直剪试验方案
3、土的现场试验(渗透变形试验、原位大型直剪试验、载荷试验、压实度试验)
土的现场试验（渗透变形试验、原位大型直剪试验、载荷试验、压实度试验）（一）渗透变形试验1、试验目的和用途本试验的目的是测定稍具有胶结或充填较好，中密且能切成试样的无黏聚性原状土或土石坝心墙压实土层含黏粗粒土。
在渗流作用下，测定土层的渗透系数、临界坡降和破坏比降，并判断其土体渗流破坏类型。
2、适用范围半（弱）胶结无黏性粗粒土；土石坝压实心墙土体或均质坝压实体；坝基覆盖层中具中密且粗细粒相互充填良好的土体。
3、引用标准及主要质量指标检测方法标准（1）SD 128—035（2）SD 128—031（3）SD 128—032（4）SD 128—012（5）SD 128—0334、制样方法及要点应按已有勘探资料和防渗处理初步方案，选取有代表性土层制备试样。
试样尺寸应按地层情况，颗粒级配及层中最大粒径确定，宜参照扰动试样的径比规定，同时尽量避开大块石或大卵石、漂石。
试样宜结合水流方向，分水平试样和垂直试样。
在取样点，首先削一尺寸大于所要求试样尺寸的土柱，再用削土工具小心削至要求尺寸，同时除去试样表面的扰动土。
对修好试样除进出水口以外各面用膨胀快凝水泥砂浆浇注。
待砂浆有一定强度后即可试验。
5、试验成果整理与计算按有关规程进行。
（二）原位大型直剪试验1、目的和适用范围原位大型直剪试验用于测定土体本身、土体软弱面和地基土与混凝土接触面的抗剪强度。
包括在法向应力作用下沿固定剪切面的抗剪强度试验和混凝土板与地基土的抗滑试验。
试验可采用应力控制和应变控制方式进行。
2、引用技术标准及主要质量指标检测方法标准GB 50021、SD 128—037、SD 128—0183、基本原则和方法要点本试验可在试洞、试坑或探槽中进行。
同一组试验体的地质条件应基本相同，其受力状态应与土体在工程中的受力状态相近。
根据剪切面状态，选择试验布置方案。
当剪切面水平或近于水平时，可采用平推法；当剪切面较陡时，可采用楔形体法。
开挖试坑时，应避免对试体的扰动，尽量保持土体结构及含水率不产生大的变化。
土的直接剪切试验与影响因素分析
土的直接剪切试验与影响因素分析作者：马倩来源：《中国房地产业·下旬》2021年第05期【摘要】文章主要是分析了直接剪切试验的内涵以及原理，同时在此基础上分析了土的直剪试验的缺陷，最后探讨了影响到直剪试验的主要因素，提出了可行性的解决方案，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。
【关键词】直接剪切试验;抗剪强度;影响因素【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.15.1331、前言土体的力学在绝大部分的情况下都是在模拟试验中所得到参数数据的。
但由于不同类型的土体有着其自身的特征以及差异，为此在从模拟的过程中所得到的参数与实际的土体实际力学参数不完全相符，存在了一定的差异。
为能有效提升到土体直剪试验的整体质量，应当注重到其的实验原理以及其的缺陷成因。
2、直接剪切试验的内涵直接剪切试验的方法是能够有效确定到室内土壤剪切强度的主要方法。
它是指直接测量特定表面上的土壤样品的剪切强度。
主要目的是了解剪切面的剪切强度以及垂直应力和剪切强度参数。
内聚力和内摩擦角之间的关系决定了土壤材料的性质，从而为土壤材料的估算提供了依据。
土的抗剪强度，地基的承载力，地基和边坡的稳定性评估以及挡土墙上的土压力计算是必要的基础，该方法具有操作方便、结构简单、处理简单、传力清晰等优点[1]。
3、土体直剪试验原理对于粘性土来说，一般来说，它具有分散性高、亲水性强、土颗粒间粘结力小、内摩擦角小、抗剪强度低等特点。
粘土颗粒表面被水膜包围，不能直接接触。
由此可知在颗粒的表面对土的抗剪强度没有造成实质的影响，增加粘性土的密度可以增加土颗粒之间的接触，因此不同固结度的土的抗剪强度有明显的差异，对于非粘性土，内摩擦角不仅与分散程度有关，而且与颗粒形状和表面有关特征。
粗糙颗粒表面会增加土壤的内摩擦角，而平滑度会降低是的[2]。
抗剪强度主要受其结构参数的控制特征。
作为对于矿物组成而言，只有当剪。
在下面正常情况下，它通过粒子的形状和表面特性来工作。
直剪试验原理
直剪试验原理直剪试验是一种常用的土工试验方法，用于研究土壤的剪切性能。
直剪试验原理主要是通过对土样施加水平剪切力和垂直压力，来研究土壤在剪切过程中的变形和破坏特性。
直剪试验原理的理论基础是摩尔-Coulomb准则，即土壤的剪切强度与正应力之间存在一定的线性关系。
在进行直剪试验时，首先需要采集代表性的土样，并进行标定。
然后将土样放置在直剪试验仪中，施加水平剪切力和垂直压力，观测土样的变形和破坏过程，最终得到土壤的剪切强度参数。
直剪试验原理的关键在于通过施加水平剪切力，来模拟土体内部的剪切应力，从而研究土壤在不同应力状态下的变形和破坏规律。
直剪试验原理的核心在于研究土壤的内部应力分布和变形特性。
在进行试验时，需要控制水平剪切力和垂直压力的施加速度和大小，以保证试验结果的准确性和可靠性。
通过直剪试验，可以得到土壤的剪切强度参数，如内摩擦角和剪切模量，这些参数对于土体的稳定性和工程设计具有重要的意义。
直剪试验原理的应用范围非常广泛，可以用于研究各种类型的土壤和岩石的剪切性能。
在土木工程、岩土工程和地质工程中，直剪试验是一种常用的试验方法，用于评价土体的工程性质和稳定性。
通过对土壤样品进行直剪试验，可以了解土壤在受力作用下的变形和破坏规律，为工程设计和施工提供重要的参考依据。
总的来说，直剪试验原理是通过施加水平剪切力和垂直压力，研究土壤在剪切过程中的变形和破坏规律，得到土壤的剪切强度参数。
这一原理在工程实践中具有重要的应用价值，可以为工程设计和施工提供科学依据，保障工程的安全和稳定性。
通过对直剪试验原理的深入理解和应用，可以更好地认识土壤的力学性质，为工程实践提供有力支持。
直剪试验方案
土的抗剪强度影响因素试验方案影响土体抗剪强度指标的因素, 可以概括为两大类, 一类是土体本身的因素, 包括土的组成、状态和结构性, 特别是粘性土的絮凝结构使原状土强度远大于重塑土; 另一类是外部因素, 包括应力、应变、时间、温度等。
本实验主要是针对影响土体抗剪强度的主要因素，包括含水率、实验法向应力、剪切速率的影响。
试验目的：测定土体抗剪强度与其影响因素的关系试验材料：试验用土：1.试验用土采用工程现场重塑土。
2.土样应进行天然含水率的试验，如有特殊要求时，可增加土样其它相关性能的试验。
3.土样应风干、碾碎，过5mm筛。
试验用水：宜采用饮用水或自来水，特殊情况下，可采用工程现场用水。
试验仪器：1.应变控制式直剪仪（如图所示）：由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统系统（百分表）组成。
应变控制式直剪仪1-轮轴；2-底座；3-透水石；4-测微表；5-活塞；6-上盒；7-土样；8-测微表；9-量力环；10-下盒2.位移量测设备：量程为10mm，分度值为0.01mm的百分表；或准确度为全量程0.2%的传感器。
3.环刀（内径61.8mm，高度20mm）4.其它：取土器、切土刀、天平、铝盒、养护室（保湿缸）、5mm筛、秒表以及凡士林等。
试验步骤：1.试样的制备、成型与养护首先测定风干土的含水率，配土时配置6种含水率，将凡士林（或其它不与水泥土发生反应的脱模剂）涂于环刀内侧，将取土器取水泥土于环刀中，削平试样。
然后放入养护室（保温缸）进行潮湿养护。
2.试验土的抗剪强度指标试验有快剪和慢剪两种。
本实验采用排水快剪试验。
具体操作步骤1）对准剪切盒的上下盒，插入固定销钉，在下盒内放洁净透水石一块及湿润滤纸一张。
2）将盛有试样的环刀，平口向下，刀口向上，对准剪切盒的上盒，在试样面放湿润滤纸一张及透水石一块，然后将试样通过透水石水俆压入剪切盒底，移去环刀，并顺次加上传压活塞及加压框架。
3）取试样，并分别施加不同的垂直压力，宜为6级，每级荷载分别为50kPa 、100kPa 、200kPa 、300kPa 、400kPa 、500kpa （荷载等级见附表），并将百分表调零。
现场原状土直剪试验
现场原状土直剪试验现场原装土的直剪试验计划书现场原状土的直剪试验计划书我们日常所得土体的力学性能参数大多是在实验室内做试验得到的。
但在一些大型的、特殊的工程中实验室所得的参数就有它的局限性，因此，我们有必要在现场的条件下进行试验，从而得到土体实际的力学参数。
进而知道工程的设计和施工。
由于试验尺寸大且在现场进行，能把土体的非均质性及软弱结构面对抗剪强度的影响更真实地反映出来，比室内土体试验更符合实际情况。
现场直剪试验主要适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土以及它们所组成的混合土层。
土体的现场剪切试验可分为三类：(1)土体本身直剪试验；(2)土体沿软弱结构面的直剪试验；(3)土体与混凝土接触面的直剪试验每类试验又可细分为：(1)抗剪断试验：试体在法向应力作用下沿剪切面剪切破坏的直剪试验；(2)抗剪试验(摩擦试验)：试体剪断后沿剪切面继续剪切的抗剪试验;(3)抗切试验：法向应力为0时对试体进行的直剪试验从而根据库仑方程得到相应的强度指标：抗剪断强度，抗剪强度(摩擦强度)，抗切强度。
如图1所示.本文主要介绍现场原装土的直剪试验。
概述图1剪切试验种类二、试验目的由于现场直剪试验土样的受剪面积比室内试验大得多，且又是在现场直接进行试验的，因此较室内试验更能符合天然状态，得出的结果更加符合实际工程的技术要求。
通过大面积现场直接剪切试验，求出现场原状土的抗剪强度参数C, 研究观察现场原状土的抗剪性能。
三、实验原理根据库仑定律（1776）,有：1：「rr ：＜ Il-Ji （1）式中，口剪切破坏面上的剪应力（kPa），即岩土体的抗剪强度；――破坏面上的法向应力（kPa）；C--岩土体的内聚力（kPa）；宙--岩土体的内摩擦角（°）;依据所测得的Tf可推求出相应的C、©值。
（1）平推法法向应力：応:r切向应力：I（2）斜推法法向应力:p切向应力：I h式中，Q--作用于剪切面上的总斜向荷载（N）;：＞-斜向荷载施力方向与剪切面之间的夹角。
建筑施工试验方案
建筑施工试验方案一、试验目的建筑施工试验旨在验证施工方案的可行性、安全性和有效性，以保证工程质量和施工进度。
本方案旨在详细说明试验的内容、方法和要求，确保试验过程符合规范和标准。
二、试验范围本试验方案适用于建筑施工中的各项试验，包括但不限于土壤力学试验、混凝土配合比试验、结构材料强度试验等。
根据具体工程的需要，可以在本方案的基础上进行调整和补充。
三、试验内容和方法1. 土壤力学试验1.1 钻孔取样试验：按照《土力学试验规程》的要求，在试验区域进行钻孔取样，并记录土壤质地、含水率等参数。
1.2 压缩试验：根据工程需要，在取样试件上进行压缩试验，以获取土壤的压缩性和变形特性数据。
1.3 抗剪试验：通过直剪试验或剪切盒试验，测定土壤的剪切力学特性。
2. 混凝土配合比试验2.1 砂浆试验：按照设计要求，在试验室制备不同配合比的砂浆试件，并进行强度和流动性能的测试。
2.2 混凝土试验：根据设计要求，制备不同配合比的混凝土试件，并进行强度、抗渗性和耐久性等试验。
3. 结构材料强度试验3.1 钢筋拉力试验：根据设计要求，选取一定数量的钢筋试件，在拉力试验机上进行拉伸试验，并测定拉伸强度。
3.2 混凝土强度试验：根据设计要求，在施工现场取样，并在试验室进行抗压试验，测定混凝土的抗压强度。
四、试验要求和评定标准1. 试验要求：试验过程中，应按照规范和标准的要求进行，保证试验的科学性和准确性。
2. 试验评定标准：试验结果需要与规范和标准中规定的评定标准进行比对，评估试验结果的合格性。
五、试验计划和进度安排根据具体工程情况，制定试验计划并安排试验进度。
试验计划应明确试验的具体内容、方法和要求，并确定试验的时间节点和负责人。
六、试验设备和工具准备根据试验内容，准备合适的试验设备和工具，并进行检查和校准，确保其工作正常和准确。
七、试验记录和数据分析试验过程中，要详细记录试验的每一个环节和数据，保留试验样品，并对试验结果进行分析和总结，制定相应的措施。
粗粒土试验方案
4．试验步骤：应按照JTG E40-2007公路土工试验规程中的实验步骤进行土的击实试验与直剪试验。
5．数据处理：通过击实试验给出土的最大干密度；通过直剪试验计算垂直压力与剪应力，绘制不同垂直压力下剪应力与水平位移的关系曲线和垂直变形与水平位移关系曲线，从各曲线中得到抗剪强度，c，φ值。绘制最大粒径与抗剪强度关系曲线。
卵石层粗粒土静态抗剪强度试验方案
1.试验目的
对于砂卵石料，土的容重，颗粒的岩性和岩质，形状，缩小比例以及制样技术等对其强度均有影响。本试验研究干容重一定时，卵石粗粒土在4种级配、3种最大粒径的条件下卵石粗粒土的c，φ值，研究颗粒最大粒径、颗粒级配等参量对粗粒土c，φ值的影响。为达到此目的，进行粗粒土的直剪试验（和三轴压力试验）。
2.试验内容
试验包括粗粒土的直剪试验，干密度试验等。试验操作参照土工试验相关规程。直剪试验采用公路土工试验规程中的粗粒土直剪试验方法，干密度试验采用重型击实试验方法。
3.试样制备
（1）颗粒级配
A．按照GJB1112-91对基层级配砾石的级配要求，卵石粗粒土的级配采用以下4种级配：
编号
通过筛孔的质量百分比（%）
3.试样制备
（1）界面拉伸强度试样（河海大学）（2）界面剪切强度试样
图1粘贴钢板式轴拉试样
拉伸强度试样可参照上图制作，试件为圆柱形，采用取芯试样，长度为300-500mm，直径取150mm（来源于SL325-2006水工混凝土试验规程）。一组制作4-6个试样，3-5个进行试验，其余备用。
剪切强度试样采用圆柱体推出试样（上图2b），制作含圆孔岩石试样，在孔中浇筑水泥砂浆。岩石高度取300mm，直径取200mm，孔直径取100mm，灌注高度为100mm。一组制作4-6个试样，3-5个进行试验，其余备用。
现场岩体直剪切验
由σ＝p＋qsinα，得出： p＝P/F＝σ－qsinα
4）最小正应力σmin的确定 为了避兔试验过程中p值不够减的情况发生，必须首 先确定剪切面上的最小正应力σmin值。 为使在剪切时p≥0，即：σ－qsinα≥0 在极限状态下，还应满足：
qcosα σtan C
建立联立方程组 σ－qsinα＝0
3．传力系统 （1）高压胶管，若干(配有快速接头)，输送油压用；
（2）体力柱：无缝钢管一套，要求钢管必须有足够的
刚度和强度； （3）钢垫板：用45＃钢制成，一套，其面积可根据试 体尺寸而定； （4）滚轴排：一套，面积根据试体尺寸而定。
4．测量系统
（1）压力表：精度为一级的标准压力表一套，测油压用； （2）千分表：8－12只； （3）磁性表架：8－12只； （4）测量表架：工字钢2根；
如小于此值，将会出现P值不够减的情况。显然，还要对f、
2．平推法试验
不需要减少P值，但试验前，也要对剪切荷载进行估 算。在极限平衡状态下，剪切面上的应力条件符合莫尔－
库仑公式：
，得
Q max σtan C F
Q max (σtan C ) F
如果根据岩性、构造等条件，预估出f、C值，代入上 式即可估算出试体剪切破坏时最大剪切荷载，方便在试验 过程中分级施加。
同一组试体(不少于5块)，选用工程地质条件相同地段，
3．浇注混凝土试体
根据《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）规定
的试体布置、制备、加工尺寸应符合一般规定： （1）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，并尽可能处在同一高程。 （2）试体剪切面积不宜小于2500cm2，边长不宜小于
及地下洞室围岩等岩体本身可能发生剪切失稳时，可采用 本试验方法。
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乌鲁木齐地铁工程勘察工程
现场岩体直剪试验方案
（送审稿）
编制单位：新疆铁道勘察设计院有限公司
2012年2月23日
现场岩体直剪试验方案
一、试验内容：
（一）岩体试件现场直剪（水平剪切）试验
（二）岩体结构面抗剪试验
二、试件要求
（1）岩体试件尺寸：长50cm³宽50cm³高35cm；尺寸误差不大于边长的边长的1%～2%。
（2）平整度：试件表面凸凹平整度不宜超过剪切面边长的1%～2%。
（3）加工试件采用铁暂（音）、小锤雕凿，尽量减少对试件的扰动。
（4）位置要求：见基坑布置平面图、立面图。
（5）岩体试件外部设10厘米厚钢筋混凝土保护罩。
钢筋混凝土保护罩配筋示意图
（一）基坑平面布置图
（二）试验设备布置图
四、试验参数选择（以砾岩相关经验参数测算）
（一）岩体试件剪切面积及法向应力面积：0.25m2。
（二）最大法向应力σmax及反力系统最大荷载PN max估算。
以自然地平下20m测算剪切面工程压力，上覆地层的容重预设为2200kg/m3；则预测工程压力为σ=440kPa；最大垂向应力不小于剪切面工程压力的 1.2倍530kPa；按最大法向应力600 kPa测算，最大有效荷载P max=150KN，垂直反力系统最大荷载PN max应不少于180～200 KN。
（三）最大水平剪切荷载估算
预估最大垂直压应力σmax=600kpa；
剪切面积F=0.25m2
预估摩擦系数f=0.7～1.80
预估粘聚力c =700～1370kPa
预估最大剪切应力：τmax=σmax²f+ c=2.45MPa（c=1370；f=1.8）
预估最大剪切荷载Q max = (σmax²f+ c) ²F=600KN（τ=c+σtanυ）
（四）垂直荷载加荷等级
垂直荷载按4级施加，每级按σmax的1/4等量递增或等比（公比取2）递增施加；每级法向荷载条件下地基沉降达到相对稳定标准后开始施加水平荷载，测定水平荷载及相应位移量。
法向荷载条件下地基沉降相对稳定标准：施加垂直荷载后，每隔10-15min测读一次沉降量，连续两次读数之差不大于0.05mm，可视为地基沉降已经相对稳定。
详细加荷指标见《现场剪切试验指导书》。
（五）水平荷载加荷等级
预估相应法向荷载（σn）条件下最大剪应力τi，水平加荷等级按10级施加，每级按τi/10等量递增，每次施加压力前和施加压力后，各测读一次位移读数。
每级水平荷载维持15分钟，当本级水平荷载条件下剪切位移是上一级荷载条件下水平位移量的1.5倍时，下一级荷载增量按τi/20增量施加，当剪切位移达到剪力峰值并出现剪力残余值或剪切位移达到剪切面边长的1/10时，可终止试验。
（六）油压表及油压表读数观测
（1）根据最大有效荷载选择量程适宜的压力表，尽量使最大有效荷载对应压力表量程的2/3～3/4，以提高压力表最小单元刻度的精度。
应选择０.４级高精度压力表，压力表量程与千斤顶最大工作压力相适应。
（2）施加各级荷载的时候，应选择与相应级别荷载最近的压力表最小整格刻度读数，不需要严格按照每级τi/10等量递增，在测读压力表时以实际整格刻度读数换算的压力值为准。
（具体加荷指标见《剪切试验指导书》）（3）压力表泄压后如果不回零，应委托计量部门重新调校。
（七）位移传感器和位移数字显示仪
预估最大水平位移为压板直径的1/10（40～50mm），位移传感器选择量程50mm；精度要求：线性度±0.1%F.S。
（八）千斤顶、油压泵和输油管选择
千斤顶的标准工作压力不宜超过最大有效荷载的2～3倍，油压泵宜选择带微调功能的双压力杆油压泵。
标准输出压力与千斤顶的输出压力相适应。
油压泵、输油管标准输出压力60MPa为宜。
压力表最突出的技术问题：目前市场上的压力表在开展1～2组加荷试验后，指针就无法归零。
千斤顶存在的问题：目前自有千斤顶，存在缸体内残留杂物过多、缸体漏油、油封老化实际输出压力不足等问题，性能不可靠，试验过程中存在输出压力无法达到设计最大荷载的风险。
千斤顶、油压表、液压泵必须配套统一标定，配套使用。
液压表的标定期限不宜超过三个月。
（九）加筋承压板
市场上钢板最大厚度2cm，根据经验，边长为50 cm、厚度2cm的钢板在预估最大有效荷载60吨的作用力下会产生严重变形，将直接导致安装在承
压板上的位移传感器产生失败性测量错误和施加在承压板上的有效应力计算错误，因此必须采用特殊设计，加筋承压板的选材、设计、加工是设备定做的关键环节。
（十）技术培训及数据处理软件
初步拟定采用人工现场观测记录，将原始数据录入计算机编程处理。
数据集成采集系统和数据处理系统就是将位移传感器、压力传感器通过数据采集板直接与电脑数据处理软件相连。
集成处理数据。
综上所述设备选型如下：
（1）垂向加压千斤顶：30吨为宜，自有千斤顶为60吨，２台
（2）水平加压千斤顶：100吨，自有千斤顶100、200T吨，３台。
（3）垂向压力表：量程3MPa；纵向压力表：量程10 MPa；压力表精度为0.4级。
具体压力表量程根据自有千斤顶标定结果结合现场实际需要确定，必要时补充标定；每台千斤顶配备1个液压表。
（4）手动液压泵：原则上每台千斤顶配备1副液压泵，实际工作过程中，垂向工作压力比较小，考虑液压泵和千斤顶可以1托2配置。
一共配置4副液压泵。
（5）加筋承压板、基准梁、防护架等其他现场设备统一定做，加筋承压板选材、定做需要经过专业测算，最大工作压力下变形量不宜超过2～3mm，使用前需要试压标定各级荷载条件下变形量，以便在测量位移量时折减承压板变形量。
（6）位移传感器8套、位移数字显示仪2台（试验要求最低数量）。
五、技术资料整理
（一）图解法
（二）最小二乘法
由于没有岩体直剪试验的工作经历和实践经验，熟悉技术内容、规范要求、设备性能以及相应的市场信息，都需要时间和过程，旁压设备，还在熟悉过程中，暂时无法提出方案。
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