现场直剪剪切试验与岩体原位应力测试
原位测试(动力触探-标准贯入等)
原位测试（GB 50021-2009）原位测试：在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。
原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。
适用条件：1. 当原位测试比较简单，而室内试验条件与工程实际相差较大时。
2. 当基础的受力状态比较复杂，计算不准确而又无成熟经验，或整体基础的原位真型试验比较简单。
3. 重要工程必须进行必要的原位试验。
优点：可以测定难于取得不扰动土样的有关工程力学性质；可避免取样过程中应力释放的影响；影响范围大，代表性强。
缺点：各种原位测试有其适用条件；有些理论往往建立在统计经验的关系上等。
影响原位测试成果的因素较为复杂,使得对测定值的准确判定造成一定的困难.软土原位测试的一般规定第1条软土地区工程地质勘察应增加原位测试工作量，其布置应与钻探、室内试验的配合和对比，以提高勘察质量。
原位测试成果的使用应考虑地区性和经验性。
第2条原位测试一般包括静力触探试验、十字板剪切试验，标准贯入试验、旁压试验、载荷试验及波速试验等。
选用原位测试方法应以土层情况、设计参数的要求以及建筑物等级等因素确定。
第3条采用静力触探方法评价土的强度和变形指标时，应结合本地区经验取值。
应用静力触探曲线分层时，应综合考虑土的类别，成因和地下水条件等因素。
第4条十字板剪切试验适用于测定软土的抗剪强度。
对重荷载的大型建筑，应测定其残余强度并计算其灵敏度。
第5条标准贯入试验可用于评价土的均匀性和定性地划分不同性质的土层，以及软土中夹砂层的密实度和承载力。
第6条旁压试验宜采用自钻式旁压仪。
依据仪器设备和土质条件，选择适当的钻头、转速、进速、泥浆压力和流量、刃口的距离等以确定最佳自钻方式。
第7条用载荷试验确定地基承载力时，承压板面积不宜小于5000。
承载力基本值的选用，应根据压力和沉降、沉降与时间关系曲线的特征，结合地区经验取值。
岩土工程原位测试
岩土工程原位测试岩土工程原位测试是岩土工程领域中常用的一种测试方法，主要用于研究土体和岩石的力学性质，包括密度、强度、变形等方面。
原位测试可分为静态和动态两种，常用的测试方法包括压缩试验、剪切试验、钻孔取心和动力触探等。
1. 压缩试验压缩试验是岩土工程中最常用的一种试验方法，主要用于研究土体和岩石在静态荷载作用下的应变和应力关系，以及其力学性质。
压缩试验一般采用圆柱形或立方体样品，常见的试验设备包括固定底板试验机和振动底板试验机两种。
固定底板试验机的测试原理是将试样放在机器的底板上，通过上下移动试验头，施加垂直向下的载荷，以产生压缩变形。
振动底板试验机是一种新型试验方法，通过在底板上施加振动载荷以促进试样的变形。
2. 剪切试验剪切试验主要用于研究土体和岩石的剪切性能，可分为单轴剪切试验和三轴剪切试验两种。
单轴剪切试验是将试样置于试验机的水平底板上，施加垂直向下的压力，同时在试样的表面产生水平力，使试样进行剪切。
三轴剪切试验是利用三个气室将试样完全包裹，分别施加三个方向的应力，以研究土体和岩石在三个方向上的切向应力和法向应力。
3. 钻孔取心钻孔取心试验是一种非破坏性的试验，主要用于评估岩土中存在的裂隙、结构和岩石类型。
在取样过程中需要特别注意制取的样品应具有代表性，应取样选择典型的岩土层位。
在岩石钻探中，常使用的钻探机械有手动旋转式钻机、电机转向钻机和系统化泥浆钻机。
对于深层地层和硬质岩体，通常使用钻探机械逐层取心，以便对结构和裂隙进行详细的剖分。
4. 动力触探动力触探试验是一种快速、简单且准确的测试方法，可以在不破坏土体的情况下测定岩土体的强度。
试验的原理是将一定质量的重锤从一定高度自由落下，击打位于土层内部的钻杆顶端，并测定沉击钻杆的下沉度以及反弹度，从而评估土层的类型和压缩性质。
动力触探试验设备通常由锤头、钻杆、压力计和数据采集器组成。
触探数据经过处理后，可以用于制作地下剖面图，为地勘、基础工程和岩土工程提供可靠的数据支持。
岩土工程原位测试方法概括与分析
岩土工程原位测试方法概括与分析及其应用做一细化并提出合理化建议，具有较强的理论性和实用性。
关键词】岩土工程；原位测试；试验方法正文1、原位测试方法分类所谓的原位测试法就是在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构，天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。
原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体原位应力测试、岩土波速测试等。
1.1 静力触探静力触探测试简称静探（CPT：static cone penetration test），是把一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压人土中，并测定探头阻力等的一种测试方法，实际上是一种准静力触探试验。
试验是用机械装置把带有双层管的圆锥形探头压人土中，在地面上用压力表分别量测套筒侧壁与周围土层间的摩阻力（fs）和探头锥尖贯入土层时所受的阻力（qc）。
1.2动力触探圆锥动力触探试验习惯上称为动力触探试验（DPT：dynamic penetration test）或简称动探，它是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥形探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数（或贯入能量）来判定土的物理力学特性和相关参数的一种原位测试方法。
1.3标准贯入试验标准贯入试验（SPT：standard penetration test）标准贯入试验习惯上简称为标贯。
它使用SPT锤将钻杆底部的对开管式贯入器打入钻孔孔底的土中，取得土样。
贯入300mm（1英尺）所需要的锤击数称为N值，其与土体强度有关。
1.4十字板剪切试验野外十字板剪切试验（FVST：Field Vane Shear Test）习惯上称为十字板剪切试验，是用插入软黏土中的十字板头，以一定得速率旋转，测出土的抵抗力矩，换算地基土不排水抗剪强度的现场试验。
1.5旁压试验旁压试验（LLT：Lateral Loading Test）是将圆柱形旁压器竖直放入土中，通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压膜将压力传给周围的土体（岩体），使土体（岩体）产生变形直至破坏，通过量测施加的压力和土变形之间的关系，即可得到地基土在水平方向的应力应变关系。
岩土工程原位测试
岩土工程勘察
载荷试验
三、载荷试验的成果应用
1.地基承载力特征值可由载荷试验确定，方法如下：
（1）拐点法：
适用于有拐点的p-s曲线，在确定地基承载力特征值时，一般取p-s曲线中第 一个拐点py，即比例界限点所对应的荷载值为地基承载力特征值。当拐点不明显 或是无法确定时，可以利用p-△s/△p确定拐点。
（7）当出现下列情况之一时，可终止试验： ①承压板周边的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发 展； ②本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷载与沉降曲线出现明显陡降； ③在某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准； ④总沉降量与承压板直径（或宽度）之比超过0.06。
岩土工程勘察
酚类：
已从熏烟中鉴定出20多种酚类物质，其主要作用为抗 氧化作用、对产品的呈色呈味作用、抗菌防腐作用。
其中，抗氧化作用对烟熏制品最为重要，抗氧化作用 较强的主要是沸点较高的酚类，如2,5-二甲氧基酚，2， 5-二甲氧基-4-甲基酚等。
熏制品特有的风味主要与存在于气相的酚类有关，高 沸点酚类杀菌效果较强，主要对制品表面的细菌有抑制作 用。
岩土工程勘察
岩土工程原位测试
岩土工程中的原位测试常用技术包含如下种类：
（1）载荷试验（平板、螺旋板）； （2）静力触探试验； （3）圆锥动力触探试验； （4）标准贯入试验； （5）十字板剪切试验； （6）旁压试验； （7）扁铲侧胀试验 （8）现场剪切试验； （9）波速测试； （10）岩体原位应力测试； （11）激振发测试。
静力触探试验按测量机理分为机械式静力触 探和电测式静力触探；按探头功能分为单桥静力 触探试验、双桥静力触探试验和孔压静力触探试 验。
岩体原位测试
2.3 狭缝法
狭缝法又称狭缝扁千斤顶法，是在选定的岩体表面 刻槽，然后在槽内安装扁千斤顶（压力枕）进行试验 （图4）。试验时，利用油泵和千斤顶对槽壁岩体分级 施加法向压力，同时利用百分表测记相应压力下的变 形值WR。岩体的变形模量Em(MPa) 按下式计算：
Em pl (1 m )(tan1 tan2 ) (1 m )(sin 21 sin 2 2 ) 2WR
2 pD(1 m )ω pD(1 m )ω Eme Em We W 式中：p：承压板上单位面积压力, MPa；D：承压
2
板的直径或边长，cm； W、 We ：分别为相应于p下 的岩体总变形和弹性变形，cm；ω：与承压板形状、 刚度有关的系数。对于圆形板ω=0.785；对于方形 板ω=0.886；μm为岩体的泊松比。
岩体的原位测试
内容
1 概述 2 岩体变形实验
2.1 承压板实验
2.2 钻孔变形法
2.3 狭缝法
3 岩体强度实验
3.1 直剪试验 3.2 三轴试验
1 概述
岩体原位测试是在现场制备试件模拟工程作用对岩体施 加外荷载，进而求取岩体力学参数的试验方法，是岩土工程 勘察的重要手段之一。岩体原位测试的最大优点是对岩体扰 动小，尽可能地保持了岩体的天然结构和环境状态，使测出 的岩体力学参数直观、准确；其缺点是试验设备笨重、操作 复杂、工期长、费用高。另外，原位测试的试件与工程岩体 相比，其尺寸还是小得多，所测参数也只能代表一定范围内 的岩体力学性质。因此，要取得整个工程岩体的力学参数， 必须有一定数量试件的试验数据用统计方法求得。
图3 钻孔变形试验装置示意图
与承压板法相比较，钻孔变形法的优点是：
①对岩体扰动小。 ②可以在地下水位以下和较深的部位进行。 ③试验方向基本不受限制，且试验压力可以达到很大。 ④在一次试验中可以同时量测几个不同方向的变形，便于 研究岩体的各向异性。 其主要缺点是试验涉及的岩体体积较小。该方法较适 合于软岩或半坚硬岩体。
第5章 岩体原位测试 直剪
(五)成果整理
• (3)绘制法向应力与比例极限、屈服强度、
峰值强度及残余强度关系曲线，并按库仑表
达式确定相应的c、Ф值。
• 在工程岩体稳定性分析中，可根据岩体性质、
工程特点，并结合地区经验等对试验成果进
行综合分析，选取适当的岩体抗剪强度参数。
(2)传力系统。
①传力柱，水平与垂直各一套，需有足够的刚度、强度和长度。 ②钢垫板一套，尺寸与试件加压面积相同。 ③滚轴排，钢质，尺 寸与试件面积配套，应有足够ห้องสมุดไป่ตู้刚度与强度。
(3)量测系统。①测表支架2根，钢质，应有足够的刚度和长度。②百 分表4～8只。 ③磁性表架或万能表架4～8个。
2．仪器设备安装调试(参见图5-10)
3、剪切试验布置方法：
直剪试验一般在平硐中和试坑进行，如大口径钻 孔内进行，则需设置反力装置。 直剪试验布置方案图5-9： • 当剪切面水平或近水平时，采用平推法(a)、(b)、 (c)、 和斜推法(d) ， • 当剪切面为陡倾时采用(e)、(f)方案。
二、试件制备与地质描述
(1)试件制备：
在选定的试验部位，切割出方柱形试件，要求如下：
岩体原位测试分类
按试验目的分为:
岩体变形试验
静载荷试验(承压板法); 狭缝法(刻槽法)
岩体强度试验
直剪试验;三轴试验;单轴试验
点荷载强度试验 回弹捶击试验
岩体应力试验
应力解除法;应力解除法;水压致裂法
岩体声波测试
• 直剪试验
• 岩体的强度参数是工程岩体破坏机理分析及稳定 性计算不可缺少的参数，目前主要依据场岩体力 学试验求得。 • 在一些大型工程的详勘阶段，大型岩体力学试验 占有很重要的位，是主要的勘察手段。 • 目的：测定岩体抗剪强度的两个参数即内摩擦角 和粘聚力c，Ф。
现场直剪剪切试验与岩体原位应力测试(ppt 40页)
3．施加剪切荷载
（1）剪切荷载按预估的最大值分8～12级施加，如发生后一 级荷载的水平变形为前一级的1.5倍以上时，应减荷按4％ ～5％施加。
（2）试验过程中法向应力应始终保持为常数。采用斜推法时 ，应同步降低因施加剪切荷载而产生的法向分量的增量， 保持法向荷载不变。
（a）：1—砂浆顶板；2—垫板；3—传力柱；4—压力表；5—混凝土试体；6—混 凝土后座；7—液压千斤顶；8—传力块；9—滚轴徘；10—接液压泵；11—垂直位
移测表；12—测量标点；13—水平位移测表；14—试体受力简图 （b）：1、2、3、4、14同（a）；5—液压千斤顶；6—混凝土试体；7—传力块； 8—滚轴排；9—垂直位移测表；10—测量标点；11—水平位移测表；12—混凝土后
（2）每个试体分4～5级施加其垂直荷载。每隔5min加一 次，0min、5min分别读一次数。在最后一级法向荷载作用下 ，法向位移应相对稳定后（各测表的连续两次垂直变形读数差 不超过0.0l mm），再施加剪切荷载。
对于软弱夹层，在加到预定的垂直荷载后，低塑性软弱 夹层每隔10min，高塑性软弱夹层每隔15min，读一次垂直变 形。当两次变形读数差小于0.05mm时，即视为已稳定，施加 荷载的容许误差为±2％。
（3）试体的推力部位应留有安装千斤顶的足够空间，平推 法应开挖千斤顶槽。剪切面周围的岩体应大致凿平，浮渣应清 除干净。
（4）平推法的推力方向宜与工程岩体的受力方向一致。斜 推法的推力中心线与剪切面夹角α宜为12°～17°。
（5）对加压过程可能出现破裂或松动的试体，应浇筑钢筋 混凝土保护套或采取其它保护措施，保护套应有足够的强度和 刚度，顶面应平行预定剪切面，底部应在预定剪切面的上部边 缘；水泥砂浆和混凝土应进行养护。
公路工程地质原位测试规程(JTG 3223 2021)原文+标准体系结构
公路⼯程标准体系结构2021年05月23日发布的公路工程地质原位测试规程(JTG 3223 2021），作为公路工程行业标准，自2021年09月01日起施行。
属于公路工程标准体系的“建设”板块“勘测”模块。
公路工程标准体系由总体、通用、公路建设、公路管理、公路养护、公路运营六个板块构成，包含255个标准。
一、总体板块总体板块是公路工程标准体系、标准管理及标准编制的总体要求，明确公路工程标准的定位，是公路工程标准管理及编写应执行的规定和要求。
包含6个标准。
二、通用板块通用板块是公路建设、管理、养护、运营所遵循的基本要求，明确公路建设、公路管理、公路养护和公路运营四个板块的共性功能、指标及相互关系， 共40个标准，包含基础模块(12个标准)、安全模块(15个标准)、绿色模块(6个标准)、智慧模块(7个标准)。
三、公路建设板块公路建设板块是实施公路新建和改扩建工程所遵循的技术和管理要求，共135个标准，项目管理模块(1个标准)、勘测模块(10个标准)、设计模块(78个标准)、通用图模块(3个标准)、试验模块(9个标准)、检测模块(4个标准)、施工模块(20个标准)、监理模块(1个标准)、造价模块(9个标准)。
四、公路管理公路管理板块是公路管理和运政执法所遵循的技术和管理要求，共4个标准，站所模块(1个标准)、信息系统模块(2个标准)、执法模块(2个标准)。
五、公路养护公路养护板块是公路既有基础设施维护所遵循的技术和管理要求，共47个标准，综合模块(16个标准)、检测评价模块(12个标准)、养护决策模块(1个标准)、养护设计模块(4个标准)、养护施工模块(8个标准)、养护施工模块(6个标准)。
六、公路运营板块公路运营板块是公路运营、出行服务和智能化所遵循的技术、管理和服务要求，共17个标准，运营监测模块(6个标准)、出行服务模块(3个标准)、收费服务模块(4个标准)、应急处置模块(2个标准)、车路协同模块(1个标准)、造价模块(1个标准)。
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平推法： P
F
Q
F
斜推法：
P
Q sin
FF
Q cos
F
F—剪切面面积（mm2）
9.3 试验设备 （1）试体制备设备：手风钻（或切石机）、模具、人
工开挖工具各l套。切石机、模具应符合试体尺寸要求。 （2）加载设备：液压千斤顶（或液压钢枕）2套以上，
出力容量根据试验要求确定，行程≥70 mm。液压泵（手动或 电动）附压力表、高压油管、测力计等，与液压千斤顶（或 液压钢枕）配套使用。
抗剪断试验
τ
φ
σ
τ断＝σtgφ+c
摩擦试验
τ
φ σ
τ摩＝σtgφ
抗切试验
τ
σ
τ切＝c
按平行于剪切面 斜推法——剪切荷载与剪切面成一定角度
9.2 试验原理
根据库仑定律（1776），有 f C tan
式中 τf ——剪切破坏面上的剪应力（kPa），即岩土体的 抗剪强度； σ——破坏面上的法向应力（kPa）； C——岩土体的内聚力（kPa）； φ ——岩土体的内摩擦角（°）。 依据不同σ下测得的τf 就可求出相应的C、 φ值。
σmin按下式计算：
min
C
ctg tan
Q sin 0
F Q cos = tg c
F
（2）平推法试验 在试验前，同样需对最大剪切荷载Qmax进行估算。在
极限平衡状态下，剪切面上的应力条件符合摩尔-库仑公式：
Qmax tan C
F
Qmax tan C F
（9）试验地段地质横纵工程地质剖面图、地质素描图、 钻孔柱状图、试体展示图等。
❖试体制备
（1）在岩体的预定部位加工试体，试体宜加工成方形体 （或楔形体）；每组试体数量不宜少于5个，并应尽可能处 在同一高程上。开挖时应尽量减少对试体的扰动和破坏。
（2）试体剪切面积不宜小于2500 cm2，最小边长不宜 小于50 cm，试体高度不宜小于最小边长的2/3(或1/2-工程岩 体试验方法标准)。试体间距宜大于试体最小边长1.5倍，以 免试验过程中相互影响和便于试体制备和设备安装。
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。此时加于试体上的正应力也是变 数。
1）方法－常正应力法，2）及3）方法－变正应力法。现行 规范规定按常正应力法试验。为此，在试验前，就要求设计出试 体应施加多大的垂直荷载和斜向荷载，才能使试验顺利进行。
试验前，预先按下式预估试体剪坏时的斜向总荷载：
座；13—接液压泵
在试体两侧的对称部位分别安装测量切向位移和法向 位移（绝对位移）的测表，每侧法向、切向位移测表均不 得少于2只。
9.4 试验方法及技术要求
9.4.1 试验前准备工作 地质描述
（1）试验段开挖、试体制备方法及出现的问题； （2）试点编号、位置、尺寸； （3）试段编号、位置、高程、方位、深度、硐断面形 状和尺寸； （4）岩石名称、颜色、结构、构造、主要矿物成分等 ；
9 现场直剪剪切试验
9.1 概述
➢ 试验目的 测试岩体的抗剪强度（c, φ）和剪切刚度系数，其试验
结果较室内岩块试验更符合实际情况。 ➢ 试验分类
按试验对象分：岩体本身的直剪试验、岩体沿软弱结构 面的直剪试验、岩体与混凝土接触面的直剪试验
根据加荷情况及剪切破坏面情况分：试体在法向应力作用 下沿剪切面剪切破坏的抗剪断试验；试体剪断后沿剪切面 继续剪切的抗剪试验（也称摩擦试验）及法向应力为零时 对试体进行剪切的抗切试验。
（3）试体的推力部位应留有安装千斤顶的足够空间，平推 法应开挖千斤顶槽。剪切面周围的岩体应大致凿平，浮渣应清 除干净。
（4）平推法的推力方向宜与工程岩体的受力方向一致。斜 推法的推力中心线与剪切面夹角α宜为12°～17°。
（5）对加压过程可能出现破裂或松动的试体，应浇筑钢筋 混凝土保护套或采取其它保护措施，保护套应有足够的强度和 刚度，顶面应平行预定剪切面，底部应在预定剪切面的上部边 缘；水泥砂浆和混凝土应进行养护。
F tan C
Qmax
cos
试验时，将斜向推力Qmax分级施加直至剪断。为保持 剪切面上的法向应力始终不变，应同步减少由斜向推力所引 起的垂直荷载的增加量。同步加减的荷载按下式计算：
p P Q sin q sin
F
F
试验前，还应估算出剪切面上的最小正应力σmin，防止 因同步减少垂直荷载而发生法向应力为负数的情况出现。
（5）结构面的分布特点、结构面性质（产状、成因、类 型、宽度、延伸性和连续性、结构面壁强度、起伏情况）、 组合关系等；
（6）充填物性质（类型、厚度、矿物成分、颗粒组成、 泥化、软化、风化程度和含水状态等）；
（7）岩体的完整程度、风化程度、风化特点、风化深度 等；
（8）水文地质条件（地下水类型、化学成分、活动规律 、出露位置等）;
（6）根据设计要求，对试体保持天然含水量或浸水饱和。
❖试验布置方案
❖资料准备 （1）斜推法试验
斜推法正应力是保持常数还是变数的问题。在国内，用3种 方式处理：
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。
（a）：1—砂浆顶板；2—垫板；3—传力柱；4—压力表；5—混凝土试体；6—混 凝土后座；7—液压千斤顶；8—传力块；9—滚轴徘；10—接液压泵；11—垂直位
移测表；12—测量标点；13—水平位移测表；14—试体受力简图 （b）：1、2、3、4、14同（a）；5—液压千斤顶；6—混凝土试体；7—传力块； 8—滚轴排；9—垂直位移测表；10—测量标点；11—水平位移测表；12—混凝土后
（3）传力设备：传力柱（木、钢或砼制品）、钢垫块 （板）、高压胶管、滚轴排。传力柱宜具足够的刚度。在露 天或基坑试验时须使用岩锚、钢索、螺夹或钢梁等反力装置 。
（4）测量设备：百分表（量程≥50 mm）、千分表（量 程≥2～50 mm），每种不少于6块、对应数量的磁性表座和 万能表架、测量标点、量表支架（≥2）。支杆长度应超过试 验影响范围。