间的相对位移uR以及与剪应力τ的关系曲线来确定,如图6.2所示,在屈服强度前,uR增率小于uA,过屈服强度后,基底变形趋于零,则uA与uR的增率相等,其起始点为A,剪应力τ与uA曲线上A点相应的剪应力即为屈服强度;
图6.2 确定屈服强度的辅助方法
③峰值强度:图6.1中b—c段曲线斜率迅速减小,试体体积膨胀加速,变
形随应力迅速增长,至c点达到最大值,相应c点的剪切强度即为峰值强度;
④残余强度:试件在c点破坏后,并不是完全失去承载能力,而是保持较小
的数值,即为残余强度,见图6.1中的d点。 (三)岩土体粘聚力(c)及内摩擦角(υ)的确定 1、图解法
不同的抗剪强度参数可以通过绘制法向正应力σ与不同的强度(比例强度、屈服强度、峰值强度、残余强度)的曲线,确定相应的强度参数。图6.3即为剪应力峰值、残余值与相应的法向应力的关系曲线
图6.3 抗剪强度与垂直压应力关系曲线
2、用最小二乘法计算
将试验所得数对(σi,τi),按照最小二乘法原理计算c和υ
????????(???)c?n???(??) (6-5)?(???i)???i??i (6-6) ??arctnani2iiiii22iin??i2?(??i)21 11
式中:σi——第i次试验的法向应力(Kpa); τi——对应于σi的抗剪强度(Kpa); n——每组试样样本数量; (四).确定剪切刚度系数
剪切刚度系数ks定义为岩石试件在一定的法向应力和剪应力作用下,相应的剪应力与剪切位移之比值。用公式表示为:
ks??us (6-7)
式中:us为一定剪力作用下的剪切位移。
七.试验结果影响因素分析
1.试体尺寸的影响
岩体是含有节理、裂隙、层面和断层等要素的地质体。一般认为,试体应具有一定数量的裂隙条数(100条到200条),或其边长大于裂隙平均间距的5~20倍。结合国际岩石力学建议方法和国内经验,规定如下:一般岩体,试体为70cm×70cm×70cm;对完整坚硬岩石,试体为50cm×50cm×50cm,试体受压剪切面积大于2500cm2。
2.剪切面平整度对抗剪强度有重要影响。
结合国内实践经验,规定制备的剪切面,其起伏差不大于剪切方向边长的1%~2%。
3.在制备试体时,若软弱结构面或软弱岩石受到扰动,则将严重影响测定成果。因此,在制备过程中应严格防止扰动试体,才能取得可信的试验结果。
4.剪切过程中,垂直压应力保持常量并尽量使其均匀分布;平推法的剪力作用线与剪切面间存在偏距,加大了垂直压应力的分布不均,影响测定成果。因此,规定试验中偏距应严格控制在剪切面边长的5%以内。
5.直剪试验的剪力施加速率有快速、时间控制和剪切位移控制三种方式。国内经验表明,在屈服点以前,时间控制法和位移控制法得到的结果是一致的;但在之后,位移持续发展,按位移就很难控制剪力施加速率,而采用时间控制就便于掌握。
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