SL 237-043-1999 土工试验规程―原位直剪试验.pdf

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1、UDC p SL 中华人民土工试验规程Specification of soil test 1999-03-25发布1999-04斗5实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国行业标准土工试验规程Specf;cation 01 so;1 test SL237-1999 主编单位z南京水和j科学研究院批准单位z中华人民共秘密水利部施行日期，1999年4月15日中华人民共和勇水利部关于批准发布土工试验规程)SL237-1999的通知水国科1999J139号根据部水利水电技术标准制定、修订计划，由水利部国际合作与科技司主持，以南京水利科学研究院为主编单位修订的主工试验规程，经审查批准为水利行业标准，

2、并予以发布。标准的名称和编号为2主工试验规程SL237-1999o 本标准实施后取代S0128-84，SD128-86 , SD128-87及SDSOl-79 ，包括室内常规土工试验、土始影胀性试验、.土始变形参数试验、土的动力试验、冻土物理性试验、土豹原位试验、粗颗粒土试验和土约化学位试验等内容，涵盖了一般工程土及黄土、膨胀土、盐溃主、红土和冻土等特殊土所需的试验项吕，比较全面地反映了土工试验的内容。本次修订，与原规程相比，增加了引用标准一章多在仪器设备中，增加了仪器设备的检定和校准一节s在楼录中，培加了试验数据的整理与成果报告和室内土工仪器通用要求飞并按标准编写规定的要求.将试验说明书改为

3、条文说明二本标准主编单位=南京水和j科学研究院本标准参编单位2申蜀水和j水电科学研究院长江科学院水利部东北勘测设计院本标准主要起草人:盛树馨窦宣掏秀珍朱思萤徐4自孟李青云郭照灵何晓民原位直剪试验SL237-043-1999 E 目的和适黑范窜1. O. 1 原位直剪试验用于测定土体本身、土体软弱国和地基土与混凝土接触面的抗剪强度。1. O. 2 本规程包括在法向应力作用下沿固定剪切茵的抗剪强度试验和提凝土板与地基土部抗滑试验。1.0.3 试验可采用应力控锁和应变控鳞方式进行。2引用标准GB50021-94 岩土工程勘察规范现场剪切试验。3 主体抗剪强度试验3. 1 仪器设备主要设备自垂直如荷装

4、置、水平推力拉力装置、剪切盒、水平反垂直位移it等组成3. 1. 1 附压力表的子斤顶4至5个，出力150-200kN;压力表为1.5级。经称量的加重物主E铁块、混凝土块等若干块。3. 1.2 拉力汁z量程:0-1o kN，准磷度为全量程的1.0%。3.1.3 百分表:2至4个，量程10-25mm，分度筐。.01mm。3. 1.4 牵引及导向设备z钢丝绳、滑轮、三角架、锚座等a3. 1.5 其他设备2加荷台、起重葫芦、秒表、土错、工字梁、槽镜、垫块、滚珠轴承、链条钳等。. 3.2 仪器设备的检定和校准341 3. 2. 1 压力表.J!j_按JJG5287弹簧管式一般压力表、压力真空表及真空表

5、栓定规程检定后，再与千斤顶组合在试验貌上进行校准。3.2.2 拉力测力计=应参照G144-92标准测力计检定统程进行检定。3.2.3 百分表:应按JJG379-95大量程百分表检定规程E进行检定。3.3 操作步骤3.3.1 本试验可在试洞、试坑或探槽中进行。同一组试验体灼地质条件J!j_基本极岗，其受力状态应与主体在工程中的受力状态相近。3 3.2 根据剪切愿状态，选择试验布量方案。当剪切峦水平或近于水平时，可采用手推法s当剪切峦较陡时.巧采用模形体法。3.3.3 开挖试坑Ilt.应避免对试体的扰动，尽量保持士体结构及含水率不产生显著变化。在地下水位以下进行试验时，应避免水压力及渗流对试体的影

6、响e3.3.4 每组试验试体不宜少于3块。试体面积不宜小于O.1 m2, 高度不宣小于10cm或为最大土控粒径的48倍。3.3.5 将修整好豹试体，在u面放上盖板，周边套上剪切盒，剪切盒与试样间的闵隙应用膨胀快凝水泥砂浆蟆充s剪纫盒底边应在剪切峦以上，留一适当的伺踪。3.3.岳模据设计药载来确定最大的垂直压力，并以此按等量分成3至4个垂直压力进行试验c垂直压力施加方法如下。1 若采用重物旅荷时，可先在土i式体上揭置加荷平台，均匀地逐渐加上重物。应避免加荷时发生偏心现象cZ 若采用手斤1重加荷时，支架好反力装置，按顺序装上千斤顶和滚珠轴承，必须保证作用力位于试体的中心。3.3.7 施加垂直压力后

7、，让土体在此压力下进行压缩。当垂主变形达到格对稳定0.01mm/h)后，架设测试水平位移的百分表llP哥开始剪切。342 3.3.8 剪切时施加水平力的速率应适当选择。一般每隔1mn施加水平力1次，控秘试验在20mm内剪完施加水平力的方法如下。E 若采用应力控制时用捐轮经施加.可于施加水平力的加荷平台逐级加荷，并用拉力计计量。一般第一级荷载约为总垂直荷载的1110，以后逐级减小，使其剪切破坏时的最后一级荷载约为垂直荷载的1/200郊图3.3. 8-1。00 3. 3. 8-1 应力控制方式布置001 靖轮，2 锻丝绳，3 拉力计，4 铁块，5水平砖载台，6 导向轮事7 试块，8-jJI垂直荷载

8、平台，9 铁块;10-百分表;11支架为了避免加载引起冲击力，最好先用起重藐芦将加荷平台摇起，待加荷时再徐徐放下。2 若采用应变控制时用千斤19加莉，根据土试体面积和子斤政活塞面积的大小，事先算出千斤顶的出力.然后控制千斤顶上压力表的读数，保证每级剪切力的大小在规定约数值上。如003.3.8-20 5、，6户与辛辛手1世题3.3.2 应变控毒西方式布置001 镇压荷载号2千斤ll，3 试块，4 主座，5一年轮，6一载重汽车底架，7 辑草多8干JT顶;9 工宇辑;1! 垫块343 3.3.9 在施加每级水平力时，均应泌记剪切力和主试块的水平位移量及垂直位移景。f主移量应在加下一级水平力前测试。同

9、时观察周围士的变形现象，当剪切变形急剧增长或剪切变形量达试体尺寸的1/10时，p认为土体已经破坏，王可停止试验。3.3.10 按本规程3.3. 53. 3. 9的规定，测定不同垂直压力下试块的抗剪强度。3.3.11 当需要时可沿剪切西继续进行摩擦试验。4 混摄土板与地基土的主在清试验4.1 仪器设备4. 1. 1 仪器设备应符合本主理程3.1约规定e4.2 仪器设备的检定和校准4.2. 1 仪器设备的检定和校准应按本规程3.2约规定进行。4.3 操作步骤4.3.1 根据所选择的试验方案应力控制和应变控制等情况，选择适当的地点，整平足够的试验场地e4.3.2 确定试块尺寸。按原理建筑物所设计的混

10、凝土标号，在现场浇注或旗!i)试验翔的混凝土块。在混凝土试块浇注后，地基若是幸在性主时，应使土体浸水饱和。为便于地基充分浸水，在浇注混凝土时最好预留竖向小孔若干个。试块一般养护约7d后方可使用。4.3.3 试验开始前，应检查设备的灵活性和支撑设备的可靠性，以保证试验的正常进行。4.3.4 按本主琵程3.3. 63. 3.凹的规定透行抗滑试验。5 计算和普普困5. O. 1 按下列公式计算作用于试块上的垂室压力。1 采用重物加载z344 . 二EX10 式中 作用于试块土的垂直压力，但a，W 作用于加荷台上的总荷载，k吨;A 试体或混凝土试块的面积，cm2310 单位换算系数c2 采用千斤1粟法

11、加载2Fa =丁正式中F 垂直子斤顶上压力表的读数，kpa;a 千斤顶活塞面积，c时，其余符号觅本规程式(5.0.1-1)。(5.口.1 1 ) (5.0.1-2) 5. O. 2 按式(5.O. 2)计算土体的剪应力?或抗滑强度S:=生X10 (5.0.2) 式中FH-试体或地基主破坏时的水平力(当采用清轮经加药时.根据滑轮组合计算求得.当用于斤l(加载时，则为水平千斤1罩上压力表的读数乘千斤顶活塞画积),kN; A 土试体(混凝土试块)的面积.cds其他符号见本规程式(5.0.11)。5.0.3绘制剪应力与剪切位移曲线，按GB50021-94规范要求，确定比例强度乙、屈服强度马和峰值强度号

12、，如图5.0.30r rj 可r._=-一主P8 6 图5.O. 3 剪应力与剪切位移也线图5.O. 4 抗剪强度与垂直压力关系曲线345 5.0.4 根据不同垂直压力部试验，以抗剪强度(一毅为蜂值强度为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘秘抗剪强度与垂直压力关系曲线，主QI5. O. 40磷定相应的强度参数c、10岳记录岳.O. 1 本试验记录格式如表6.O. 10 襄6.0.1原伎重剪试验记录表工程名称试验地点试验编号试验方法试样f革主疆土板面积结f结时间i丘样压缩量曹切历时(mn) 剪应力也Pal346 试毒者计算者校核者试验区期cm 委直压Jh 剪切历时mm 抗剪强度剪切位警阳的kPa mm

13、kPa 备注原位亘剪试验SL237-043-1999 1. O. 1 直接剪切试验是测定土体抗剪强度的方法之一。通常土体的原位剪切试验再分为沿剪切西剪切破坏的抗剪断试验、沿剪切破坏顶继续剪切的抗剪试验或称摩擦试验、或抗滑试验)以及抗切试验(法向应力为零)。如图1.O. 1。原位直剪试验由于试验的岩土试体比室内试样大，能包含宏观结构的变化，所以，试验条件接近工程实际情况。Lf一斗与一片气了11 ? a (c) 6 g (a) (b) 囹.O. 1 剪切试验示意图(a)抗剪断试验，(的摩擦试验;(c)抗切试验1. O. 2 本规程包括两类试验z一类是抗剪断试验秘抗切试验，它们都是用完整的试体，如0

14、01.0.1 (a)、(c);一类是抗剪试验，以两块试体的接触面作为剪切西郊图1.0.lCb)，这类试验用于确定软弱结构面上灼抗剪强度。混凝土板与地基土的抗滑试验也属于此类a在计算软基上混凝土闷、圾的稳定性时，除分析地基浅层或深层滑动外，还应核算建筑物沿地基表恋的水平滑动，这时必须672 要有混凝土板和地基土之间的抗滑强度指标。抗剪试验适用于承受水平作用力较大的i鄂、坝工程z对于其他类似工程，主日挡土建筑物等，fJi根据实际情况决定试验方法，主日浸水时间和剪切方式等。当地基土为不均匀土层时，还应注意沿软弱层的抗清稳定性。1.0.3 直接剪切试验分为应力控制方式和应变控制方式两种巳应力控制一般采

15、用重物通过滑轮转向施加水平力，该法不能准确地划得应力位移曲线上的峰值及稳定筐，但对于作大位移始试验混凝土板与地基土的抗滑试验)，还是有优点的。放在规程中列入该种方式。3.3.2 原位直剪试验，应根据工程地质条件、工程荷载特点、可能发生的剪切破坏模式、剪切丽的位置及方冉、剪切画的应力条件，选择相应的试验方法e剪切力平行子剪切面(包括剪断的潜在剪切峦秘软弱画)，为平推法，主日图3.3. 2 (a) , (b)，当剪切力与剪切面成角时，为模形体法c如图3.3.2()0 (a) (b) (c) 医3.3.2原位直剪布置方案3.3.3 保持岩土试体的原状结构不被找动是非常重要的，这是原位直接剪切试验约最

16、主要的优点。3.3.4 士体试样一是量以圆形为室，也可采用方位体，其尺寸可根据士的不均匀程度及最大校径确定。一般采用的有2面积A=lOOOcm2，高度H=l白-15cm，A二2500cm , H=lO-20 cm; A =5000 cm立，H=20-25 cmo 3.3.5 在削好的试体套上剪切盒，试体与剪切盒之间的l可隙应用73 砂或砂浆填充密实雪这样更好地传递垂直压力和剪切力。3.3.8 水平力的施加方法，也有直接加载法(应力控制和千斤顶法应变控制)两种。1 直接加载法通过滑轮组和导向滑轮，从吊在三角架的平台上直接累迭重钧。所需设备简单，但错固设备和操作均较麻烦，所需试验场地较大。当荷载很

17、大时，操作甚感困难。此法只能分级施加，不能连续施主D0因此，在整理试验资料时，难于得出抗剪强度和位移关系也线的峰值。同时由于滑轮组摩姐力和钢丝绳的张力难于准确计算，所以，要用可靠的水平拉力测力计，以测定试块实际承受的水平拉力。另外水平拉力施加的增量不为常数，须以逐级递减为原则各特别是试块开始滑动(或位移肘，增量必须减至最小。2 子斤顶法。此法设备轻便，操作简易，在水平力和位移曲线上能反串起出蜂筐。主在力的增量也应由大到小缓慢地递减，切不可忽大忽小，亦不应采取某种均匀不变的速率。最好采用附有比较准确的压力表和有稳压装置的液压千斤1翼。关于剪切力量施加速率，GB50021-94 岩土工程勘察规范规

18、定每级305，-般可用56min HP可进行一个试验，这样似乎太饺了些。虽然剪切速亘在对试验成果影响不大，但考虑，操作等因素.同时，考虑到混凝土板与地基士的抗滑试验，破坏可能发生在浅层手在深层的情况，剪切速率奋较大的影响，J!j_加以控制。因此，双程中规定J控制在20mn内剪完e3.3.9 为便于求出水平力和位移囱线的峰值，当采用于斤顶施加水平力的过程中，在试块尚无出现位移迹象(位移量极微之前，水平)1每增加。.1户为垂直荷载的总量观测水平位移次;当试块处于开始位移状态时，水平力每增加。.03O. 05户，Xlt黔一次位移事当试块处于位移状态中，水平力每增加或下降。.01户，王军测次位移。如水

19、平力保持不变，顶位移继续增大是否观测位移，根据陈l湾要求戳情考虑3采用滑轮组法施加水平拉力对，水平拉力每增加一级双双1-674 次位移。4.3.2 一放情况下，两种不同的坚硬材料的摩擦系数和试板大小元美的，与形状也无关。但地基土并非坚硬材料，试板太小，成果不准磷;过大时，则所需施加的垂直荷载与水平力都相应增大，从而增加试验工作的困难和费用e试验结果表现:对砂卵石地基当试板面积小子。.6m2时，重复试验所得的摩擦系数值忽大忽小，缺乏规律性g当试板恶积等于1.0 m a才，重复试验所得剖数值基本簇近。同时，对比较均匀的士，试板尺寸由1.l m2增ilJ3.5m2亏，式主金结果一致s过去草草场试验采

20、湾的尺寸为号5.-.，.Om，对粘质土应大些，对均匀砂土可小些，对不均匀的砂那石层1世大子。.5 m2 关于试板的形状，许多资料表明z无论是长方形还是正方形，所得结果均一致。为防止试验过程中试板的倾斜或倒塌，宜选.ffl宽与长度之比为1 Z的长方形。施加水平力的方向室与试板的长边平行。试板的浇注方法xt试验成果有影畹。若在粘质土地基上采用预审tl式板，员自所撞到得的凝聚力将有所减小，其抗剪强度亦偏低5因此，对于粘凌土地基，原则上应该采用毒草地浇注试板。但对于装配式预审i混凝土板的建筑物，试验时为反殃建筑物实际工作情况，可用预审j试扳c对于砂土，由于其抗剪力主要是摩阻力，为加速工作进度，德化操作

21、过程，I可选照预茜号试板。4.3.4 混凝土板始抗滑试验中，对于硬的粘质土地基，可用单点法代替多点法.即用一个试块，不改换地点，连续作一组试验，垂直荷载出小到大分45级，每级试验一次。5.0.3 绘都剪应力与剪切f立移、剪应力与垂直位移囱线e根据跑线特征，确定有关强度参数。比例强度定义为剪应力与剪切位移曲线直线段的玉在靖极应的剪应力在比例强度前，剪切位移1lV卜，比例强度Fo剪切位移增加很大，.ffl该辛辛性来确定比例强度。675 一阶段为弹性(或准弹性)，剪应力和位移曲线为直线或接近直线)，试体开始产生裂隙。剪应力从巳一直增加Jrf (峰值强度属于第二阶段。这一段段是裂费量发展和增长，当剪应力达到斗时，剪切画上就达到完全破坏。第三阶段，从开始强度不断降低，最终达残余强度r，如图5.O. 40将不同垂直压力(flll正应力)条件下历得的不同强度值绘制成梧应掏出线，即可得出相应的强度参数C从图5.0.4上看出z残余强度是失去粘聚力而仅有摩擦力的强度chh汽剧可瞌句摇摇撞摇正应力e位移8嚣5.O. 4 抗剪强度与正应力的关系677