現(xiàn)場直接剪切試驗

1、,現(xiàn)場直接剪切試驗,,,主要內(nèi)容,一、概述,發(fā)展史 直剪試驗最早在一百多年前被Alexandre Collin 用于邊坡穩(wěn)定研究所使用。早期的直剪試驗儀均為應(yīng)力控制式，第一臺現(xiàn)代的直剪儀是在1932 年Casagrande 在哈佛大學(xué)設(shè)計的， Gilboy 于1936 年在麻省理工學(xué)院將位移控制引入到直剪儀中，從而可以得到土體材料較為準確的應(yīng)力-位移關(guān)系和峰值以后的強度特性。 目前常規(guī)的室內(nèi)直剪儀一般都是應(yīng)

2、變控制式，試驗時用環(huán)刀切出厚為20mm 的圓形土餅，將土餅推入剪切盒內(nèi),分別在不同的垂直壓力P 下，施加水平剪切力進行剪切，使試樣在上下剪切盒之間的水平面上發(fā)生剪切至破壞，求得破壞時的剪切應(yīng)力τ，根據(jù)庫倫定律確定土的抗剪強度參數(shù)：內(nèi)摩擦角φ和粘聚力c。直剪試驗所測試的巖土體的抗剪強度，在工程應(yīng)用中具有重要的參考價值。,優(yōu)點: 由于現(xiàn)場直剪試驗土樣的受剪面積比室內(nèi)試驗大得多，且又是在現(xiàn)場直接進行試驗的，因

3、此較室內(nèi)試驗更能符合天然狀態(tài)，得出的結(jié)果更加符合實際工程的技術(shù)要求。適用條件 現(xiàn)場直剪試驗主要適用于粘性土、粉土、砂土、碎石土以及它們所組成的混合土層。,試驗分類 現(xiàn)場直剪試驗可分為以下三種：,每種試驗又可細分為：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。,,,二、試驗基本原理

4、,盡管現(xiàn)場直剪試驗分類不同，試驗的對象不同，試點的選取、試樣的規(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。 根據(jù)庫侖定律，有 τf = c +σtanφ 式中 τf —剪切破壞面上的剪應(yīng)力（kPa），即土體的抗剪強 度； σ—破壞面上的法向應(yīng)力（kPa）；

5、 c —土的內(nèi)聚力（kPa）； φ —土的內(nèi)摩擦角（°）。 依據(jù)測得的τf，就可以求出c和φ。,（1）平推法法向應(yīng)力：σ＝P/A切向應(yīng)力：τ=Q/A（2）斜推法法向應(yīng)力：σ＝P/A＋Qsinα/A切向應(yīng)力：τ= Qcosα/A 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。,三、試驗儀器設(shè)備,設(shè)備組成,1．試體制備系統(tǒng)手風(fēng)鉆（或切

6、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)巖土體強度，最大荷載及剪切面積選用不同規(guī)格；（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。,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）體力柱：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

7、定。,4．測量系統(tǒng)（1）壓力表：精度為一級的標(biāo)準壓力表一套，測油壓用；（2）千分表：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(biāo)點：有機玻璃或不銹綱。,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(dān)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

8、土工具一套；（3）照像設(shè)備一套。,,圖3-1 現(xiàn)場直剪,設(shè)備安裝,在安裝儀器設(shè)備之前，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定測定滾排摩擦力f0； 安裝垂直加荷反力裝置臥式斜支撐應(yīng)符合下列規(guī)定： 1、在試樣間隔處合適位置的槽壁上修制斜撐板的倒角。 2、修制斜撐板倒角圖3-2所示。,圖3-2 臥式斜支撐安裝示意圖,施加垂直荷載裝置安裝應(yīng)按下列順序進行： 1、在試樣表面鋪砂、擊實并末平整至剪切盒表面； 2、安裝下鋼板、滾排、上鋼板；

9、3、安裝油壓千斤頂，將施力中心對準試樣中心； 4、安裝滑塊、傳力柱，并對準工字形鋼梁中心。,施加橫向荷載裝置安裝應(yīng)按下列順序進行： 1、安裝定頂壓鋼板，并在底部墊約1cm厚木板2塊，兩 端放置緊貼剪切盒，巖石試驗還應(yīng)在頂壓鋼板與剪切盒 之間墊放橡皮墊； 2、安裝油壓千斤頂，使其施力中心對準剪切面，且位 于試樣中線； 3、安放滑塊位于油壓千斤頂后座中心； 4、安放后座鋼板，并將該鋼板與試槽壁之間填實，,1、

10、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。 2、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(dāng)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（巖剪切方向）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。,針對斜推和平推兩種不同情況，需要特別關(guān)注以下兩點：,油壓剪切試驗裝

11、置（豎向施力裝置），可參照圖3-3進行安裝 測量垂直變形的百分表應(yīng)安裝在剪切盒對角線上。測量水平位移的百分表應(yīng)安裝在受剪方向的兩側(cè)。為保證試驗的順利進行，各測量儀表支架固定端應(yīng)牢固可靠。,圖3-3 油壓剪切試驗裝置圖,日本學(xué)者松岡元與劉斯宏等人開發(fā)研制了一種新型現(xiàn)場直剪試驗法，如圖3-4所示： 用一格子狀的剪切框代替通常直剪試驗儀中的上剪切盒，并取消下剪切盒，將格子狀的剪切框直接埋于要測定強度的地盆中，在剪切

12、框內(nèi)的試樣上先放上一塊厚鋼板，再在鋼板上根據(jù)所需要的垂直荷載堆上重鐵塊。水平方向上用一鏈條上的荷重計量測。在鋼板的后側(cè)中央部位設(shè)置一水平位移計，用于測量試樣的剪切位移，同時在鋼板的前后對角線上各設(shè)置一垂直位移計，試樣的垂直位移取2只垂直位移計讀數(shù)的平均值。,介紹一種新型直剪試驗法,圖3-4 新型現(xiàn)場直剪概念圖,,通常的直剪試驗，由于用推動剪切盒的方法來使試樣受剪，剪切盒與剪力環(huán)之間必定是剛性連接。在剪切過程中，若試樣發(fā)生剪脹，

13、會在其接觸點處產(chǎn)生一方向向下的摩擦力，而該摩擦力在試驗中無法測定，從而使得剪切面上的正應(yīng)力比實際外加的正應(yīng)力要大。這就是通常的直剪試驗測得的抗剪強度高于其實際強度的原因，上述新型試驗解決了這一難題，使測得的指標(biāo)更符合實際工程需要。,四、試驗方法及技術(shù)要求,1、試驗前準備工作,,1、試驗前準備工作,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(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

14、 依據(jù)。具體內(nèi)容包括：（1）試驗地段開挖、試樣制備方法及出現(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、斷面形 狀和尺寸；（4）巖土體巖性、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、結(jié)構(gòu)面性質(zhì)、組合關(guān)系等；（6）巖土體的風(fēng)化程度、風(fēng)化特點、風(fēng)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

15、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。,2．試點的選擇及整理,（1）選試點 試驗場地應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件和建（構(gòu)）筑物的受力特點等選擇在具有代表性的地段。同一地質(zhì)單元，試驗組數(shù)不得少于3組，每一組試驗不應(yīng)少于5個試驗點，同一組各試驗點應(yīng)在同一地質(zhì)單元。 （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

16、％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)目硬?。,根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021－2001）規(guī)定的試件布置、制備、加工尺寸應(yīng)符合一般規(guī)定：（1）試件宜加工成方形體（或楔形體），每組試體數(shù)量不宜少于3個，并盡可能處在同一高程。（2）試件剪切面積不宜小于2500cm2，邊長不宜小于50cm，試件高度不宜小于邊長的2/3，試體間距應(yīng)大于1.5倍試件最短邊長。（3）試件

17、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。（4）在試驗之前，先測定混凝土的強度，為試驗的分析提供合理參考依據(jù)。（5）如需混凝土澆筑試件，待澆注完畢，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(dāng)添加些速凝劑，待混凝土標(biāo)號達到要求后即可試驗。,3、試件的制備,2、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

18、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。 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，因此，現(xiàn)行規(guī)范將正應(yīng)力視作常數(shù)處理

19、。為此，在試驗前，就要求設(shè)計出試體應(yīng)施加多大的垂直荷載和斜向荷載，才能使試驗顧利進行。,2）施力公式推導(dǎo) 1）應(yīng)力計算 法向應(yīng)力：σ＝P/A＋Qsinα/A＝p＋qsinα（記P/A＝p，Q/A=q）切向應(yīng)力：τ= Qcosα/A ＝qcosα,,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

20、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：,因此，只要預(yù)估出剪切面上的f（摩擦系數(shù)，tanφ）、 C值，α、σ都可給定，即可計算qmax。然后乘 以剪切面積A就是Qmax，按Qmax分級加載試驗。,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，須同步成少p值。同步加減的荷載按下式計算：由σ＝p＋qsinα，得出： p＝P/A＝σ－qsinα

21、4）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：,建立聯(lián)立方程組,解得：,把根據(jù)試體實際情況估計的剪切面的f、C及α值代入上式，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，試件破壞時的斜

22、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。,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。,3、試驗步驟及技術(shù)要求,1．儀器的標(biāo)定、檢測 試驗前，根據(jù)對千斤頂（或液壓枕）作的率定曲線

23、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(≥3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(dāng)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）按變形控制：荷載可分4到5級等量施加，每施加一級荷載，立即測記垂直變形，此后每隔5min讀數(shù)一次，當(dāng)5min內(nèi)垂直變形值不超過0.05mm時，可施加下

24、一級荷載，施加最后一級荷載后按5min、10min、15min的時間間隔測記垂直變形值當(dāng)連續(xù)兩個15min垂直變形累計不超過0.05mm時，即認為垂直變形已經(jīng)穩(wěn)定，可施加剪切荷載,,3．施加剪切荷載 剪切荷載的施加應(yīng)符合下列規(guī)定： 1） 每級剪切荷載按預(yù)估計最大剪切荷載的8%~10%或按垂直荷載的5%~10%分級等量施加。 2） 當(dāng)施加剪切荷載所引起的剪切變形為前一級的1.5倍以上時，下一級剪切荷載則減半施

25、加。 3） 巖體按每5min~10min，土體按30s施加一級剪切荷載。 4）每級剪切荷載施加完成后，應(yīng)立即測記垂直變形量、剪切荷載和剪切變形量。 5） 當(dāng)達到剪應(yīng)力峰值或剪切變形急劇增加或剪切變形大于試件直徑（或變長）的1/10時，即認為已剪切破壞，可終止試驗。,,從目前資料看，剪切荷載的施加亦可分為應(yīng)變控制和時間控制，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

26、大都轉(zhuǎn)向以時間控制。 試體剪斷后，可進行剪斷面的殘余抗剪強度試驗，就是將抗剪試驗后的試樣推回原處，重新檢查調(diào)整儀器設(shè)備使其符合第三章所述要求，然后再次剪切。試驗需要注意以下幾點：1、殘余抗剪強度試驗應(yīng)分為單點法和多點法；2、殘余抗剪強度試驗的各種垂直荷載的確定應(yīng)與峰值試驗的一致；3、橫向推力的施加應(yīng)與峰值試驗的一致；4、當(dāng)完成各級垂直荷載下的殘余抗剪強度試驗后，應(yīng)在現(xiàn)場將試驗結(jié)果初步繪制σ—τ曲線圖，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某組數(shù)據(jù)

27、不合理時，應(yīng)立即補做該組試驗。,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)裂縫等異常情況。（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，

28、繪出素描圖及剖面圖，拍照，并計算試驗后試件面積。當(dāng)完成各級垂直荷載下的抗剪試驗后，在現(xiàn)場將試驗結(jié)果初步繪制σ—τ曲線，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某組數(shù)據(jù)偏離回歸直線較大時，立即補做該組試驗。,五、資料整理及分析,1、資料整理,應(yīng)力計算,現(xiàn)場直剪試驗，可參照試樣受力示意圖（見圖5-1）分別按公式5.1或5.2計算垂直壓應(yīng)力pv和剪應(yīng)力pH。,圖5-1 試樣受力示意圖,5.1,5.2,式中 pv ——垂直應(yīng)力（kPa）； pH ——剪

29、應(yīng)力（kPa）； P1 ——測力器測得的垂直荷載（kN）； P2 —— 測力器以下的設(shè)備自重（kN；） P3——試樣自重（kN）； Q——剪切荷載（kN）； f——滾動滑板的西擦系數(shù)； A——試樣剪切面面積（m2） α ——剪切面與水平面的夾角（°）,抗剪強度（τ）的取值,1、以剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，剪切變形為橫坐標(biāo)，繪制剪應(yīng)力與剪切變形關(guān)系曲

30、線圖，見圖5-2，取曲線上剪應(yīng)力的峰值為抗剪強度（τ）。2、當(dāng)剪應(yīng)力與剪切變形關(guān)系曲線上無明顯峰值時，取剪切變形量為試樣直徑（或變長）1/10處的剪應(yīng)力作為抗剪強度（τ）,圖5-2 剪應(yīng)力與剪切變形關(guān)系曲線,殘余抗剪強度（τT）,以剪應(yīng)力與剪切變形關(guān)系曲線上剪應(yīng)力的穩(wěn)定值作為殘余抗剪強度（ τT ），見圖5-3，值得注意的是此穩(wěn)定值即為相鄰兩次剪切應(yīng)力的差值不大于10%。,圖5-3 剪應(yīng)力與剪切變形關(guān)

31、系曲線,巖土體粘聚力（C）及內(nèi)摩擦角（φ）的確定,1、圖解法 以抗剪強度為縱坐標(biāo)，垂直壓力為橫坐標(biāo)，繪制抗剪強度與垂直壓力關(guān)系曲線，直線在縱坐標(biāo)上的截距為粘聚力C，直線的傾斜角為內(nèi)摩擦角φ，如圖5-4所示：,圖5-4 抗剪強度與垂直壓力關(guān)系曲線,2、用最小二乘法計算,式中 τ— 抗剪強度（kPa）； n —每組試驗的試樣個數(shù)。,巖土體殘余粘聚力及殘余內(nèi)摩擦角的確

32、定,1、 圖解法 以殘余抗剪強度為縱坐標(biāo)，垂直壓力為橫坐標(biāo)，繪制殘余抗剪強度與垂直壓力關(guān)系曲線，直線在縱坐標(biāo) 上的截距為殘余粘聚力Cr,直線的傾角為殘余內(nèi)摩擦角φr,，如圖5-5所示：,圖5-5 殘余抗剪強度與垂直壓應(yīng)力關(guān)系曲線,2、用最小二乘法計算,式中 τr——殘余抗剪強度（kPa）,試驗工作全部結(jié)束后，應(yīng)編制試驗成果報告，內(nèi)容包括：1、文字部分： 1）各組試驗的坐標(biāo)位置及高程；

33、 2）試驗地層描述； 3）試驗方法； 4）測力器和兩側(cè)變形儀表的精度； 5）C、φ值及確定標(biāo)準； 6） 試驗過程中有關(guān)情況說明。2、圖表部分： 1) 試驗段的地質(zhì)剖面圖； 2） 各試樣剪應(yīng)力、剪切變形成果表及關(guān)系曲線； 3） 抗剪強度、垂直壓力成果表及關(guān)系曲線； 4）試驗設(shè)備安裝示意圖 5） 殘余抗剪強度、垂直壓力成果表及關(guān)系曲線。,2、影響因素分析,1

34、．試體尺寸的影響 特別是巖體試件，含有節(jié)理、裂隙、層面和斷層等要素，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2500cm 2 。2．剪切面平整度對抗剪

35、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％。,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

36、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。,六、工程實例應(yīng)用,工程實例1 該工程位于某河流南岸, 地形坡度較陡, 巖石破碎, 植被稀少, 在河流切割、地表水沖刷、地下水侵蝕以及煤窯采空等因素, 對該場區(qū)邊坡的穩(wěn)定造成一定

37、影響, 特別是近年來由于因特大洪水、地下水動力條件的急劇改變、河流改道施工等原因, 不斷改變著山體的環(huán)境地質(zhì)條件, 河流改道切割山體, 在滑坡上加荷, 這一切都進一步惡化了滑坡的穩(wěn)定環(huán)境, 產(chǎn)生緩慢滑移而形成的滑坡, 對該場區(qū)內(nèi)的建筑物造成安全隱患, 因此必須對邊坡進行穩(wěn)定性分析和治理。,工程實例2 該工程位于某市西側(cè)一緩斜坡上, 整個場地屬斜坡地貌, 植被覆蓋好, 局部為舊房拆除區(qū), 地形總體呈斜坡狀, 由北西向南東傾

38、斜, 局部存在土坎, 最大相對高差約13m。從地質(zhì)構(gòu)造上來看, 擬建場區(qū)為都勻向斜西翼軸部地帶, 巖層單斜產(chǎn)出, 傾向南東( 約140􀀁) , 傾角55􀀁左右。表層為第四紀殘、坡積土, 下伏為二疊系上統(tǒng)吳家坪組之灰、灰白色薄至中厚層硅質(zhì)巖, 間夾綠色薄層頁巖, 無大斷裂通過場區(qū); 據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查及鉆孔揭露, 該場區(qū)巖土層自上而下分別由耕土、碎石粘土層及基巖層組成的混合土; 由于在場區(qū)內(nèi)上覆的碎

39、石粘土層厚度較大, 在場地平整后, 其東北、西南、南西面將有高為3. 0m- 12. 0m 不等的土質(zhì)邊坡, 且該類邊坡穩(wěn)定性較差, 須對邊坡進行治理, 作永久性保護。􀀁,室外水平推剪試驗與室內(nèi)直剪試驗,室外試驗點的選取 根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)條件、邊坡土體的種類、成因、性質(zhì)和軟弱層的分布及其下伏基巖面的形態(tài)及坡角, 確定其潛在滑動面, 在現(xiàn)場選取具有代表性的土層、控制邊坡穩(wěn)定的軟弱面進行現(xiàn)場原位剪切試驗。

40、為了使現(xiàn)場土體的剪切方向盡量與邊坡滑動方向一致, 根據(jù)勘察資料選用水平推剪試驗,水平推剪法試驗結(jié)果 工程一 1、 山體滑坡現(xiàn)場剪切 根據(jù)各試點滑動面草圖, 繪制滑動體斷面圖, 并將滑動體分成若干條塊, 得到以下第一組、 第二組各試點滑動體斷面圖，如下圖3所示； 2、計算單位寬度的每塊土體的重量g, 然后按公式 計算c、φ值，所得結(jié)果見表1；,工程2 邊坡工程現(xiàn)場剪切試驗 根據(jù)各試點滑動面的

41、草圖, 繪制滑動體斷面圖, 并將滑動體分成若干條塊, 得到以下各試點滑動體斷面圖, 如圖4 所示。,根據(jù)以上斷面尺寸計算單位寬度的每塊土體的體積, 與密度的乘積得各塊土體重量gi , 然后按計算c、φ值，所得成果見表2。,工程1 室內(nèi)剪切試驗,工程2 室內(nèi)剪切試驗,試驗結(jié)果分析現(xiàn)將以上的2 個工程的現(xiàn)場、室內(nèi)試驗結(jié)果進行比較, 列表如下:,從表6 可見, 室內(nèi)原狀土中夾有碎石, 剪切面受到碎石嵌入阻隔作用, 如圖3 所示, 加之

42、運輸中試樣含水減少, 試驗結(jié)果較大, 而在進行土的反復(fù)直剪試驗時, 按照土工試驗方法標(biāo)準將含水量增加至液限狀態(tài)( 含水量較大) , 并在試樣制備過程中要將碎塊石剔除, 其試驗結(jié)果表明強度指標(biāo)較小, 經(jīng)分析, 主要原因是含水量大、在剔除碎石、塊石等雜質(zhì)后, 導(dǎo)致土體強度下降。,從以上2 個工程的邊坡土質(zhì)情況來看, 采用水平推剪試驗?zāi)茌^真實地反應(yīng)土的抗剪性能, 通過實際工程的應(yīng)用, 與室內(nèi)試驗c、φ值指標(biāo)有一定差別。,結(jié)論

43、 通過對以上兩個具體工程實例的室內(nèi)、現(xiàn)場剪切試驗的對比研究不難發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場試驗更能準確地反應(yīng)出復(fù)雜地質(zhì)條件下土體的物理力學(xué)性質(zhì)，對實際工程的施工設(shè)計提供更加可靠的參數(shù)。,[1] GB50021－2001.巖土工程勘察規(guī)范.[2] YS5221-2000.現(xiàn)場直剪試驗規(guī)程.[3] HG/T20693—2006.巖土體現(xiàn)場直剪試驗規(guī)程.[4] 劉斯宏、肖貢元等.宜興抽水蓄能電站上庫堆石料的新型現(xiàn)場 直剪試驗.巖土工程學(xué)報