直剪试验方法及其在确定岩体抗剪强度中的应用

岩体的强度主要取决于岩石的坚硬程度以及各种结构面发育特征，在工程力作用下，通常产生沿软弱部位的剪切破坏。因此，直剪试验所取得的指标是评价坝基稳定性、地下洞室围岩稳定性、岩质边坡稳定性等所必需的参数。岩体抗剪试验方法有直剪试验、水平推出试验、崩落法剪切试验等。这里简单介绍直剪试验方法。

1.直剪试验的仪器设备及工作原理

直接剪切试验基本原理和测定方法与室内岩块抗剪试验相同。即在制备好的试样上，施加一垂向荷载（法向应力），然后施加水平推力，将试样剪断。根据试验曲线，便可求出岩体（或结构面）的C、φ值。考虑到工程实际情况，可以分别采用抗剪断、抗切或抗剪试验方法。

直剪试验方法及测试装置有许多类型，仪器基本结构见图9-15，它由三部分组成：①加荷系统，包括油泵千斤顶；②传力系统，包括传力柱、滚轴、钢垫板；③测量系统，包括压力表、千分表等。

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图9-15　直剪试验装置图

1—岩体试件；2—水泥砂浆；3—钢板；4—千斤顶；5—压力表；6—传力柱；7—滚轴组；8—混凝土；9—千分表；10—围岩；11—磁性表架；12—U形围架

该试验通常在平硐内进行。试件点位选择、施力条件等应根据工程实际情况决定。试件尺寸视仪器功率尽可能选择大一点，一般为50cm×50cm×25（或30）cm，有时也用70cm×70cm×35（或30）cm。加力方式、观测方法与室内试验相同。以往规定一个试验应不少于3个试件，这样将耗费过多的人力物力，有时3个试件成果也有较大分散性，因此，许多单位采用1个试件的单点法剪切试验。此法要点是：对1个试件的垂向压力分几个等级逐步施加，当前一级垂向荷载下的剪切变形量出现明显增大趋势时，方可施加第二级垂向荷载，直到最后一级荷载将试件完全剪断破坏。这样，根据一个试件的不同压力等级绘制τ—σ曲线，求得c、φ值。

2.成果及应用

该试验可直接绘制出位移与剪应力、垂向荷载（法向应力）与剪应力的关系曲线。根据曲线可确定岩体的强度参数c、φ值，用于确定岩体抗剪强度。