DB21/T 1564.6-2007 岩土工程勘察技术规程 现场直剪试验规程

辽宁省地方标准

六、现场直剪试验规程

Specificationsforin-situdirecttest

DB21/T1564.6-2007

主编单位:辽宁有色勘察研究院

批准部门:辽宁省建设厅

施行日期2008年01片12日

2007沈阳

1总则

1.0.1为统一现场直剪试验的操作方法和技术要求，提高

岩土工程勘察质量，做到技术先进合理，成果准确可靠，特制定

本规程。

1.o.2现场直剪试验可用于岩土体本身、岩土体软弱结构

面和岩体与材料接触面的剪切试验。可分为岩土体在法向应力作

用下沿剪切面剪切破坏的抗剪断试验(事擦试验)和法向应力

为零时岩体剪切的抗剪试验。

1.0.3现场直剪试验，可测定岩土体的抗剪强度指标。其

试验结果可用来验算和评价岩土体边(滑)坡、坝基、坝肩和

地下涧室围岩的稳立起性以及计算或验算地基的强度和稳定性。

1.O.4试验点的选择应具有代表性。试验前后均应选取适

量的试样进行室内的直剪试验，以供现场试验参考和对比。

1.0.5进行现场直剪试验除遵守本规程外，尚应符俞国家

和行业有关标准和规定。

2术语、符号

2.1术语

2.1.1岩体直剪试验

预定的剪切面在垂直(法l闪)应力作用下，施加剪tJJ力，

直到岩体剪切破坏的试验u

2.1.2土体直剪试验

对一组士体试样施加不同的垂直(法向)应力，待固结稳

定后施加水平剪切力，使试样在确定的剪切面上破坏。

2.1.3试体

根据设计需要，按规定的尺寸和方法制备的剪切试验体，包

•126•

括岩体、士体或其他材料制成的规格块体。

2.1.4岩体弱面

岩体中软弱的结构丽，例如软弱岩夹层层面和构造面等。

2.2符号

ψ内摩擦角

C一粘聚力

f一摩擦系数

F一滑滚摩擦力

A一试体剪切面面积

σ一垂直压应力

T一剪应力或抗剪强度

Pz一附加力

PL一设备自重

P.一油&千斤顶施加的垂直荷载

po-试体自市

α→横向推力与水平面夹角

。一剪切面与水平面夹角

PH一横向推力

Rv一千斤顶竖向压力读数

RH一于斤顶横向压力读数

Sv一压缩变形读数

SH一剪切变形读数

3仪器设备

3.0.1现场直剪试骑宜采用液比豆豆力试验装置。

3.0.2现场直剪试验的设备应包括以下五部分:

1试体制备设备及工具:人工挖掘工具、岩石切削工具、

剪力盒等;

127•

2加荷设备:被压千斤顶、液压钢枕、液压隶、压力表、

高压管路、测力计等;

3传力设备:传力柱(钢或1昆凝土制品)、钢垫块(板)、

滚动滑板(滚轴排)、反力架、钢梁、岩锚(地锚)和支撑忏件

等:

4量测设备:百分表(千分表)、磁性表座、万能表架和

支架等;

5设备、仪表安装工具、混凝土振搅工具、地质描述仪器、

水平陀、袖珍经纬仪和照相、照明设备等。

3.O.3试验用的加荷、量测仪表应按有关规定进行定期检

验标定。

4操作方法

4.1一般规定

4.1.1试验场地应根据工程地质条件和建(构)筑物的受

力特点选择具有代表性的地段。

4.1.2现场直剪试验可在涵洞、试坑、探槽和大口径孔内

进行。当剪切j面水平或接近水平时，可采用平推法或斜推法;当

剪切面较陡时，可采用模形体法。

4.1.3同一组试验体的岩性应基本相同，受力状态与岩体

在工程巾的实际受)J状态相近。

4.1.4现场直剪试验每组岩体不宜少于5个，剪切面积不

宜小于5000cm2，一般为70.7cmx70.7cm的正力$形，高皮不宜

小于最小边长的0.5倍。试体之间的距离应大于最小边长的1.5

倍c

4.1.5每组土体试验不宜少于3个，剪切面积不得小于

25∞cm2，一般为碎石类土最大粒径8-12倍，高度不宜小于

20cm或为最大粒径的4-8倍，剪切面开缝应为最大粒径的

•128•

113-114，碎石类士开缝一般为1.0-2.Ocm。

4.1.6试验前应对试体所在的试验地段进行描述与记录，

记录应包括如下内容:

1岩石名称、风化破坏程度、岩体弱面的成因、类型、产

状、分布状况、连续性及其所夹填充物的性状(厚度、颗粒组

成、据化程度和含水状态等);

2在岩洞内应记录岩洞编号、位置、洞线在向、洞底高程、

岩洞和测点的纵、横地质剖面;

3在露天和基坑内应记录试点的位置和高程及其周围的地

形、地Øi情况:

4ì己马王试验地段开挖情况和试体制备方法;证体编号、位

置、剪切面尺寸和剪切方I~J;试验地段和试点部位地下;1<的类

型、化学成分、活动规律和流量等。

4.1.7试验后应描述剪切面尺寸、剪切破坏形式、剪切而

起伏差、擦痕的方向和长度、碎块分布状况、剪切面上充填物性

质，并对剪切面拍照记录。

4.2试体制备

4.2.1混凝士与岩体胶结面直剪试验的试体制备应按下列

步骤进行:

l在试点部位用人工(不准爆破)挖除表面松动岩石，形

成平整岩面。岩面起伏差为试体边长的1%-2%0

2浇注混凝土试体之前，清除岩画上的岩屑并用清水洗净，

且保证岩面无积水。

3按剪切方向立模并浇注混凝士，振动捣实。试体?昆凝土

要制作15cmx15cmx15cm的混凝土试块，试块与试体应在相同

条件下养护，以测定其不同龄期的强度。

4养牛-期完成后拆除模具，在试体上按垂直、剪切和侧面

位移测量要求，埋设测量标点。

5直剪试验的平推法和斜推法试体受力情况见图4.2.1"

.129•

剪力作用方向应符合设计要求。

P

1-1

Q、\Jf

Q一斗、寸、、味

\2\2

(a)(b)

图4.2.1混凝土与岩体肢结面亘剪试验受力示意图

(a)平推法(b)斜推法

P一垂宦荷裁;Q一剪力e剪力偏矩;α一剪力作用线倾角

l-ìlt凝土民体2一岩画

4.2.2岩体弱面、软弱岩体直剪试验试体制备应按下列步

骤进行:

1按4.2.1的要求开挖试点部位，在岩面按剪切方向定出

剪切面积，用风钻或切石机、也可用人工沿剪切面积周边将试体

与周围岩体切开。

2对于岩体弱面的试体，应使弱面处在预定的剪切部位，

如图4.2.2所示。

3为防止在制备过程中因吸(浸)水、应力松弛或扰动而

导或试体膨胀，可采用下列方法:

(1)切断地节水来源;

(2)用水泥砂浆抹试体顶面，而后在其上施加一定的垂直

荷载。

4为避免试体在安装设备和试验过程中试体受到损坏，可

按图4.2.2，在试体上浇住钢筋混凝土保护罩，其厚度宜在

•130•

Pllif--!JW

A同

哇4JU

/

2

。\

Q

J'E'nu‘、、、，，，

(a)

回4.2.2岩体弱面直剪试验试体加固和受力示意图

1岩石弱面2一具有软弱结构面的岩体:

3一钢筋混凝土保护罩4-纵横钢筋

5.0-6.Ocm;试体的底部应留有预定的剪切缝，剪切缝的高度

宜为O.5-1.0cm;

5根据设计要求，对试体保持自然含水率或浸水饱和;

6在试体上按垂直、剪切相侧向位移的测量要求，埋设测

量标点。

4.2.3倾斜岩体弱面直剪试验的试体制备。

对倾斜岩体弱面进行直剪试验，可按图4.2.3制备模形试

体。在探明倾斜岩体弱面的部位和产状后，接4.2.2步骤制备，

制备过程中应采取措施，防止试体下滑0

4.2.4帖性土及碎石类土现场剪切试验试体制备应按下列

步骤进行:

1将试样削成略大于剪切盒的士体，用下端带有刃口的剪

切盒，一边压人边削去剪切盒周边的土体，使剪切盒全部切

人土体并达到预定的位置;

2在剪切盒与预留剪切面宜留有1.0~3.Ocm的间隙，垫

上木条做起缝极:

3试体与剪切盒间的空隙及试体的顶面宜用细砂填实，一

•131•

P2P

(a)(b)

圈4.2.3倾斜岩体弱面直剪试验试体及受力示意国

(a)方案一(的方案二

}-模形岩体试体2岩体弱面p、。一作用在试体上的外力(应力);

σ、T一剪切面上的垂直压应力和剪应力;α岩体弱面倾角:

自一模形试体一边与岩体弱面交角

般采用轻击振动使砂徐徐注人，试体顶面宜采用砂浆抹平，并高

出剪切盒1.0cm左右;

4当工程需要时，也可制备剪切面具有各种倾角的试体，

当倾角较大时，应对制备好的试体采取支护措施，直到试验设备

安装完毕，开始施加剪应力时才能拆除。在同一地质条件下、同

样规格的试体不得少于3个。

4.2.5水平推剪试验试体制备应按下列步骤进行:

l水平推剪试验应根据岩土性质确定试体的制备规格，碎

石类士应按图4.2.5(a)，岩石或坚硬粘土可采用图4.2.5(b)

的形式制备试体;

2在试坑底部选择未受开控扰动的土体作为试验位置，在

预施如水平推力的一侧挖出一条探为试体高度的槽，其宽度应满

足安放千斤顶、底库和推土板的尺寸要求:

3按照规定的尺寸将试体与两侧土体分开，置入政层铜板

(钢板厚度约为5-8mm，中间抹上机用黄油)，也可在试体两侧

.132•

5

(‘四、、，，

(8)

图4.2.5

(a)碎石类t水平推剪试验示意图

(b)岩石或坚硬粘土现场水平推剪试验示意图

1试体2一钢垫板3一千斤顶4一底座5一剪切面

各擅γ条宽20cm、深30cm(试体高度)、长度略大于试体预定

长度的槽，并在两侧放置钢板或塑料布紧贴试体，外侧用士填

实:

4在试体水平推剪的受力面上，垫仁钢板并保持与士体紧

密结合，铜板的尺寸与试体的高度、宽度一致;

5试体的尺寸应满足如下要求:

(1)试体的肖度应大于碎石土最大粒径的5倍;

(2)试体高度与宽度之比可取1/3-1/4;

(3)试体长度可取试体宽度的0.8-1.0倍。

6对于岩石或坚硬粘土进行现场直剪试验(图4.2.2h)，应

在试坑内制备大于或等于50cmx50cmx80cm阳面凌空的试体，

并在预定的一侧留有千斤顶安放的位置。

4.2.6试体制成后，应详细记录试体尺寸、缺角、缺面等

情况3

4.2.7当需要测试饱和状态F的强度时，应将试体浸水井

达到饱和，浸入时间视岩土性质而定，并不宜少于48ho

4.3仪器设备安装

4.3.1在安装仪器设备之前，应在室内按有关规定测定滑

•133•

攘(滚排)的摩擦系数f;对油压千斤顶、压力哀、传感器、位

移叶、应变仪等仪器进衍校验、标定，只有性能稳定、运行正常

才能安装使用。

4.3.2仪器设备安装应谨慎小心，严禁扰动试样，必要时应

采取保护措施。各类仪器设备的安装相对位置如图4.3.2所示。

li•'1

(a)平堆法(b)斜推法

圄4.3.2直剪试验设备安装示意固

1一垂直荷载反力梁2一千斤顶传力筒3-千斤顶;

4一滚打~;5-试体6一垫块(混凝土或刚性制品);

7-千分表(应变传感器};8一试体受力简图

4.3.3横向加荷可采用

平推法或斜推法，采用斜推法

应保持推力作用于试体底面

(剪切面)中心，如圈4.3.30

横向千斤顶活塞中心着力点应

按式4.3.3计算。

AB=08•sinO(4.3.3)

4.3