一种露天探槽内非竖直向法向应力的土体原位剪切试验方法与流程

1.本发明适用于水电、水利、交通、矿山等工程地质现场原位测量技术领域，尤其涉及水电水利工程现场露天探槽内非竖直向法向应力的土体原位剪切试验方法。


背景技术：

2.水电水利工程具有坝高大、库容大、库区堆积体发育的特点，进行此类工程的勘察时，需要详细了解库岸边坡、堆积体的抗滑性能及抗剪强度参数，这类参数往往通过现场岩土体的原位剪切试验获得，并为后续边坡稳定性计算提供数据支撑。现场土体原位剪切试验是将试验对象加工成若干个规则立方体试样，在不同的试样顶面施加不同法向应力，在试样侧面施加剪切应力并测量其数值，一组试验获得若干个法向应力和剪切应力，通过最小二乘法便可获得试验对象的抗剪切强度参数。
3.以往的土体原位剪切试验，是用剪切盒直接套在加工好的试件上，之后再安装钢垫板、千斤顶、传力柱等装置，施加法向应力。在露天探槽内的土体原位剪切试验时，设置竖直方向法向应力的反力装置较为困难，多在探槽侧壁上加工试件，利用探槽另一侧壁提供法向应力的反力，法向应力为水平向，或其他非竖直向，这时，使用剪切盒套制试样就比较困难，容易造成剪切盒切口卷边，试样扰动，甚至试件垮塌、坠落等情况。


技术实现要素：

4.本发明针对上述存在的问题，提供一种露天探槽内非竖直向法向应力的土体原位剪切试验方法，针对侧壁上的试件，先加工好顶面、上侧、左侧、右侧四面，在对应四个面浇筑铁丝混凝土保护壳，安装钢垫板、滚柱排、千斤顶、传力柱，并进行法向应力预加载，以固定试件，之后再加工试件下侧面。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种露天探槽内非竖直向法向应力的土体原位剪切试验方法，包括以下步骤：
6.(1)在露天探槽一侧侧壁上加工好土体试件的顶面、上侧面、左侧面、右侧面，保留土体试件下侧面处的土体不动，以支撑土体试件，在顶面、上侧面、左侧面、右侧面布设铁丝网及模板，并浇筑混凝土形成铁丝混凝土壳体，其中，土体试件与探槽侧壁平行的顶面为土体试件顶面，土体试件与探槽底面平行的面分别为土体试件上侧面和下侧面，土体试件与露天探槽底面和侧壁面均垂直的面为土体试件左侧面和右侧面；
7.(2)铁丝混凝土壳体达到强度后，在顶面依次安装钢垫板、滚柱排、钢垫板、千斤顶、传力柱、钢垫板、混凝土反力座，混凝土反力座顶在与试件相对一侧的露天探槽侧壁上，并用千斤顶施加一定的应力，使试件承受一定的预应力；
8.(3)然后再将试件下侧面处的土体掏空，布设铁丝网及模板，浇筑混凝土壳体，形成下侧面的铁丝混凝土壳体；
9.(4)待下侧面的铁丝混凝土壳体达到强度后，进行土体原位剪切试验。
10.所述铁丝混凝土壳体厚度为2～3cm，壳体内以2-4cm等间距横、纵向垂直交叉布设
有铁丝网，混凝土用水泥为双快水泥。
11.本发明的有益效果是：有效防止试件垮塌和坠落，减少试件加工及安装过程中对试样的扰动，确保了试验过程的有效性和试验结果准确性。
附图说明
12.图1为本发明的露天探槽内非竖直向法向应力的土体原位剪切试验方法的试件在探槽内位置示意图。
13.图2为本发明的露天探槽内非竖直向法向应力的土体原位剪切试验方法典型布置示意图。
具体实施方式
14.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。
15.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上侧”、“左侧”、“顶侧”、“右侧”、“下侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所述的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
16.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“布设”、“安装”、“设有”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
17.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。
18.如图1、2所示，本发明的露天探槽内非竖直向法向应力的土体原位剪切试验方法，包括以下步骤：
19.(1)在露天探槽1一侧侧壁11上加工好土体试件2的顶面21、上侧面22、左侧面23、右侧面24，保留土体试件下侧面25处的土体不动，以支撑土体试件2，在顶面21、上侧面22、左侧面23、右侧面24布设铁丝网4及模板，并浇筑混凝土形成铁丝混凝土壳体3，其中，土体试件2与探槽侧壁11平行的顶面为土体试件顶面21，土体试件与探槽底面平行的面分别为土体试件上侧面22和下侧面25，土体试件与露天探槽底面和侧壁面均垂直的面为土体试件左侧面23和右侧面24；
20.(2)铁丝混凝土壳体达到强度后，在顶面21依次安装钢垫板5、滚柱排6、钢垫板5、千斤顶7、传力柱8、钢垫板、混凝土反力座9，混凝土反力座9顶在与试件相对一侧的露天探槽侧壁12上，并用千斤顶施加一定的应力，使土体试件承受一定的预应力；
21.(3)然后再将试件下侧面25处的土体掏空，布设铁丝网及模板，浇筑混凝土壳体，形成下侧面的铁丝混凝土壳体；
22.(4)待下侧面25的铁丝混凝土壳体达到强度后，进行土体原位剪切试验。
23.所述铁丝混凝土壳体3厚度为2～3cm，壳体内以2-4cm等间距横、纵向垂直交叉布设有铁丝网，混凝土用水泥为双快水泥。
24.所述双快水泥采用性能参数为初凝3-5分钟、终凝4-6分钟，24小时抗压强度不低于30mpa的凝结硬化快、小时强度高的水泥(中国建筑材料科学研究总院生产)。
25.具体地说，自探槽1一侧的土体试件2顶面至探槽另一侧壁面依次为铁丝混凝土壳体3、横向布设铁丝4、钢垫板5、滚柱排6、千斤顶7、传力柱8、钢垫板5、混凝土反力座9及给千斤顶加压的手动加压泵71。
26.在露天探槽1左侧壁11上加工好试件的顶面21、上侧面22、左侧面23、右侧面24，保留试件下侧面25处的土体不动，以支撑试件，在这四个面布设铁丝网4及模板，并浇筑混凝土壳体3。
27.完成试件的顶面21、上侧面22、左侧面23、右侧面24四面的铁丝混凝土壳体4安装浇筑后，再安装钢垫板5、滚珠排6、钢垫板5、千斤顶7、传力柱8、钢垫板5、混凝土反力座9，并用千斤顶7施加一定的应力，使试件2承受一定的压力；然后再将试件下侧面25处的土体掏空，在相应位置布设铁丝网4及模板浇筑混凝土壳体3，本发明能有效防止试件垮塌和坠落，减少试件加工及安装过程中对试样的扰动，确保了试验过程的有效性和试验结果准确性。
28.以上所述仅为本发明的一种较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
29.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。