DZ∕T 0276.28-2015 巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)規(guī)程 第28部分：巖體強(qiáng)度試驗(yàn)（直剪試驗(yàn)）（正式版）

中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)規(guī)程第28部分：巖體強(qiáng)度試驗(yàn)(直剪試驗(yàn))中華人民共和國國土資源部發(fā)布IDZ/T0276《巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)規(guī)程》分為31個(gè)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(yàn)；——第3部分：巖石顆粒密度試驗(yàn)；——第4部分：巖石密度試驗(yàn)；——第5部分：巖石吸水性試驗(yàn)；——第6部分：巖石硬度試驗(yàn)；——第7部分：巖石光澤度試驗(yàn)；——第8部分：巖石抗凍試驗(yàn)；——第9部分：巖石耐崩解試驗(yàn)；——第10部分：巖石膨脹性試驗(yàn)；——第11部分：巖石溶蝕試驗(yàn)；——第12部分：巖石耐酸度與耐堿度試驗(yàn)；—第13部分：巖石比熱試驗(yàn)；——第14部分：巖石熱導(dǎo)率試驗(yàn)；——第15部分：巖石擊穿電壓和擊穿強(qiáng)度試驗(yàn)；——第16部分：巖石體積電阻率和表面電阻率試驗(yàn)；——第17部分：巖石放射性比活度試驗(yàn)；——第18部分：巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；——第20部分：巖石三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)；——第21部分：巖石抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)；——第22部分：巖石抗折強(qiáng)度試驗(yàn)；——第23部分：巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)；——第24部分：巖石聲波速度測(cè)試； ——第27部分：巖體變形試驗(yàn)(鉆孔變形法);——第28部分：巖體強(qiáng)度試驗(yàn)(直剪試驗(yàn));——第29部分：巖體強(qiáng)度試驗(yàn)(承壓板法);——第30部分：巖體錨桿荷載試驗(yàn)； 第31部分；巖體聲波速度測(cè)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(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC93)歸口。1巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)規(guī)程第28部分：巖體強(qiáng)度試驗(yàn)(直剪試驗(yàn))DZ/T0276的本部分規(guī)定了直剪法測(cè)定巖體強(qiáng)度。本部分適用于巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)中的巖體強(qiáng)度試驗(yàn)。2原理將同一類型巖體的一組試體，在不同法向荷載下進(jìn)行剪切直至破壞，得到巖體的抗剪強(qiáng)度，按照巖體結(jié)構(gòu)面的庫侖表達(dá)式確定相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。直剪法可分為平推法直剪試驗(yàn)和斜推法直剪試驗(yàn)。3基本要求3.1每組試驗(yàn)試體的數(shù)量，不宜少于5個(gè)。3.2試驗(yàn)地段的開挖，應(yīng)減少對(duì)巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生擾動(dòng)和破壞。3.3試體應(yīng)在預(yù)定的試驗(yàn)部位加工成方形。加工要求如下：a)對(duì)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(yàn)中推力方向應(yīng)平行于剪切面的預(yù)定方向。試體周圍巖面宜修鑿平整，對(duì)裂隙巖體、軟弱巖體或結(jié)構(gòu)面試件應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土保護(hù)罩，罩底預(yù)留0.5cm～2cm的剪切縫。b)對(duì)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(zhì)或鋼筋混凝土變角塊，其受剪面積和高度的相關(guān)要求同平推法試體。c)試體應(yīng)選用合適的尺寸，對(duì)于完整堅(jiān)硬巖體，試體規(guī)格為50cm×50cm×50cm;對(duì)于非完整堅(jiān)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(hù)套的試體，保護(hù)套底部應(yīng)達(dá)到預(yù)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(jìn)行剪切。3.6地質(zhì)描述應(yīng)包括下列內(nèi)容：a)試驗(yàn)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(jié)構(gòu)構(gòu)造及主要礦物成分。c)巖體結(jié)構(gòu)面的類型、產(chǎn)狀、寬度、連續(xù)性、延伸性、密度、充填物性質(zhì)以及與受力方向的關(guān)系等。d)試驗(yàn)段巖體完整程度、風(fēng)化程度及地下水情況。e)試驗(yàn)地段工程地質(zhì)素描圖、試體展示圖或者照片。4主要儀器設(shè)備及其安裝4.1主要儀器設(shè)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(yīng)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(cè)表支架。4.1.11磁性表座。4.1.12位移測(cè)表：分辨率應(yīng)優(yōu)于或等于0.01mm4.2設(shè)備安裝4.2.1安裝順序安裝時(shí)，應(yīng)按照先安裝法向荷載系統(tǒng)，后安裝剪切荷載系統(tǒng)及測(cè)量系統(tǒng)的順序進(jìn)行。斜推法試驗(yàn)中，剪切荷載和法同荷載合力的作用點(diǎn)應(yīng)通過預(yù)定剪切面的中心，并通過預(yù)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(yàn)示意圖4.2.2法向荷載系統(tǒng)的安裝4.2.2.1應(yīng)保證法向荷載系統(tǒng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。當(dāng)剪切面為傾斜時(shí)，應(yīng)對(duì)法向荷載系統(tǒng)加以支撐。34.2.2.2為適應(yīng)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(yīng)起動(dòng)部分行程。4.2.2.3在試體頂部鋪設(shè)一層水泥砂漿，放上墊板，輕擊墊板，使墊板平行預(yù)定剪切面。試體頂部也可鋪設(shè)橡皮板或細(xì)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(chǎng)地或無法利用洞室頂板作為反力部位時(shí)，可采用堆載或地錨承載反力。當(dāng)法向荷載較小時(shí)，也可采用壓重法。4.2.2.5應(yīng)使整個(gè)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(yù)定剪切面。垂直荷載的合力應(yīng)通過預(yù)定剪切面中心。4.2.2.6安裝完畢后，可起動(dòng)千斤頂稍加壓力，使整個(gè)系統(tǒng)結(jié)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(yù)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(yīng)使剪切方向與預(yù)定的推力方向一致，其投影應(yīng)通過預(yù)定剪切面中心。平推法剪切荷載作用軸線應(yīng)平行預(yù)定剪切面看力點(diǎn)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(yīng)按預(yù)定的角度安裹，剪切荷載和法向荷載合力的作用點(diǎn)應(yīng)在預(yù)定剪切面的中心。4.2.4量測(cè)素統(tǒng)的安裝4.2.4.1安展測(cè)表支架，支架的支點(diǎn)應(yīng)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(cè)表。在試體的對(duì)稱部位，分別安裝剪切位移和法向位移測(cè)表，每種測(cè)表數(shù)量不宜少于2只，量測(cè)試體的絕對(duì)位移。4.2.4.3必要時(shí)可在試體與基巖表面之間，布置量測(cè)試體相對(duì)位移的測(cè)表5現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)5.1每個(gè)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(jí)～5級(jí)),其最大法向應(yīng)力不宜小于預(yù)定法向應(yīng)力。5.2當(dāng)采用斜推法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)前，用式(1)估計(jì)試體剪切破壞時(shí)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(yīng)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(gè)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(dāng)連續(xù)兩次讀數(shù)之差不超過0.01mm時(shí)，即認(rèn)為穩(wěn)定，可施加剪切荷載。5.4剪切荷載按預(yù)估最大剪切荷載分8級(jí)～12級(jí)施加，每隔5min加荷1次，加荷前后均應(yīng)測(cè)讀各測(cè)表讀數(shù)。5.5在剪切過程中，應(yīng)使法向荷載始終保持為常數(shù)。在分級(jí)施加斜向荷載時(shí)，為保持剪切面上的正應(yīng)力始終為一常數(shù)，應(yīng)在施加分級(jí)斜向荷載的同時(shí)，同步降低垂直荷載值，且荷載值不應(yīng)小于pmi,該定值4DZ/T0276.28—20 (2) (3) (4) (5) (6)的峰值抗剪強(qiáng)度和殘余抗剪強(qiáng)度(如圖2所示)。5圖2不同正壓力下的剪切應(yīng)力6.3繪制峰值抗剪強(qiáng)