43 原位直剪试验
43.1 一 般 规 定
43.1.1 本试验方法可分为岩土体法向应力作用下沿剪切面剪切破坏的抗剪断试验，岩土体剪断后沿剪切面继续剪切的抗剪试验 (摩擦试验),法向应力为零时岩体剪切的抗剪试验。
43.1.2 原位直剪试验可在试洞、试坑、探槽或大口径钻孔内进行。当剪切面水平或接近于水平时，可采用平推法或斜推法；当剪切面较陡时，可采用契形体法。
43.2 仪 器 设 备
一
43.2.1 本试验所用的主要仪器设备应由垂直加荷装置、水平推 力(拉力)装置、剪切盒、水平及垂直位移计组成。
43.2.2 本试验所用的仪器设备应符合下列规定：
1 附压力表的千斤顶4个～6个，出力150kN～200kN; 压力表为1.5级。经称量的加重物若干块；
2 拉力计：量程为0kN～100kN,最大允许差值为1.0%F.S;
3 百分表：2个～4个，量程10mm～25mm,分度值0.01mm;
4 牵引及导向设备：钢丝绳、滑轮、三脚架、锚座等；
5 其他设备：加荷台、起重葫芦、秒表、土锚、工字梁、槽钢、垫块、滚珠轴承、链条钳。
43.3 操 作 步 骤
43.3.1 同一组试验体的土性应基本相同，受力状态应与土体在 工程中的受力状态相近。
43.3.2 开挖试坑时，应避免对试体的扰动，尽量保持土体结构及含水率不产生显著变化。在地下水位以下进行试验时，应避免水 压力及渗流对试体的影响。
43.3.3 每组试验土体不宜少于3个。剪切面积不宜小于0.3m², 高度不宜小于20cm 或宜为最大土粒粒径的4倍～8倍，剪切面开缝 应为最小粒径的1/3～1/4。
43.3.4 将修整好的试体在顶面放上盖板，周边套上剪切盒，剪切 盒与试样间的间隙应用膨胀快凝水泥砂浆填充。剪切盒底边应在 剪切面以上留适当的间隙。
43.3.5 施加的法向压力、剪切压力应位于剪切面、剪切缝的中 心，或使法向压力与剪切压力的合力通过剪切面的中心，并保持法 向压力不变。
43.3.6 最大的法向压力应大于设计荷载，并按等量分成4个～5 个压力进行试验。法向压力施加方法如下：
1 当采用重物加荷时，可先在土试体上搁置加荷平台，均匀地逐渐加上重物。应避免加荷时发生偏心现象；
2 当采用千斤顶加荷时，安装好反力装置，按顺序装上千 斤顶和滚轮及滑轨，必须保证试验全过程中作用力位于试体的中心。
43.3.7 施加法向压力后，让土体在此压力下进行压缩，并用百分 表量测法向变形量。当法向变形量每小时小于0.01mm 时，即达到相对稳定后，架设测试剪向位移的百分表即可开始剪切。
43.3.8 剪切时，施加剪应力的速率应适当选择。施加每级剪 切压力可按预估最大压力的8%～10%分级等量施加，或按法向 压力的5%～10%分级等量施加，一般每隔30s 施加 一 级剪切荷载。
43.3.9 在施加每一级剪应力时，均应测记剪切力和土试块的剪 向位移量及法向位移量。位移量应在加下一级剪应力前测试。同 时观察周围土的变形现象，当剪切变形急剧增长或剪切变形量达 试体尺寸的1/10时，即认为土体已经破坏，可停止试验。
43.3.10 试验停止后，掀开剪切盒及试样土块，记录剪切面的形 态、土体的结构特征或软弱面的发育特点，并进行素描或照相。
43.3.11 按本标准上述规定，测定不同垂直压力下试块的抗剪强度。
43.3.12 当需要时可沿剪切面继续进行摩擦试验。
43.4 计算、制图和记录
43.4.1 作用于试块上的法向应力σ计算应符合下列规定：
1 采用重物加载法应按下式计算：
(43.4.1-1)
式中：σ——作用于试块上的法向压力(kPa);
W——作用于加荷台上的轴向总荷载(N);
A0——试体或混凝土试块的面积(cm²)。
2 采用千斤顶法加载法应按下式计算：
(43.4.1-2)
式中：p—— 单位压力，即垂直千斤顶上压力表的读数(kPa);
ah—一千斤顶活塞面积(cm²)。
43.4.2 土体的剪应力 r 或抗滑强度S 应按下式计算：
(43.4.2)
式中：FH—— 试体或地基土破坏时的剪切力(当采用滑轮组加荷时，根据滑轮组合计算求得，当用千斤顶加载时，则 为水平千斤顶上压力表的读数乘千斤顶活塞面积) (kN);
A——土试体(混凝土试块)的面积(cm²)。
43.4.3 绘制剪应力与剪切位移曲线(图43.4.3),应按现行国家 标准《岩土工程勘察规范》GB 50021 的规定，确定比例强度 τe、屈服强度τp和峰值强度 τf。
图43.4.3 剪应力与剪切位移曲线
43.4.4 根据不同垂直压力的试验，以抗剪强度(一般为峰值强 度)为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力关系 曲线(图43.4.4),确定相应的强度参数c、φ。
图43.4.4 抗剪强度与垂直压力关系曲线
43.4.5 原位直剪试验的记录格式应符合本标准附录 D 表 D.75 的规定。
