4.2.2 平推法试验
不需要减少法向荷载P值，但试验前，也要对剪切荷载进行估算。在极限平衡状态下，剪切面上的应力条件符合莫尔－库仑公式： 计算得：
n?c) （4-8） Qmax?F(?ta?
Qmax??tan??cF
（4-7）
如果根据岩性、构造等条件，预估出υ、c值，代入上式即可估算出试体剪切破坏时最大剪切荷载Qmax，方便在试验过程中分级施加。
4.3 实验仪器安装
总的安装顺序为：首先检查所有仪器设备，认为可靠后才能使用；标出垂直及剪切荷载安装位置后，先安装法向荷载系统，后安装切向荷载系统。
试验仪器安装示意图如图4.3：
图4.3 平推法（左）、斜推法（右）仪器安装示意图
4.3.1 法向荷载系统安装
在试体顶面铺以一层水泥砂浆（也可以是橡皮板或砂浆地层），放上钢垫板，垫板应该平行于预定剪切面，然后在垫板上依次安放：滚轴排、钢垫板、液压千斤顶、传力柱和顶部钢垫板等(滚轴排视具体情况也可放于顶部)。在顶部垫板和岩面之间浇筑混凝土或者砂浆，或安装反力装置。
法向荷载系统应具有足够的强度与刚度。当剪切面倾斜或者荷载系统超过一定高度时，应对法向荷载系统进行支撑。整个法向荷载系统所有部件必须保持在加载方向同一轴线上，必须与预定剪切面垂直，垂直合力应通过剪切面中心。
安装完毕，启动千斤顶，施加接触压力使整个法向荷载系统接触紧密，目的
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是防止倒塌造成安全事故。千斤顶应该预留足够的行程。另外，在露天或者场地无法利用硐室顶板作反力支撑时，可用地锚作反力装置。当法向荷载不大时也可以采用压重物的方式。
4.3.3 剪切荷载系统安装
在试体剪切荷载受力面使用水泥浆粘贴一块条形垫板，垫板底部与剪切面之间应预留约1cm的间隙，目的是防止条形垫板与试体底部的摩擦力对试验结果造成误差。在条形垫板后依次安放传力块、千斤顶、垫板。斜推法还应该加装滚轴排。在垫板和反力坐之间浇筑混凝土或砂浆。当试体推力面与剪切面垂直且采用斜推法时，在垫板后面依次安装斜垫块、千斤顶、垫板。
安装剪切荷载系统时，千斤顶须严格定位，平推法推力中心线应平行于预定剪切面，且与剪切面的距离不应大于剪切方向试体边长的5%，试验前应对此距离进行实测记录，供资料分析用。根据《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2009），斜推法推力中心线应通过预定剪切面中心，与剪切面夹角宜为12°～17°。
4.3.4 测量系统安装
测量支架的支点应在基岩变形影响范围外，支架应具有足够的刚度。在支架上安装测量表架和测量表。在试体两侧对称部位分别安装测量切向和法向（绝对位移）的测量表，每侧法向、切向位移测量表不少于2只。根据需要可布置测量试体及其周围基岩面之间相对位移的测表；测表布置示意图如下图4.4。
图4.4 测表布置示意图
4.4 试验步骤及技术要求
（1）试验前，根据对液压千斤顶作的率定曲线和试体剪切面面积，计算施加的荷载和压力表读数对应关系。检查各测表的工作状态，测读初始读数。
（2）施加垂直荷载。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2009）要求：
①在每组(4～5个)试体上，分别施加不同的垂直荷载，其值为最大法向荷载
的等分值，最大垂直荷载以不小于设计法向应力为宜。当剪切面有软弱物充填时，最大法向应力以不挤出充填物为限。
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②对每个试体分4～5级施加其垂直荷载。垂直荷载一次施加完毕，加载用
时间控制，每隔5min加载一次，加荷后立即读数，5min后再读一次，即可施加下一级荷载。当加至预定荷载时，仍需每隔5min读一次数，当连续两次垂直变形之差小于0.01mm，即认为稳定，可以施加剪切荷载。
对于软弱夹层，在加到预订垂直荷载后，低塑性软弱夹层每隔10min，高塑性夹层每隔15min读一次垂直变形，当两次变形读数差小于0.05mm，可认为已经稳定，施加荷载容许误差为±2。
③法向荷载应该尽可能通过剪切面中心，各试体的垂直荷载达到预定值时，
在整个试验中保持不变。
（3）施加剪切荷载。剪力分级施加的方法，国内通常有两种：一种是按预估的最大剪应力百分数分级施加，一种是按荷载的百分数分级施加。剪力施加速率有快速法、时间控制法、剪切位移控制法三种方法，为尽可能符合工程实际，剪切位移控制法比较理想，但剪切位移控制法很难控制剪力施加速率，实际操作比较困难，时间控制法则便于实际操作。根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2009）要求：
①剪切荷载按照预估的最大值的10%分级施加，如发生后一级荷载的水平
变形为前一级的1.5倍以上时，应减荷载，按照5%施加。
②过程中保持法向应力为常数，采用斜推法时，应该同步减少因为施加斜
向荷载而引起的法向荷载增加，保持法向荷载不变。
③施加剪切荷载采用时间控制，一般是每隔5min加载一次，施加前后对法
向和切向位移测表各读一次，接近剪断时，应该加密测度荷载和位移，峰值前不得少于10组读数。当剪切面有充填结构面时，应根据剪切位移大小，每隔10min或15min加荷载一次，加荷前后均需测读各测表的读数。
④试体被剪断时，测度剪切荷载峰值。根据需要可以继续施加剪切荷载，
直到测出大致相等的剪切荷载为止，（表现为剪切荷载趋于稳定）。
⑤当剪切荷载无法稳定或者剪切位移明显增大时，应测读剪切荷载峰值，
在剪切荷载缓慢退回零的时候，法向应力保持常数，测度试体回弹读数。
⑥对于软弱夹层，低塑性夹层按照10%，高塑性按照5%的最大预估荷载分
级等量施加，加荷载后每10min读数一次，10min内变形小于0.1mm时，即视为已经稳定，施加下一级荷载，直到剪断。
⑦抗剪断试验完成后，用同样的方法沿剪断面进行抗剪试验（摩擦试验）。
五 试验记录
（1）试验前记录好以下内容：工程名称、岩石名称、试体编号、试体位置、试验方法、混凝土的强度、剪切面面积、测表布置、法向荷载、剪切荷载、法向位移、剪切位移、试验人员、试验日期。
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（2）试验过程中：对加载设备和测表使用情况、测表数据、试件发出的声响、混凝土和岩体出现松掉、掉块、和裂缝开裂等现象，均应作详细描述和记录。
（3）试验结束后，翻转试体，测量实际剪切面面积。详细记录剪切面的破坏情况、破坏方式、擦痕的分布、方向及长度，绘出素描图及剖面图，并照相。当完成各级垂直荷载下的抗剪试验后，在现场将试验结果初步绘制σ—τ曲线，当发现某组数据偏离回归直线较大时，立即补做该组试验。
表5.1 试验数据记录表
岩石直剪试验数据记录表格 工程名称 试验人员 样品状态 试样编号 岩石名称 时间水平压力 剪应力水平位移（mm） （min） 表（MPa） （MPa） 测表1 备注： 测表2 测表1 测表2 （mm） 垂直位移（mm） 水平位移平均垂直位移平均（mm） 计算人员 仪器设备 剪切类型 垂直压力表（MPa） cm*cm*cm 垂直应力（MPa） 位移读数 试验日期 校核人员 试件尺寸
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六 试验数据整理与分析
（一）计算法向应力和剪切应力
根据试验采用的是平推法还是斜推法，分别用下面公式计算法向应力和剪切应力。
平推法：
法向应力： σ=P/F （6-1） 剪切应力： τ=Q/F （6-2） 斜推法：
法向应力： σ=P/F+Qsinα/F （6-3） 剪切应力： τ=Qcosα/F （6-4） （二）相关参数的确定
（1）根据同一组直剪试验结果，以剪应力为纵轴，剪切位移为横轴，绘制每一个试验的剪应力-剪切位移关系曲线图。而后从曲线上选取剪应力的峰值和残余值，如图6.1所示。
图6.1 剪应力与剪切位移关系曲线
（2）比例强度、屈服强度、峰值强度、残余强度
①比例强度：比例强度定义为剪应力与剪切位移曲线直线段末端相应的剪
应力，见图6.1中的a点。如果直线段不明显，可以采取一些辅助手段确定： (A) 用循环荷载法，在比例强度前卸载后的剪切位移基本恢复，过比例强度后则不然；
(B) 利用试体以下基底岩土体的水平位移与试样的水平位移的关系判断，在比例强度之前，两者相近；过了比例强度后，试样水平位移大于基底岩土水平位移； (C) 以剪应力τ为纵轴，剪切位移u为横轴，绘制τ—u曲线，在比例强度前，u/τ变化极小，过了比例强度后u值增大加快。
②屈服强度：剪应力—剪切位移曲线过比例强度a点之后开始偏离直线，随
剪应力加大，剪切位移开始增大较快，试件体积由压缩转为膨胀，图6.1中b点即为屈服强度，屈服强度可以通过绘制试样的绝对剪切位移uA与试样和基底之
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