现场岩体直剪切验.
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第8章 现场直接剪切试验
第一节 概述 第二节 试验的基本原理
第三节 试验的仪器设备 第四节 试验技术要求及方法
第五节 资料整理及影响因素分析 第六节 岩休沿软弱结构面的直剪试验
第一节 概 述
一、岩体强度的概念
二、现场剪切试验分类 三、现场剪切试验的目的 四、各类剪切试验的适用性
τ f C σ 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）； υ——岩土体的内摩擦角（°）； 依据所测得的τ 可推求出相应的C、υ值。
依据所测得的τf可推求出相应的C、υ值。
（1）平推法
法向应力：σ＝P/F 切向应力：τ=q/F （2）斜推法 法向应力：σ＝P/F＋Qsinα/F 切向应力：τ= Qcosα/F 式中，Q——作用于剪切面上的总斜向荷载（N）；
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。 抗剪强度（摩擦强度），抗切强度。如图8－1所示：
从而根据库仑方程得到相应的强度指标：抗剪断强度，
整个垂直加荷系统必须与剪切面垂直，垂直合力应
通过剪切面中心。
2．安装侧向剪切加荷系统 安装斜向千斤顶时，须严格定位。斜向推力作用方 向与剪切面的夹角一般为12～17°，一般用15°。使千
斤顶的轴线穿过剪切面中心，力争剪切面受力均匀。
安装水平千斤顶时须严格定位，水平推力应通过预 定的剪断面。当难以满足此要求时，着力点距剪切面距
α——斜向荷载施力方向与剪切面之间的夹角。
第三节 试验的仪器设备
一、设备组成 二、设备安装
一、设备组成
1．试体制备系统 手风钻（或切石机）、模具、人工开挖工具各1套。 2．加荷系统 （1）液压千斤顶，2台；根据岩体强度，最大荷载及剪切
面积选用不同规格；
（2）油压泵（附压力表、高压油管、测力计等），2台； 手摇式或电动式，对千斤顶供油用。
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。
目前，在现场测定岩体的抗剪强度有多种方法，如直
剪试验、三轴试验、扭转试验、拔锚试验等。为国内外最 为通用的直剪试验。
2．岩体沿软弱结构面Βιβλιοθήκη Baidu剪试验
是测定岩体沿软弱结构面的抗剪强度和变形的试验。
岩体中软弱结构面的抗剪强度，是指在外力作用下，软弱
总的安装顺序为：首先检查所有仪器设备，认为可 靠后才能使用；标出垂直及剪切荷载安装位置后，先安
装法向荷载系统，后安装切向荷载系统，见图8－3。
1．安装垂直加荷系统 在试体顶面铺以一层橡皮板或砂浆地层，垫层上
放传压钢板，并用水平尺找平，然后依次放置：滚轴
排、钢垫板、液压千斤顶、传力柱和顶部钢垫板等(滚 轴排视具体情况也可放于顶部)。
布置方案，但就剪切荷载施加的方式只有两种，因此，按
剪切荷载施加的不同方式，分为两种试验方法：即平推法 试验和斜推法试验，如图8—2。
4．岩体现场载荷试验
岩体现场载荷试验是为确定地基破坏时的极限荷载所 做的试验。它可以为工程设计提供岩体地基的允许承载力
数据。通常只有半坚硬及软弱岩体才做此项试验。该试验
结构面抵抗剪切的能力。 为评价坝基、坝肩、岩质边坡及洞室围岩可能沿软弱 结构面产生滑动失稳时所采用的试验方法。
3．混凝土与岩体直剪试验
混凝土与岩体直剪试验是为测定现场混凝土与岩体之
间(胶结面)的抗剪强度和变形特征所进行的试验。为评价 水工建筑物沿基础接触面可能发生剪切破坏时，校核其抗 滑稳定性时采用此项试验。 混凝土与岩体抗剪强度试验在现场可以有各种不同的
三、现场剪切试验的目的
可确定岩体的抗剪强度参数和剪切刚度系数。
由于试验尺寸大且在现场进行，能把岩体的非均质性 及软弱结构面对抗剪强度的影响更真实地反映出来，比室 内岩块试验更符合实际情况。
四、各类剪切试验的适用性
1．岩体本身直剪试验
岩体本身直剪试验是为测定在外力作用下，岩体本身
的抗剪强度和变形的试验。在验算坝基、坝肩、岩质边被
离应控制在试件边长（岩剪切方向）的5％以内，试验前
应对此距离进行实测记录，供资料分析用。
3．布置安装测表 （1）混凝土试体两侧靠近剪切面的四个角点处，布置水 平向和垂直向测表各四只，测量绝对变形；
（2）根据需要可在试体及其周围基岩面上，安装测量绝
原理及方法与土体载荷试验基本相同，一般与岩体变形试 验结合在一起进行。
第二节 试验的基本原理
上述几种现场直剪试验，由于剪切对象不同，其试
第 二 节 试 验 原 理
点的选取、试体的规格和制备要求、数据读取时间间隔
等方面存在差异。但在试验原理、设备、步骤及结果处
理分析方法上都基本一致。 根据库仑定律（1776），有：
（5）测量标点：有机玻璃或不锈纲。
5．反力系统
若试验是在平硐中进行，则不需要另外的反力装
置，直接利用岩体承担反力；若在井巷、露天场地的试 坑或平的岩体表面进行，则需要安装加荷系统的反力装 置，一般是打地锚。 6．辅助系统 （1）安装工具一套； （2）浇捣混凝土工具一套； （3）照像设备一套。
二、设备安装
第 一 节 概 述
一、岩体强度的概念
通常所讲的岩体强度是指岩体的抗剪强度，即岩体
抵抗剪切破坏的能力。也就是说，岩体在任一法向应力
作用下，剪切破坏时所能抵抗的最大剪应力值，称该剪 切面在此法向应力下的抗剪强度。
二、现场剪切试验分类
现场剪切试验可分为三类：
（1）岩体本身直剪试验；
（2）岩体沿软弱结构面的直剪试验； （3）岩体与混凝土接触面的直剪试验。
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；
第一节 概述 第二节 试验的基本原理
第三节 试验的仪器设备 第四节 试验技术要求及方法
第五节 资料整理及影响因素分析 第六节 岩休沿软弱结构面的直剪试验
第一节 概 述
一、岩体强度的概念
二、现场剪切试验分类 三、现场剪切试验的目的 四、各类剪切试验的适用性
τ f C σ 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）； υ——岩土体的内摩擦角（°）； 依据所测得的τ 可推求出相应的C、υ值。
依据所测得的τf可推求出相应的C、υ值。
（1）平推法
法向应力：σ＝P/F 切向应力：τ=q/F （2）斜推法 法向应力：σ＝P/F＋Qsinα/F 切向应力：τ= Qcosα/F 式中，Q——作用于剪切面上的总斜向荷载（N）；
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。 抗剪强度（摩擦强度），抗切强度。如图8－1所示：
从而根据库仑方程得到相应的强度指标：抗剪断强度，
整个垂直加荷系统必须与剪切面垂直，垂直合力应
通过剪切面中心。
2．安装侧向剪切加荷系统 安装斜向千斤顶时，须严格定位。斜向推力作用方 向与剪切面的夹角一般为12～17°，一般用15°。使千
斤顶的轴线穿过剪切面中心，力争剪切面受力均匀。
安装水平千斤顶时须严格定位，水平推力应通过预 定的剪断面。当难以满足此要求时，着力点距剪切面距
α——斜向荷载施力方向与剪切面之间的夹角。
第三节 试验的仪器设备
一、设备组成 二、设备安装
一、设备组成
1．试体制备系统 手风钻（或切石机）、模具、人工开挖工具各1套。 2．加荷系统 （1）液压千斤顶，2台；根据岩体强度，最大荷载及剪切
面积选用不同规格；
（2）油压泵（附压力表、高压油管、测力计等），2台； 手摇式或电动式，对千斤顶供油用。
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。
目前，在现场测定岩体的抗剪强度有多种方法，如直
剪试验、三轴试验、扭转试验、拔锚试验等。为国内外最 为通用的直剪试验。
2．岩体沿软弱结构面Βιβλιοθήκη Baidu剪试验
是测定岩体沿软弱结构面的抗剪强度和变形的试验。
岩体中软弱结构面的抗剪强度，是指在外力作用下，软弱
总的安装顺序为：首先检查所有仪器设备，认为可 靠后才能使用；标出垂直及剪切荷载安装位置后，先安
装法向荷载系统，后安装切向荷载系统，见图8－3。
1．安装垂直加荷系统 在试体顶面铺以一层橡皮板或砂浆地层，垫层上
放传压钢板，并用水平尺找平，然后依次放置：滚轴
排、钢垫板、液压千斤顶、传力柱和顶部钢垫板等(滚 轴排视具体情况也可放于顶部)。
布置方案，但就剪切荷载施加的方式只有两种，因此，按
剪切荷载施加的不同方式，分为两种试验方法：即平推法 试验和斜推法试验，如图8—2。
4．岩体现场载荷试验
岩体现场载荷试验是为确定地基破坏时的极限荷载所 做的试验。它可以为工程设计提供岩体地基的允许承载力
数据。通常只有半坚硬及软弱岩体才做此项试验。该试验
结构面抵抗剪切的能力。 为评价坝基、坝肩、岩质边坡及洞室围岩可能沿软弱 结构面产生滑动失稳时所采用的试验方法。
3．混凝土与岩体直剪试验
混凝土与岩体直剪试验是为测定现场混凝土与岩体之
间(胶结面)的抗剪强度和变形特征所进行的试验。为评价 水工建筑物沿基础接触面可能发生剪切破坏时，校核其抗 滑稳定性时采用此项试验。 混凝土与岩体抗剪强度试验在现场可以有各种不同的
三、现场剪切试验的目的
可确定岩体的抗剪强度参数和剪切刚度系数。
由于试验尺寸大且在现场进行，能把岩体的非均质性 及软弱结构面对抗剪强度的影响更真实地反映出来，比室 内岩块试验更符合实际情况。
四、各类剪切试验的适用性
1．岩体本身直剪试验
岩体本身直剪试验是为测定在外力作用下，岩体本身
的抗剪强度和变形的试验。在验算坝基、坝肩、岩质边被
离应控制在试件边长（岩剪切方向）的5％以内，试验前
应对此距离进行实测记录，供资料分析用。
3．布置安装测表 （1）混凝土试体两侧靠近剪切面的四个角点处，布置水 平向和垂直向测表各四只，测量绝对变形；
（2）根据需要可在试体及其周围基岩面上，安装测量绝
原理及方法与土体载荷试验基本相同，一般与岩体变形试 验结合在一起进行。
第二节 试验的基本原理
上述几种现场直剪试验，由于剪切对象不同，其试
第 二 节 试 验 原 理
点的选取、试体的规格和制备要求、数据读取时间间隔
等方面存在差异。但在试验原理、设备、步骤及结果处
理分析方法上都基本一致。 根据库仑定律（1776），有：
（5）测量标点：有机玻璃或不锈纲。
5．反力系统
若试验是在平硐中进行，则不需要另外的反力装
置，直接利用岩体承担反力；若在井巷、露天场地的试 坑或平的岩体表面进行，则需要安装加荷系统的反力装 置，一般是打地锚。 6．辅助系统 （1）安装工具一套； （2）浇捣混凝土工具一套； （3）照像设备一套。
二、设备安装
第 一 节 概 述
一、岩体强度的概念
通常所讲的岩体强度是指岩体的抗剪强度，即岩体
抵抗剪切破坏的能力。也就是说，岩体在任一法向应力
作用下，剪切破坏时所能抵抗的最大剪应力值，称该剪 切面在此法向应力下的抗剪强度。
二、现场剪切试验分类
现场剪切试验可分为三类：
（1）岩体本身直剪试验；
（2）岩体沿软弱结构面的直剪试验； （3）岩体与混凝土接触面的直剪试验。
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；