一种压实填土抗剪指标的检测方法

摘要

本发明属于工程检测技术领域，具体公开了一种压实填土抗剪指标的检测方法，包括以下步骤：S1：在待检测的土体上挖出n个凹槽；S2：建立n个承重平面；S3：在n个承重平面上施加重物，直至承重平面范围内的土体被破坏；S4:建立n个凹槽的破坏三棱椎体分析图；S4：计算n个破坏三棱椎体的体积和重量；S5：计算n个破坏面的面积；S5：计算作用于n个破坏面的法向力和法向应力；S6：计算作用于n个破坏面的剪力和剪应力；S7：第n个凹槽的破坏面的法向应力和剪应力表示为坐标(σn，τn)，求出线性回归方程上述方案能解决采用室内试验的方式带来的可靠性低、实用性差以及现场测试带来的土体扰动大、成本高的问题，提高抗剪指标的准确性。

说明书

技术领域

本发明属于工程检测技术领域，尤其涉及一种压实填土抗剪指标的检测方法。

背景技术

压实填土是指经人工分层填筑并采用强夯、振动碾压、冲击压实或其他技术措施处理所形成的填土。按填筑颗粒的大小，压实填土可分为细粒料填土、粗粒料填土、粗细混合料填土。压实填土常用于山区建筑场地的平整、公路路堤和铁路路堤的填筑、堆石坝的填筑，工程建设领域压实填土应用十分广泛。

近年来，随着我国经济日益发展，工程建设发展迅速。采用压实填土的情况越来越多，尤其在我国的多山丘陵地区，填料的来源多为就地取材，如建筑场地的填料多是考虑土石平衡，就近挖高填低进行平整，又如路堤的填筑多是从石质挖方和隧道弃方而来。

压实填土的质量指标主要有颗粒大小、颗粒含量、颗粒成分、压实系数和抗剪指标。颗粒大小、含量及成分是否符合技术要求可通过控制料源来实现；压实系数一般采用现场灌水法或灌砂法来检测。

对于压实填土，抗剪指标(粘聚力和内摩擦角)是非常重要岩土参数，和场地、路堤、堆石坝的稳定性息息相关，涉及到工程安全。在工程验收中，判定压实填土的抗剪指标是否达到了技术要求的最直观方法就是进行检测。目前，压实填土抗剪指标的检测方法有室内试验和现场测试两种。室内试验需现场取样到实验室进行测试，取样过程对于土体扰动大，破坏了土体既有的结构，试验成果可靠性低，适用性差，故很少采用；现场测试一般采用现场直剪试验，土体直剪试验的基本步骤是在土体中开挖出几个立方体，采用大型设备对立方土体进行水平或斜向加载，直到土体沿底面破坏，然后计算得出土体的抗剪指标，直剪试验在开挖立方土体时对土体扰动较大且试验需用大型设备，测试成果的可靠性不高、试验成本较高且费工费时，故在工程验收中也很少应用。由此，在压实填土的工程验收中急需一种成果可靠、操作简单、经济实用的新的工程检测方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压实填土抗剪指标的检测方法，以解决现有技术中采用室内试验的方式带来的可靠性低、实用性差以及现场测试带来的土体扰动大、成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种压实填土抗剪指标的检测方法，包括以下步骤：

S1：在待检测的土体上挖出n个平面为L型的凹槽，凹槽平面内的六个点依次为ABCDEF，其中B为凹槽的内角点，E为凹槽的外角点，B点正对凹槽的点为O点，其中BC与AB垂直、DE与FE垂直，BO分别与BC和AB垂直；分别测得n个凹槽的深度h，h＝BO；每个凹槽的深度均不同；

S2：在n个凹槽上分别建立承重平面：在AB段选取点X1，使得B-X1小于h；在BC段选取点X2，使得B-X2的长度小于h，使得B-X1的长度等于B-X2的长度；承重平面即为B-X1-X2；n个承重平面的面积大小均不相同；

S3：分别在n个承重平面的重心上依次施加若干规格重物，直至承重平面范围内的土体被破坏，记录重物的总重量P，n个承重平面上加载重物的总重量均不同；在破坏土体上选取在AB段的破坏点m1，B-m1的长度为L1；选取在BC段的破坏点m2，B-m2的长度为L2；选取在BO段的破坏点m3，B-m3的长度为L3。

S4:分别建立n个凹槽的破坏三棱椎体分析图，破坏三棱椎体即为B-m1-m2-m3；

S5：分别计算n个破坏三棱椎体的体积V和重量W；

S6：分别计算n个破坏面m1-m2-m3的面积S；

S7：分别计算作用于n个破坏面m1-m2-m3的法向力N和法向应力σ；

S8：分别计算作用于n个破坏面m1-m2-m3的剪力T和剪应力τ；

S9：第一凹槽的破坏面的法向应力和剪应力表示为坐标(σ

进一步，在步骤S1中，在开挖L型的凹槽过程中，通过凹槽观测压实填土的颗粒大小来判断填土是否符合相关技术要求，并根据颗粒大小按现场直剪试验的要求确定沟槽深度和承重平面尺寸。

进一步，在步骤S3中，在一个承重平面依次施加的重物的重量依次减小。

进一步，在步骤S4中，V＝L1*L2*L3/3，W＝Vγ，其中γ为重度，γ能够通过凹槽取土测得，或在压实系数检测中获得。

进一步，在步骤S5中，在m1-m2的连线上取中点m4，线段m3-m4与水平面的夹角θ，B-m4的长度为L4；S＝L1*L2/2/cosθ。

进一步，在步骤S5中，N＝(P+W)*cosθ，σ＝N/S。

进一步，在步骤S6中，T＝(P+W)*sinθ，τ＝T/S。

进一步，在步骤S1中，槽宽CD＝AF，CD≥0.5m，AF≥0.5m。

进一步，在步骤S1中，h≤2m。

进一步，在步骤S1中，在待检测的土体上挖出不小于4个平面为L型的凹槽。

本技术方案的有益效果在于：①本技术方案通过检测的测量和计算，就能够同时得出为土体的内摩擦角

附图说明

图1为本发明一种压实填土抗剪指标的检测方法的流程图；

图2为待检测土体开挖凹槽的整体结构示意图；

图3为凹槽的平面图；

图4为凹槽的剖面图；

图5为凹槽内角的正视立体图；

图6为凹槽内角的侧视立体图；

图7为线段m3-m4与水平面的夹角θ的结构示意图；

图8为承重平面承载重物的立体图；

图9为破坏三棱椎体的受力图；

图10线性回归方程的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：第一凹槽1、第二凹槽2、第三凹槽3、第四凹槽4。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例基本如附图1-10所示：一种压实填土抗剪指标的检测方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1：在待检测的土体上挖出不少于4个平面为L型的凹槽，本实施例中采用4个凹槽(在开挖L型的凹槽过程中，通过凹槽观测压实填土的颗粒大小来判断填土是否符合相关技术要求，并根据颗粒大小按现场直剪试验的要求确定沟槽深度和承重平面尺寸)。如图2所示，分别为第一凹槽1、第二凹槽2、第三凹槽3和第四凹槽4；如图3所示，第一凹槽1的平面内六个点依次为A1B1C1D1E1F1，第二凹槽2的平面内六个点依次为A2B2C2D2E2F2；第三凹槽3的平面内六个点依次为A3B3C3D3E3F3，第四凹槽4的平面内六个点依次为A4B4C4D4E4F4；其中B1、B2、B3、B4均为对应凹槽的内角点，E1、E2、E3、E4均为对应凹槽的外角点，B1、B2、B3、B4点正对凹槽的点为O1、O2、O3、O4点，其中B1C1与A1B1垂直、D1E1与F1E1垂直，B1O1分别与B1C1和A1B1垂直，其他几个凹槽也有此垂直对应关系；分别测得4个凹槽的深度h1、h2、h3、h4，如图4所示，h1＝B1O1，h2＝B2O2，h3＝B3O3，h4＝B4O4,每个凹槽的深度均不同但均小于等于2m；以第一凹槽1为例，槽宽C1D1＝A1F1，C1D1≥0.5m，A1F1≥0.5m，其他几个凹槽也有此对应的数量关系；

S2：在4个凹槽上分别建立承重平面：如图5所示，以第一凹槽1为例，在A1B1段选取点X1，使得B1-X1的长度L1小于h1；在B1C1段选取点点X2，使得B1-X2的长度L2小于h1，并且B-X1的长度等于B-X2的长度，本技术方案中B-X1的长度和B-X2的长度为0.7h1；承重平面即为B1-X1-X2；4个承重平面的面积大小均不相同，本实施例中，第一凹槽到第四凹槽的承重平面的面积依次增大；

S3：如图6、8所示，分别在4个承重平面的重心上依次施加若干规格重物(重物可就地采用土袋但不限于此)，直至承重平面范围内的土体被破坏，在一个承重平面依次施加的重物的重量依次减小，并且4个承重平面上加载重物的总重量均不同；记录重物的总重量P

S4:分别建立4个凹槽的破坏三棱椎体分析图：如图6所示，以第一凹槽1为例，根据上述信息建立第一凹槽1的立体图，破坏三棱椎体即为B1-m1-m2-m3；

S5：分别计算4个破坏三棱椎体的体积V和重量W；以第一凹槽1为例，V1＝L1*L2*L3/3，W1＝V1γ，其中γ为重度，γ能够通过凹槽取土测得，或在压实系数检测中获得；

S6：分别计算4个破坏面m1-m2-m3的面积S；以第一凹槽1为例，如图5、6、7所示，在m1-m2的连线上取中点m4，线段m3-m4与水平面的夹角θ

S7：分别计算作用于4个破坏面m1-m2-m3的法向力N1、N2、N3、N4和法向应力σ1、σ2、σ3、σ4；如图9所示，以第一凹槽1为例，N1＝(P总1+W1)*cosθ

S8：分别计算作用于4个破坏面m1-m2-m3的剪力T1、T2、T3、T4和剪应力τ1、τ1、τ1、τ1；如图9所示，以第一凹槽1为例，T1＝(P总1+W1)*sinθ

S9：第一凹槽1的破坏面的法向应力和剪应力表示为坐标(σ

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。