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亚洲必赢国际437app 原位测试
原位测试
用对钻孔剪切仪,获取土体的抗剪强度参数
发布时间:2023-06-16 浏览次数:17313 来源:亚洲必赢国际437app

亚洲必赢国际437app联合广东省内的勘察企业、科研单位、高校在广州南沙工地进行了一次钻孔剪切试验。采用法国Apageo公司研发的Phicometer型原位钻孔剪切仪。

当天进行了两次钻孔剪切试验,试验流程均正确无误。从试验取得的数据来看,成功测得了土体的抗剪强度参数,试验圆满成功。


1 试验原理

钻孔剪切试验是将一个带有水平环形钢齿的探头,放置在一个直径63mm的钻孔中。通过膨胀探头,施加径向的压力σ,水平钢齿就会插入到孔壁的岩土体中。钻孔剪切试验的基本原理如下图2所示。


2 钻孔剪切试验基本原理

径向压力作用的表面积为S:

S=πdl

其中,d=钢齿的直径,l=钢齿范围的长度。

保持径向压力不变,向上拉起探头,对孔壁岩土体进行剪切,拉力为T,从而可以计算出土体的抗剪强度:


如此这样,每一步加载都能计算出一对(σ i  , τ i )值。通过将这些成对的值描绘到坐标轴中可以拟合得到一条直线,可以通过这条直线得到剪切参数c和ϕ值,这个与库仑包络的粘聚力和摩擦角相符。得到的原位剪切参数称为粘聚力ci和摩擦角ϕi,它们只是过渡值,可以通过这两个值导出常用的抗剪强度参数值。


2 试验装置

钻孔剪切仪包含以下四个部分:探头、钻具、地面设备、辅助工具(如图3所示)。


图3 钻孔剪切仪试验装置


探头

头由一个单一的可膨胀的元件组成,内部有一个特殊的开缝的管,这个特殊的开缝管由以下几部分组成:

①中心区域由1个坚硬的壳组成,这个硬壳上装有水平的齿,这个是主要的测量装置。

②两个外部区域由几个薄的长条组成,薄条像弹簧一样工作。

钻具

钻具是由直径32mm的钻机杆组成的,最顶端的那根钻孔调节杆必须整个长度布满螺纹。一套标准的顶端钻孔调节杆至少由以下3种规格组成:

①1×0.4m长杆;

②1×0.8m长杆;

③1×1.2m长杆。

地面设备

地面设备包括:

①拉力系统。由千斤顶提供拉力,通过拉力表测得拉力值。

②压力-体积控制单元。通过压力-体积控制单元控制探头的压力和膨胀量。

③垂直方向变形测量系统。通过千分表测量垂直位移。

辅助工具

辅助工具包含游标卡尺、手动真空泵等。

图4 探头安装在钻孔中等待开始试验

3 试验过程

采用Phicometer型原位钻孔剪切仪进行试验。

钻孔

直径为63mm,钻孔深度约2米。

探头标定

连接好仪器后,在空气中对探头逐级加压,使探头膨胀,用游标卡尺记录每一级体积下,探头的直径和压力,记录标定数据。

放入孔中

将探头放入孔中,拉力测量装置、千分表、秒表等归零。

加压

加压,使钢齿与土体接触,记录数据。最大压力不超过6bar。

减小压力

减小压力。将压力减小到2bar,作为第一级压力。

开始剪切

开始剪切。操作者1负责缓慢提升千斤顶进行剪切,操作者2负责控制压力,并且读取拉力,记录数据。

4 数据处理

修正探头标定数据、绘制标定曲线,处理试验数据并绘制正应力剪应力关系曲线。


修正探头标定数据并绘制标定曲线

试验数据处理及并绘制正应力剪应力关系曲线

根据实测数据拟合的直线,可知:

Tan(φ)=0.1546,φ=8.8°;c=26.678kPa。即内摩擦角8.8°,粘聚力26.678kPa。


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