专利名称：重塑土室内中型剪切试验方法及其专用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及到土工试验方面的技术领域。
背景技术：
现场大型剪切试验和室内直剪试验、三轴试验是测定岩土体抗剪强度指标的基本方法。对于重塑土(岩土工程中的填土)，进行现场填筑试验工作量大、试验周期长、费用高，室内试验由于试样体积小，试验结果不能真实反映土体的抗剪强度指标。现场试验工作量大、费用高；室内试验因试样体积小，对均勻性较差的重塑土，试验结果不能正确反映土层的抗剪强度指标(粘聚力C值、内摩擦角Φ值)。
发明内容
本发明目的旨在提供重塑土室内中型剪切试验方法及其专用设备，该试验方法工作量小，费用低，试验结果可靠真实，试验的数据精度比较高。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为重塑土室内中型剪切试验方法，先对选用的重塑土料进行击实试验，测定重塑土的最大干密度和最优含水率；制作试验样品时，根据工程设计技术要求，对重塑土进行级配、含水量、密实度的指标控制来制作试验样品，将重塑土按控制指标放入剪切盒；每一组需要制作4个试验样
P
m ；将配制好的试验样品在剪切盒内用压力机静压成型，压力机静压12个小时；将剪切盒安装在剪切仪上压力机分级施加垂向压力，在试验过程中垂向压力稳定时，压力表的读数作为垂向压力σ，逐级向试验样品施加水平剪应力，直至试验样品出现最大剪应力时，测力环的读数作为剪应力τ ；每一个试验样品重复上述试验方法进行剪切试验；采用每组试验抗剪断峰值对应的垂向应力σ与剪应力τ进行最小二乘法回归分析计算内聚力C值、内摩擦角Φ值。所述重塑土室内中型剪切试验方法，试验样品中粘土岩的最大干密度取1.65g/ cm2，最优含水量为20.0%。所述重塑土室内中型剪切试验方法，试验样品中粉砂岩的最大干密度取1.71g/ cm2，最优含水量为14.6%。所述重塑土室内中型剪切试验方法，试验样品中粘土岩和粉砂岩混合料的最大干密度取1. 80g/cm2，最优含水量为14. 8%。所述重塑土室内中型剪切试验方法，试验样品中粘土岩试块的颗粒直径20 50mm占25%，粘土岩试块的颗粒直径小于20mm占75%。。所述重塑土室内中型剪切试验方法，试验样品中粘土岩与粉砂岩混合试块的中粘土岩的颗粒直径20 50mm占15%，颗粒直径小于20mm占35%，粉砂岩占重量比为50%。所述重塑土室内中型剪切试验方法，剪切盒容积为316X316X300mm3。
重塑土室内中型剪切试验方法的专用设备，包括反应力支架、剪切盒，所述反力支架提供反力，所述的剪切盒分为上剪切盒和下剪切盒；所述的专用设备测量垂向应力σ的设备包括竖向加压设备和垂向应力测量设备，所述的专用设备测量剪应力τ的设备包括剪力测量设备、横向加压设备和水平位移观测设备。所述重塑土室内中型剪切试验方法的专用设备，竖向加压设备为千斤顶，横向加压设备为千斤顶，垂向应力测量设备为压力表。所述重塑土室内中型剪切试验方法的专用设备，剪力测量设备为测力环，水平位移观测设备为百分表及支座。用经济、合理的方法测定重塑土的抗剪强度指标，为填土工程设计阶段的填料选择、填料技术指标确定、填筑体稳定性计算提供可靠依据。该剪切试验方法方法合理，设备简单，易于操作，用于重塑土的测试和研究可弥补现有试验方法的不足。该试验方法所用的专用设备比较简单，而且也很容易操作，工作量方面也比较小，所以试验费用就显得比较低。该试验方法测试结果比较真实和可靠。
图1实施例中所用的剪切仪结构示意图
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。如图1所示，法向应力也可以叫做垂向应力，这两个名字是相通的。该剪切试验所用的专用设备，包括反力支架、法向应力加压设备、剪应力加压设备、水平位移测量设备、剪切盒、千斤顶、测力环、压力表及百分表等。重塑土室内中型剪切试验方法的专用设备，包括反应力支架、剪切盒，所述反力支架提供反力，所述的剪切盒分为上剪切盒和下剪切盒；所述的专用设备测量垂向应力σ的设备包括竖向加压设备和垂向应力测量设备，所述的专用设备测量剪应力τ的设备包括剪力测量设备、横向加压设备和水平位移观测设备。竖向加压设备为千斤顶，横向加压设备为千斤顶，垂向应力测量设备为压力表。剪力测量设备为测力环，水平位移观测设备为百分表及支座。通过反力支架提供反力，向试体施加一定的法向应力荷载，然后依次施加水平剪应力。试验过程中，由法向应力加压设备向试体施加稳定的法向应力，同时由剪应力加压设备逐级向试体施加水平剪应力，通过测力环、百分表测读水平剪应力、水平位移。直到剪切盒水平位移剧增，试体出现水平最大剪应力后，水平剪应力下降，则认为试体已剪损，该试体的试验结束。每组土需制作4件试体，依次在不同的法向应力下进行室内剪切试验，据各试体的法向应力和最大剪应力用最小二乘法回归分析计算，得到试验地层的C、Φ值。重塑土室内中型剪切试验方法方法合理，设备简单，易于操作，用于重塑土的测试和研究可弥补现有试验方法的不足。重塑土室内中型剪切试验方法过程为先对选用的重塑土进行击实试验，测定重塑土的最大干密度和最优含水率；制作试验样品时，根据工程设计技术要求，对重塑土进行级配、含水量、密实度的指标控制来制作试验样品，将重塑土按控制指标放入剪切盒；每一组需要制作4个试验样
品 ；将配制好的试验样品在剪切盒内用压力机静压成型，压力机静压12个小时；将剪切盒安装在剪切仪上压力机分级施加垂向压力，在试验过程中垂向压力稳定时，压力表的读数作为垂向压力σ，逐级向试验样品施加水平剪应力，直至试验样品出现最大剪应力时，测力环的读数作为剪应力τ ；每一个试验样品重复上述试验方法进行剪切试验；采用每组试验抗剪断峰值对应的垂向应力σ与剪应力τ进行最小二乘法回归分析计算内聚力C值、内摩擦角Φ值。实施例2某基地工程场地剪切试验过程1试验原理按不同物理指标制备好的试样安装在剪切仪上，施加一垂向荷载(即垂向应力)， 然后施加水平推力，将试块剪断，根据垂向应力σ、和剪应力τ求得试样的C、Φ值。2试验设备1)本次室内中型直剪仪由独立的垂向加压系统及水平推力系统组成，剪切盒容积为 316X316X300mm3。2)垂向加压系统由垂向32t压力机提供垂向压力，油压千斤顶、精密压力表显示压力值。3)水平推力系统由螺旋千斤顶，测力环，导轨及滚轴组成水平推力系统。3室内试验1)室内中型剪切试验的地层为粘土岩及砂质粘土岩、粉砂岩及泥质粉砂若。2)试块配料是根据击实试验结果，粘土岩的最大干密度取1. 65g/cm2，最优含水量为20. 0 ；粉砂岩的最大干密度取1. 71g/cm2，最优含水量为14. 6 ；粘土岩与粉砂岩混合料的最大干密度取1. 80g/cm2，最优含水量为14. 8。3)制作试块时，粘土岩试块的颗粒直径20 50mm占25%，颗粒直径小于20mm占 75 % ；粘土岩与粉砂岩混合试块的颗粒直径20 50mm占15 %，颗粒直径小于20mm占35 %， 粉砂岩占重量比的50%。制作好的试块均进行含水量、湿密度测定。4)室内中型剪切试验分为未浸水、浸水状态。5)将配制好的配料装入剪切合内用压力机静压成型，未浸水、浸水状态的试块均
放置一昼夜。6)将剪切合安装在剪切仪上压力机分级施加垂向压力，依次施加水平推力。试验过程中稳定垂向压力，观察记录，水平方面推力方向试块的位移、测力环测微表读数，直到测微表不进或后退或剪切合位移大于1/10剪切合宽度，认为试样已剪损，即可结束试验。7)资料整理分析计算，采用每组试验抗剪断峰值对应的σ (垂向应力)与τ (剪应力)进行最小二乘法回归分析计算C值(内聚力)、Φ值(内摩擦角)。五试验结果汇总1室内中型剪切试验配料的试验结果见下表
权利要求
1.重塑土室内中型剪切试验方法，其特征在于先对选用的重塑土料进行击实试验，测定重塑土的最大干密度和最优含水率；制作试验样品时，根据工程设计技术要求，对重塑土进行级配、含水量、密实度的指标控制来制作试验样品，将重塑土按控制指标放入剪切盒；每一组需要制作4个试验样品；将配制好的试验样品在剪切盒内用压力机静压成型，压力机静压12个小时；将剪切盒安装在剪切仪上压力机分级施加垂向压力，在试验过程中垂向压力稳定时， 压力表的读数作为垂向压力ο，逐级向试验样品施加水平剪应力，直至试验样品出现最大剪应力时，测力环的读数作为剪应力τ ；每一个试验样品重复上述试验方法进行剪切试验；采用每组试验抗剪断峰值对应的垂向应力σ与剪应力τ进行最小二乘法回归分析计算内聚力C值、内摩擦角Φ值。
2.根据权利要求1所述重塑土室内中型剪切试验方法，其特征在于所述的试验样品中粘土岩的最大干密度取1. 65g/cm2，最优含水量为20. 0%。
3.根据权利要求1所述重塑土室内中型剪切试验方法，其特征在于所述的试验样品中粉砂岩的最大干密度取1. 71g/cm2，最优含水量为14. 6%。
4.根据权利要求1所述重塑土室内中型剪切试验方法，其特征在于所述的试验样品中粘土岩和粉砂岩混合料的最大干密度取1. 80g/cm2，最优含水量为14. 8%。
5.根据权利要求1所述重塑土室内中型剪切试验方法，其特征在于所述的试验样品中粘土岩试块的颗粒直径20 50mm占25%，粘土岩试块的颗粒直径小于20mm占75%。。
6.根据权利要求1所述重塑土室内中型剪切试验方法，其特征在于所述的试验样品中粘土岩与粉砂岩混合试块的中粘土岩的颗粒直径20 50mm占15%，颗粒直径小于20mm占 35%，粉砂岩占重量比为50%。
7.根据权利要求1所述重塑土室内中型剪切试验方法，其特征在于所述的剪切盒容积为 316X316X300mm3。
8.重塑土室内中型剪切试验方法的专用设备，包括反应力支架、剪切盒，所述反力支架提供反力，所述的剪切盒分为上剪切盒和下剪切盒；其特征在于所述的专用设备测量垂向应力σ的设备包括竖向加压设备和垂向应力测量设备，所述的专用设备测量剪应力τ的设备包括剪力测量设备、横向加压设备和水平位移观测设备。
9.根据权利要求8所述重塑土室内中型剪切试验方法的专用设备，其特征在于所述的竖向加压设备为千斤顶，横向加压设备为千斤顶，垂向应力测量设备为压力表。
10.根据权利要求8所述重塑土室内中型剪切试验方法的专用设备，其特征在所述剪力测量设备为测力环，水平位移观测设备为百分表及支座。
全文摘要
重塑土室内中型剪切试验方法及其专用设备。本发明涉及到土工试验方面的技术领域，公开了剪切试验方法先对选用的重塑土进行击实试验，测定重塑土的最大干密度和最优含水率；将配制好的试验样品在剪切盒内用压力机静压成型，压力机静压12个小时；测量出垂向压力σ，测量出剪应力τ；每一个试验样品重复上述试验方法进行剪切试验；采用每组试验抗剪断峰值对应的垂向应力σ与剪应力τ进行最小二乘法回归分析计算内聚力C值、内摩擦角φ值。该试验方法工作量小，费用低，试验结果可靠真实，试验的数据精度比较高。
文档编号G01N1/24GK102200496SQ20101013204
公开日2011年9月28日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者丁茂斌, 刘文连, 张晓玲, 李小勇, 杜力立, 王玉田, 罗辉才, 谢培伦, 郑柱坚, 钱小波, 高祖有 申请人:中国有色金属工业昆明勘察设计研究院