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中華人民共和國地質礦產(chǎn)行業(yè)標準巖石物理力學性質試驗規(guī)程第28部分:巖體強度試驗(直剪試驗)中華人民共和國國土資源部發(fā)布IDZ/T0276《巖石物理力學性質試驗規(guī)程》分為31個部分:——第1部分:總則及一般規(guī)定;——第2部分:巖石含水率試驗;——第3部分:巖石顆粒密度試驗;——第4部分:巖石密度試驗;——第5部分:巖石吸水性試驗;——第6部分:巖石硬度試驗;——第7部分:巖石光澤度試驗;——第8部分:巖石抗凍試驗;——第9部分:巖石耐崩解試驗;——第10部分:巖石膨脹性試驗;——第11部分:巖石溶蝕試驗;——第12部分:巖石耐酸度與耐堿度試驗;—第13部分:巖石比熱試驗;——第14部分:巖石熱導率試驗;——第15部分:巖石擊穿電壓和擊穿強度試驗;——第16部分:巖石體積電阻率和表面電阻率試驗;——第17部分:巖石放射性比活度試驗;——第18部分:巖石單軸抗壓強度試驗;——第20部分:巖石三軸壓縮強度試驗;——第21部分:巖石抗拉強度試驗;——第22部分:巖石抗折強度試驗;——第23部分:巖石點荷載強度試驗;——第24部分:巖石聲波速度測試; ——第27部分:巖體變形試驗(鉆孔變形法);——第28部分:巖體強度試驗(直剪試驗);——第29部分:巖體強度試驗(承壓板法);——第30部分:巖體錨桿荷載試驗; 第31部分;巖體聲波速度測試。本部分為DZ/T0276的第28部分。本部分由中華人民共和國國土資源部提出。本部分由全國國土資源標準化技術委員會(SAC/TC93)歸口。1巖石物理力學性質試驗規(guī)程第28部分:巖體強度試驗(直剪試驗)DZ/T0276的本部分規(guī)定了直剪法測定巖體強度。本部分適用于巖石物理力學性質試驗中的巖體強度試驗。2原理將同一類型巖體的一組試體,在不同法向荷載下進行剪切直至破壞,得到巖體的抗剪強度,按照巖體結構面的庫侖表達式確定相應的抗剪強度參數(shù)。直剪法可分為平推法直剪試驗和斜推法直剪試驗。3基本要求3.1每組試驗試體的數(shù)量,不宜少于5個。3.2試驗地段的開挖,應減少對巖體結構面產(chǎn)生擾動和破壞。3.3試體應在預定的試驗部位加工成方形。加工要求如下:a)對平推法試體尺寸,底部剪切面積不宜小于0.25m2,最小邊長不宜小于50cm,試體高度不宜小于最小邊長的1/2。試體間距宜大于最小邊長的1.5倍。試驗中推力方向應平行于剪切面的預定方向。試體周圍巖面宜修鑿平整,對裂隙巖體、軟弱巖體或結構面試件應設置鋼筋混凝土保護罩,罩底預留0.5cm~2cm的剪切縫。b)對斜推法試體靠施加剪切載荷的一面,可以制成斜面,其傾角為120°~170°,亦可在試體受推力面上安置1塊120~170鋼質或鋼筋混凝土變角塊,其受剪面積和高度的相關要求同平推法試體。c)試體應選用合適的尺寸,對于完整堅硬巖體,試體規(guī)格為50cm×50cm×50cm;對于非完整堅硬巖體,試體規(guī)格為70cm×70cm×35cm。d)制備的剪切面,其起伏差不大于剪切方向變長的1%~2%。3.4需要澆筑保護套的試體,保護套底部應達到預定的剪切縫上部邊緣。剪切縫的寬度,宜為推力方向試體長度的5%,3.5試體在天然含水狀態(tài)下剪切和人工浸水狀態(tài)下均可進行剪切。3.6地質描述應包括下列內(nèi)容:a)試驗地段開挖、試體制備的方法及出現(xiàn)的情況。b)巖石名稱、類型、結構構造及主要礦物成分。c)巖體結構面的類型、產(chǎn)狀、寬度、連續(xù)性、延伸性、密度、充填物性質以及與受力方向的關系等。d)試驗段巖體完整程度、風化程度及地下水情況。e)試驗地段工程地質素描圖、試體展示圖或者照片。4主要儀器設備及其安裝4.1主要儀器設備24.1.2液壓泵及管路、壓力表:液壓泵、管路、壓力表最大加載量壓力不應超過額定工作壓力的80%。4.1.3穩(wěn)壓裝置。4.1.4墊板。4.1.5滾軸排。4.1.6傳力柱。4.1.7傳力塊。4.1.8斜墊板。4.1.9反力裝置。4.1.10測表支架。4.1.11磁性表座。4.1.12位移測表:分辨率應優(yōu)于或等于0.01mm4.2設備安裝4.2.1安裝順序安裝時,應按照先安裝法向荷載系統(tǒng),后安裝剪切荷載系統(tǒng)及測量系統(tǒng)的順序進行。斜推法試驗中,剪切荷載和法同荷載合力的作用點應通過預定剪切面的中心,并通過預留剪切縫寬的1/2處(如圖1所示)。圖1巖體直剪(斜推法)試驗示意圖4.2.2法向荷載系統(tǒng)的安裝4.2.2.1應保證法向荷載系統(tǒng)具有足夠的剛度和強度。當剪切面為傾斜時,應對法向荷載系統(tǒng)加以支撐。34.2.2.2為適應剪切過程中可能出現(xiàn)的試體上拾現(xiàn)象,液壓千斤頂活塞在安裝前應起動部分行程。4.2.2.3在試體頂部鋪設一層水泥砂漿,放上墊板,輕擊墊板,使墊板平行預定剪切面。試體頂部也可鋪設橡皮板或細砂。4.2.2.4在墊板上依次放上滾軸排、墊板、液壓千斤頂或液壓枕、墊板、傳力柱及頂部墊板。在墊板和反力座之間澆筑混凝土或安裝反力裝置。在露天場地或無法利用洞室頂板作為反力部位時,可采用堆載或地錨承載反力。當法向荷載較小時,也可采用壓重法。4.2.2.5應使整個系統(tǒng)的所有部件,保持在加壓方向的同一軸線上,并垂直預定剪切面。垂直荷載的合力應通過預定剪切面中心。4.2.2.6安裝完畢后,可起動千斤頂稍加壓力,使整個系統(tǒng)結合緊密。4.2.3剪切荷載系統(tǒng)的安裝4.2.3.1在試體受力面用水泥砂漿粘賠一塊墊板,使墊板垂直預定剪切面。在墊板后依次安放傳力塊(平推法)或斜墊板(斜推法)、液壓千斤頂、墊板。在墊板和反力座之間澆筑混凝土。4.2.3.2應使剪切方向與預定的推力方向一致,其投影應通過預定剪切面中心。平推法剪切荷載作用軸線應平行預定剪切面看力點與剪切面的距離不宜大于剪切方向試體長度的5%;斜雄法剪切荷載方向應按預定的角度安裹,剪切荷載和法向荷載合力的作用點應在預定剪切面的中心。4.2.4量測素統(tǒng)的安裝4.2.4.1安展測表支架,支架的支點應在變形影響范圍以處。4.2.4.2在支架上通過磁性表座安裝測表。在試體的對稱部位,分別安裝剪切位移和法向位移測表,每種測表數(shù)量不宜少于2只,量測試體的絕對位移。4.2.4.3必要時可在試體與基巖表面之間,布置量測試體相對位移的測表5現(xiàn)場檢測5.1每個試體上分別施加不同的法向荷載,其值為最大法向荷載的等分值(宜分4級~5級),其最大法向應力不宜小于預定法向應力。5.2當采用斜推法進行試驗時,試驗前,用式(1)估計試體剪切破壞時的最大斜向推力: 式中:Qmx——最大斜向推力,單位為牛(N);σ剪切面上的正應力,單位為兆帕(MPa);φ——剪切面上的內(nèi)摩擦角,單位為度(“);C剪切面上的凝聚力,單位為兆帕(MPa);g斜向荷載施力方向與剪切面的夾角,單位為度(°);A——剪切面面積,單位為平方毫米(mm2)。5.3每個試體上的法向荷載一次施加完畢,加荷后立即讀數(shù),以后每隔5min讀數(shù)一次,當連續(xù)兩次讀數(shù)之差不超過0.01mm時,即認為穩(wěn)定,可施加剪切荷載。5.4剪切荷載按預估最大剪切荷載分8級~12級施加,每隔5min加荷1次,加荷前后均應測讀各測表讀數(shù)。5.5在剪切過程中,應使法向荷載始終保持為常數(shù)。在分級施加斜向荷載時,為保持剪切面上的正應力始終為一常數(shù),應在施加分級斜向荷載的同時,同步降低垂直荷載值,且荷載值不應小于pmi,該定值4DZ/T0276.28—20 (2) (3) (4) (5) (6)的峰值抗剪強度和殘余抗剪強度(如圖2所示)。5圖2不同正壓力下的剪切應力6.3繪制峰值抗剪強
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