(yàn)采用的是平推法還是斜推法，分別用下面公式計(jì)算法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力。平推法：法向應(yīng)力： =P/F （6-1）剪切應(yīng)力： =Q/F （

22、6-2）斜推法：法向應(yīng)力： =P/F+Qsin/F （6-3）剪切應(yīng)力： =Qcos/F （6-4）（二）相關(guān)參數(shù)的確定（1）根據(jù)同一組直剪試驗(yàn)結(jié)果，以剪應(yīng)力為縱軸，剪切位移為橫軸，繪制每一個(gè)試驗(yàn)的剪應(yīng)力-剪切位移關(guān)系曲線圖。而后從曲線上選取剪應(yīng)力的峰值和殘余值，如圖6.1所示。圖6.1 剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線（2）比例強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度比例強(qiáng)度：比例強(qiáng)度定義為剪應(yīng)力與剪切位移曲線直線段末端相應(yīng)的剪應(yīng)力，見(jiàn)圖6.1中的a點(diǎn)。如果直線段不明顯，可以采取一些輔助手段確定：(A) 用循環(huán)荷載法，在比例強(qiáng)度前卸載后的剪切位移基本恢復(fù)，過(guò)比例強(qiáng)度后則不然；(B) 利用試體以下基底巖土體

23、的水平位移與試樣的水平位移的關(guān)系判斷，在比例強(qiáng)度之前，兩者相近；過(guò)了比例強(qiáng)度后，試樣水平位移大于基底巖土水平位移；(C) 以剪應(yīng)力為縱軸，剪切位移u為橫軸，繪制u曲線，在比例強(qiáng)度前，u/變化極小，過(guò)了比例強(qiáng)度后u值增大加快。屈服強(qiáng)度：剪應(yīng)力剪切位移曲線過(guò)比例強(qiáng)度a點(diǎn)之后開(kāi)始偏離直線，隨剪應(yīng)力加大，剪切位移開(kāi)始增大較快，試件體積由壓縮轉(zhuǎn)為膨脹，圖6.1中b點(diǎn)即為屈服強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度可以通過(guò)繪制試樣的絕對(duì)剪切位移uA與試樣和基底之間的相對(duì)位移uR以及與剪應(yīng)力的關(guān)系曲線來(lái)確定，如圖6.2所示，在屈服強(qiáng)度前，uR增率小于uA，過(guò)屈服強(qiáng)度后，基底變形趨于零，則uA與uR的增率相等，其起始點(diǎn)為A，剪應(yīng)力與uA曲線上A點(diǎn)相應(yīng)的剪應(yīng)力即為屈服強(qiáng)度；圖6.2 確定屈服強(qiáng)度的輔助方法峰值強(qiáng)度：圖6.1中bc段曲線斜率迅速減小，試體體積膨脹加速，變形隨應(yīng)力迅速增長(zhǎng)，至c點(diǎn)達(dá)到最大值，相應(yīng)c點(diǎn)的剪切強(qiáng)度即為峰值強(qiáng)度；殘余強(qiáng)度：試件在c點(diǎn)破壞后，并不是完全失去承載能力，而是保持較小的數(shù)值，即為殘余強(qiáng)度，見(jiàn)圖6.1中的d點(diǎn)。（三）巖土體粘聚力（c）及內(nèi)摩擦角（）的確定1、圖解法不同的抗剪