直剪试验

摘要： 为了探究盐溶液质量分数对非饱和膨胀土抗剪强度的影响,在传统Fredlund非饱和土抗剪强度公式的基础上,将基质吸力简化为常数,并引入渗透压力参数,提出盐溶液介入条件下非饱和膨胀土的抗剪强度表达式.对4种质量分数的NaCl,KCl溶液改性膨胀土进行室内直剪试验,得到剪应力-应变曲线、抗剪强度线和黏聚力变化曲线.试验结果表明,盐溶液改性土的抗剪强度总体上低于素膨胀土的,提出的盐溶液介入条件下的抗剪强度表达式拟合度较高,可以很好地反映受盐溶液影响的非饱和膨胀土的抗剪强度.通过改变双电层的厚度、土颗粒间接触方式和结构特性,可研究盐溶液对非饱和膨胀土抗剪强度及黏聚力的影响,最后进一步探讨了非饱和膨胀土在盐溶液介入条件下剪切作用的微观机理.

摘要： 本文主要通过室内试验,研究加筋垫层中填料平均粒径与土工格栅网孔尺寸的比值对土工格栅-粗粒土界面循环剪切特性的影响,在不同剪切速率、密实度的条件下,通过室内大型直剪仪进行了一系列的静力、动力直剪试验。对界面的静力特性与动力特性进行分析,探讨了在经历过循环荷载作用后,界面剪切刚度与阻尼比的变化规律,根据加筋垫层的静动力特性为桩承式加筋路堤数值模拟提供基础。

摘要： 为改善薄层胶粉改性沥青抗裂磨耗层防水黏结层的黏结效果,设计了拉拔试验、直剪试验和斜剪试验,研究了温度、胶结料用量以及碎石用量等因素对薄层胶粉改性沥青抗裂磨耗层防水黏结层粘结强度的影响规律,提出了胶粉改性沥青防水粘结层材料最佳配合比。

摘要： 以高地温隧道为背景,选取初始养护温度为影响因素,采用符合高地温隧道围岩开挖温度变化规律的高温变温养护方法,开展了不同初始养护高温(40°C,60°C,80°C)和标准养护(20°C恒温)的花岗岩注浆节理的直剪试验。结果表明:高温变温养护对注浆体与花岗岩胶结面抗剪强度有明显影响,随初始养护温度升高,抗剪强度不断降低,且降幅不断增大,并得出了抗剪强度与养护温度之间的关系式。

摘要： 公路弃渣场碎石土难以通过试验获取抗剪强度,利用平行替换和整体缩小粒径的方法,重制试样,开展直剪试验,并将试验结果与原始碎石土试样的抗剪强度参数进行对比,分析仅利用小试样预测碎石土抗剪强度的可行性。研究表明:当粒径平行替换后重制土试样细粒含量较小时,对重制土进行直剪试验即可较好地预测出原始碎石土的抗剪强度;当粒径平行替换后重制土试样细粒含量较大(>15%)时,直接采用重制土的抗剪强度试验结果预测原始土的抗剪强度不可行,但配置多组平行替换重制土试样进行直剪试验,再利用黏聚力与细粒含量的关系曲线推算原始土黏聚力,可以达到较好的预测效果。该方法可为公路建设过程中碎石土抗剪强度参数的便捷获取提供参考。

摘要： 本文针对云南红土高原地区存在的特殊岩土混合体—类岩堆体,通过室内直剪试验研究了其抗剪强度,发现含石率为100%的类岩堆体呈现应变硬化的剪切特性。基于随机生成不规则块石理论,采用PFC数值模拟直剪试验过程,在保证级配、细观参数相同的情况下,研究不同孔隙率的类岩堆体抗剪强度,结果表明:开始剪切阶段,孔隙率越小,剪应力越大,不同孔隙率的试样剪应力差值较大,随着块石压密、剪碎、剪应力差值缩小,研究成果对红土高原地区隧道施工参数选取具有指导意义。

摘要： 针对地基软黏土,研究利用再生轮胎聚合物纤维(RTPF)和玻璃纤维(GF)改良对软黏土物理力学性质的影响。制备不同纤维类型、纤维尺寸、纤维掺量的改良土试样,进行击实、无侧限抗压强度(UCS)和直剪试验,分析最大干密度、UCS、黏聚力、内摩擦角等指标的变化规律,探讨合理的改良配比方案。结果表明,RTPF和GF的掺入使改良土的最大干密度降低,而最优含水率有所增加;纤维的掺入主要是通过提高黏聚力改善软黏土的抗剪强度,对于RTPF、GF都存在临界掺量,分别为0.5%、1.0%,超过这个掺量之后纤维的增加对强度不利;尽管RTPF与黏土的黏结性可能优于GF,但其改良效果却低于GF,这是由于RTPF的直径较大、长径比较小,纤维尺寸也是固化时应考虑的重要因素。

摘要： 为研究保山地区黏土原状条件与重塑条件下,土体的抗剪强度指标,运用ZJ型应变控制式直剪仪进行试验,试验结果表明原状土样的抗剪强度具有不稳定的特点,同一区间含水率条件下原状土样的抗剪强度变化离散性大;重塑土抗剪强度中,粘聚力C对抗剪强度的影响占主导地位。

摘要： 为研究堆石级配对堆石-土工格栅界面剪切特性的影响,根据Einav提出的堆石级配方程配制5种不同级配的堆石试样,进行了设土工格栅加筋与不设土工格栅加筋堆石的界面直剪试验,分析了最大粒径和分形维数对界面抗剪强度以及加筋系数的影响,并给出了加筋系数与堆石平均粒径d;与土工格栅网孔尺寸之比(粒孔比)的关系。试验结果表明,土工格栅的加筋作用主要取决于堆石颗粒与格栅之间的嵌锁作用。当堆石材料中小于格栅网孔尺寸的粗粒含量较高时,嵌锁作用显著,界面抗剪强度增大。反之,当堆石中大于格栅网孔尺寸的粗粒含量较高时,堆石与格栅间的嵌锁作用减弱,滑动作用增强,界面抗剪强度降低。因此,加筋系数随堆石级配最大粒径的增大而减小,随分形维数的增大而增大。此外,加筋系数随粒孔比的增大呈指数衰减,当粒孔比小于0.22时,加筋系数大于1.0,粒孔比大于0.3后,加筋系数趋于0.8。该试验结果对坝顶土工格栅加筋体结构的设计具有重要的参考价值。

摘要： 研究目的:铁路、机场、公路等路基填方中的土石混合料在一定应力条件下会发生颗粒破碎,从而造成相应的填方工程产生变形和稳定性问题。已有研究大多关注剪切破坏后的颗粒破碎特征,而对剪切过程中的颗粒破碎演化规律研究较少。针对该问题,本文采用配备声发射采集系统的大型直剪试验机分别对6种含石量和3种块石强度的土石混合料开展6种法向压力下的剪切试验研究。研究结论:(1)剪切完成后的AE总计数与颗粒相对破碎率呈线性增长关系,证明声发射技术在土石混合料颗粒破碎演化规律的研究中是可行的;(2)土石混合料在剪切过程中的颗粒破碎先后经历无破碎阶段、初始破碎阶段、破碎增长阶段、破碎稳定阶段、残余破碎阶段5个典型演化阶段,相应的应力应变状态分别进入弹性阶段、弹塑性过渡阶段、弹塑性阶段、峰值强度阶段和塑性破坏阶段;(3)当法向压力增大、或含石量升高、或块石强度降低时,无破碎阶段和残余破碎阶段持续时间越短,初始破碎阶段、破碎增长阶段、破碎稳定阶段总持续时间越长;(4)土石混合料和岩体在剪切过程中的声发射特征差别显著,根本原因是物质组成的连续性不同;(5)本研究结果可为土石混合料颗粒破碎问题的研究提供新思路。

摘要： 离散单元法(Discrete Element Method,简称DEM)对在土壤动力学的研究中有着广泛的应用.本文基于DEM对沙土直剪试验进行仿真,分析不同形状器材等条件下试验结果之间的不同,并尝试给出原因,为后续的DEM相关计算提供参数取值依据.

摘要： 由土石混合介质组成的堆积体边坡在中国有着广泛的分布,尤其是库区巨型、大型松散堆积体边坡的变形及稳定性更是水电工程建设中极为关注的问题.针对该类边坡物质组成和结构的复杂多变性,选择三峡库区典型堆积体边坡进行现场调查和取样,通过室内大型直剪试验,系统地研究了含石量对堆积体剪应力-位移曲线和抗剪强度的影响规律.含石量对土石混合介质堆积体的强度和变形特性具有控制作用,随着含石量的变化,堆积体剪应力-位移关系曲线可拟合为指数模型、双曲线模型和应变软化介质模型3种形式;随着含石量的增加,堆积体抗剪强度逐渐增大;黏聚力随含石量的增加呈现出先增大后减小的趋势,即存在一个临界含石量约为60％,黏聚力-含石量变化曲线为二次多项式形式;内摩擦角与含石量关系呈现一直增大趋势,其变化曲线近似为指数形式.

摘要： 为了研究颗粒棱角对颗粒材料力学行为的影响,建立了具有不同棱角度的对称多面体颗粒,采用了一种简单并适合任意颗粒形状的接触本构模型,对三维离散元开源程序YADE进行了修改,研究了颗粒棱角度在模拟直剪试验中的影响以及接触力各向异性在剪切过程中的演化规律.研究结果表明,颗粒棱角度越小,颗粒间相互咬合自锁的作用越小,颗粒受剪更易转动,致使颗粒体系的剪切强度和剪胀性下降;竖向加载力越大,颗粒棱角度的影响越明显;法向接触力的各向异性在剪切过程中表现为先增后减最后趋向稳定的趋势;法向接触力的各向异性变化程度随颗粒棱角度的增大而增大.

摘要： 通过室内直剪试验,在从标准砂结构的不同侧面上得到一些量化成果的同时,越来越繁琐的测试方法和越来越多的结构要素,又迫使人们将细观颗粒参数与宏观力学特性相结合提到重要的日程上.在参数分析方面,目前主要依靠数值模拟这一手段,其中PFC(Particle Flow Code)是使用较多的模拟软件.PFC以介质内部结构为基本单元(颗粒和接触),从介质结构力学行为角度研究介质系统的力学特征和力学响应.利用PFC软件探讨颗粒摩擦系数、颗粒刚度、颗粒形状、试样孔隙率对直剪宏观力学行为的影响,并将模拟结果与室内土工试验结果对比,所得到的数值模型基本再现标准砂直剪试验.结果表明PFC程序模拟标准砂的基本力学行为是可行的,这一结果为今后标准砂的数值模拟实验提供一定的思路和参考.

摘要： 大型岩质滑坡往往伴随热效应,热效应引起的摩擦系数降低可以用来解释高速远程现象.为了研究岩体结构面剪切破坏后表面热量产生特征,首先,分别利用红外热成像仪和三维激光扫描仪对直剪试验破坏后的结构面表面进行拍摄与扫描,得到其表面温度分布与精细几何信息.然后,利用数学统计方法获取剪切破坏后结构面表面温度分布情况;利用改进的2D divider方法获得结构面表面三维模型的分形维数,进行粗糙度评价.最后,结合直剪试验正向应力数据,分析岩体结构面剪切破坏后表面平均温度与其所受正应力以及粗糙程度两参数之间的拟合关系.结果显示:滑坡启程阶段(低速剪切)破坏中(1)岩体结构面表面粗糙程度影响剪切过程中热量的产生,表面越粗糙,产生的热量越多,并且热量主要集中在结构面表面凸起部位;(2)岩体结构面所承受的正压力影响剪切过程中热量的产生,正应力越大,产生的热量越多;(3)岩体结构面表面粗糙度对剪切破坏热量产生的影响较所受正应力略大.研究成果为大型岩质滑坡破坏过程中的能量研究提供了技术参数与理论支持.

摘要： 节理岩体是水利水电、采矿和石油开采等工程中常见的一类复杂介质.尽管国内外学者对非贯通共面节理进行了大量的室内直剪试验研究,但受到现阶段试验条件的限制,非贯通共面节理的微观破坏机制以及裂纹扩展模式等还需要进一步研究.首先,在笔者提出的岩石微观胶结接触模型基础上,对非贯通共面节理直剪试验进行DEM数值模拟,模拟结果与文献报道的室内试验结果进行了比较.接下来,研究了非贯通共面节理的变形破坏过程,分析了节理的排列形式、连通率和法向压力等因素对峰值抗剪强度的影响.最后,采用微观胶结破坏点组构的变化来解释了节理岩体的峰值抗剪强度的变化规律.

摘要： 长河坝水电站拦河大坝采用砾石土心墙堆石坝，最大坝高240m。本文详细介绍了张拉式新型现场直剪试验法，进行了长河坝基础覆盖层、坝体堆石料、心墙料的直剪试验，其主要成果与结论为:新型现场直剪试验法能够测定具有天然沉积结构的坝基覆盖层强度堆石料铺料厚度1.0m经碾压后的强度参数为:c=10.3kPa,ψ=44.7°;铺料厚度1.2m经碾压后强度参数为:c=25.4kPa,ψ=46.4°。两组试验得到的强度指标基本相同，大于设计值(c=35kPa,ψ=40.1°)，验证了设计的安全性。心墙全级配料按目前确定的碾压参数(26t凸块碾静碾2遍、动碾12遍)碾压后，达到的抗剪强度为:ψ=37.15°-39.55°,c=32.27-52.3kPa。

摘要： 现场大型直剪试验是测定卵砾石土强度指标的一种有效方法.通过对江南低山丘陵区典型卵砾石土4个试样的现场大型直剪试验,在获取卵砾石土抗剪强度指标的同时,还在试样剪切破坏后的破坏面上取样进行卵砾石土的颗粒粒径分析.试验结果表明:级配良好的卵砾石土原位直剪试验的剪切应力和剪切位移之间的关系曲线均具有明显的峰值强度,并出现较稳定的残余强度;试验场地卵砾石土的黏聚力较低,而内摩擦角较高,卵砾石土的这种强度特性不同于一般的均质土体和碎裂岩体,与组成材料的性质、颗粒大小、粒径组成、粗糙程度、充填物的胶结程度和密实程度等因素有关.

摘要： 为了分析麦秸秆加筋对土体抗剪强度和抗压强度的影响,分别进行了不同麦秸秆加筋长度和加筋率条件下的大型直剪试验和无侧限抗压强度试验.试验结果表明:麦秸秆加筋可显著提高土体的抗剪强度,其中土体的黏聚力提高显著,最大值约为素土黏聚力的4倍,内摩擦角却出现负相关性.麦秸秆加筋土抗压强度明显大于素土抗压强度,最大值约为素土抗剪强度的2倍.麦秸秆加筋土的最优加筋率为0.3％,最适宜的加筋长度为15mm.

摘要： 防渗墙上接土工膜是围堰常用的防渗体系,如何避免土工膜被拉断是决定防渗成败的关键.以某围堰工程为例,通过围堰防渗体系中复合土工膜的受力分析和复合土工膜与砂砾料界面的直剪摩擦试验,研究了土工膜与填料之间的相互作用,提出了保证预留伸缩节的土工膜不被拉断应满足的条件,即土工膜所受拉力及摩擦力均小于拉伸强度.为此,宜选用拉伸强度较高的土工膜、界面摩擦系数低的材料,或减小土工膜埋置深度,并通过直接摩擦试验验证了其合理性和可行性,为围堰防渗体系的设计和施工提供了可靠的试验依据.

摘要： 本发明公开了一种滑带强度测试直剪试验仪以及直剪试验方法，解决现有试验仪器和试验方法较难获取大尺寸岩土材料滑带残余强度的技术问题。滑带强度测试直剪试验仪包括剪切盒、水平加载系统、法向加载系统和测量系统，下剪切盒的开口面积大于上剪切盒的开口面积，法向加载系统采用机械杠杆原理对力的多次放大效应实施法向应力的加载，法向加载系统具体包括n级放大杠杆组，n级放大杠杆组包括n个动力臂与阻力臂之比大于1的放大杠杆机构，通过将第i级放大杠杆机构的阻力臂作用于第i+1级放大杠杆机构的动力臂，可以实现载荷的逐级放大，n级放大杠杆组中至少1个放大杠杆机构的动力臂和/或阻力臂可调，可以实现法向力的连续加载。

摘要： 一种现场土体直剪试验用土体制备和直剪试验的装置和方法，包括制备组件和加载组件，制备组件：包括底框、底板、伸缩组件和上切盒，伸缩组件铰接在底框上，底板活动安装在底框内，上切盒位于伸缩组件内，加载组件：包括第一千斤顶、传力架、固定连接在伸缩组件顶端的固定架，第一千斤顶的一端固定连接在固定架上，另外一端抵靠在传力架的端面上，传力架远离第一千斤顶的一端抵靠在上切盒上。

摘要： 本发明供一种一体式岩体结构面直剪仪，包括框架系统、竖向加载系统、水平加载系统和剪切系统，竖向加载系统和水平加载系统均固定在框架系统上，剪切系统安装在框架系统内，剪切系统用于对结构面试样进行制样并固定，竖向加载系统能够对剪切系统施加法向应力，水平加载系统能够对剪切系统施加剪切应力。本发明还提供一种利用上述直剪仪的一体式岩体结构面直剪试验方法，包括放样、调样、制样、装样、仪表连接、施加法向应力、施加剪切应力、剪切面积量测与描述、重复试验、计算法向应力和剪切应力。本发明有效减少了结构面试样的人为扰动；避免了过量沉降和不均匀沉降带来的制样误差。

摘要： 本发明属于土工直剪试验技术领域，公开了一种界面直剪试验方法、弱化试验方法、界面直剪试验装置，将界面材料嵌入下剪切盒，上下剪切盒通过插销固定在一起，将装有土样的环刀倒扣在上剪切盒上，垫上透水石将土样压入剪切盒中，调整直剪仪下方的杠杆，令杠杆水平，放上剪切盒；进行界面剪切试验，得到各曲线，线性回归分析求得界面的摩擦系数；进行界面强度弱化试验，施加循环水平向循环剪切荷载，得到剪应力‑相对位移循环关系曲线，循环加载结束后进行静态界面剪切试验。本发明能克服现有的直剪试验方法的边缘应力集中、剪切面不断缩小、轴向力偏心加载、仪器水平摩擦影响过大、土样剪切损失、无法实现强度弱化操作的问题。

摘要： 本发明公开了一种滑带强度测试直剪试验仪以及直剪试验方法，解决现有试验仪器和试验方法较难获取大尺寸岩土材料滑带残余强度的技术问题。滑带强度测试直剪试验仪包括剪切盒、水平加载系统、法向加载系统和测量系统，下剪切盒的开口面积大于上剪切盒的开口面积，法向加载系统采用机械杠杆原理对力的多次放大效应实施法向应力的加载，法向加载系统具体包括n级放大杠杆组，n级放大杠杆组包括n个动力臂与阻力臂之比大于1的放大杠杆机构，通过将第i级放大杠杆机构的阻力臂作用于第i+1级放大杠杆机构的动力臂，可以实现载荷的逐级放大，n级放大杠杆组中至少1个放大杠杆机构的动力臂和/或阻力臂可调，可以实现法向力的连续加载。

摘要： 一种现场土体直剪试验用土体制备和直剪试验的装置和方法，包括制备组件和加载组件，制备组件：包括底框、底板、伸缩组件和上切盒，伸缩组件铰接在底框上，底板活动安装在底框内，上切盒位于伸缩组件内，加载组件：包括第一千斤顶、传力架、固定连接在伸缩组件顶端的固定架，第一千斤顶的一端固定连接在固定架上，另外一端抵靠在传力架的端面上，传力架远离第一千斤顶的一端抵靠在上切盒上。

摘要： 本发明涉及一种用于多尺寸原状土圆柱样直剪试验的大型直剪仪，包括外部框架、试样剪切盒、水平加载装置、垂直加载装置和控制系统，试样剪切盒设于外部框架中，试样剪切盒包括上、下剪切盒和底座；水平加载装置包括配置有荷重传感器的水平驱动电机、水平机械加载机构和上剪切盒连接结构，水平驱动电机安装于外部框架一内侧并经水平机械加载机构与下剪切盒接触，上剪切盒连接结构固定于外部框架另一内侧并与上剪切盒接触；垂直加载装置包括配置有荷重传感器的垂直驱动电机和垂直机械加载机构，垂直驱动电机安装于外部框架顶部下侧并向下连接垂直机械加载机构。该直剪仪有利于对现场钻探取得的原状土圆柱样进行原状样的大、中、小型室内直剪试验，提高试验的可靠性。

摘要： 本实用新型一种适用于室内土工直剪试验的直剪盒，属土工直剪试验工装领域，本实用新型由相同内圆孔径的上剪切盒和下剪切盒组成，在上剪切盒顶端内圆表面开设有与装样环刀对应配合的环向凹槽；在上剪切盒内圆孔表面的下部，以下端面为基准，设置与下剪切盒内圆孔高度相同的上剪切盒装样高度标记，所设正圆环圈装样高度标记可严格控制砂土样高度，保证砂土样的密度与设定的密度一致，不再凭借感觉或经验进行装样操作；在上直剪盒顶部设置环形凹槽，有效避免了在粘土样推入直剪盒的过程中偏离中心而造成土样质量的损失，从而全面提高了砂土和粘土的土工直剪试验准确性和试验工作效率提高粘土装样操作的精准性。

摘要： 本实用新型公开了一种适用于直剪试验中在直剪盒内制样的装置，包括顶板、底板、托盘、千斤顶和两根以上的立柱，两根以上的立柱的下端均匀固定于底板上，上端与顶板活动连接，顶板平行于底板，千斤顶的底座安装于底板中央，千斤顶的顶杆与托盘底部中央活动连接，托盘位于两根以上的立柱围成的空间内，托盘平行于底板，顶板底面中央设有压头，压头的尺寸与上直剪盒入口的尺寸相匹配，顶板、底板、托盘和压头的轴线在同一条直线上。该装置结构简单，操作方便，使用该装置可以跳过将环刀土推入直剪盒内的装样过程，从试验操作上提高了测试结果的精确度。

摘要： 本实用新型公开了一种直剪试验辅助装样装置和与其配套的直剪盒，该装样装置包括下压机构和支撑机构，下压机构和支撑机构均为左右对称机构，下压机构包括上扶手、连接杆、限位件和压头，连接杆的上端与上扶手连接，下端与压头连接，限位件固定于连接杆的上部，支撑机构包括下扶手和传力连接件，传力连接件有两个，两传力连接件对称安装于下扶手上，下扶手中央设有穿孔，连接杆穿过穿孔，限位件位于下扶手上方。该直剪盒包括上直剪盒、下直剪盒和两着力部件，两着力部件对称固定于下直剪盒相对的两侧壁上。该装置和直剪盒均结构简单，两者配合使用操作方便，能够在环刀样比较密实的情况下将其均匀推入直剪盒内，且对环刀样的扰动小。