[发明专利]一种用室内试验模拟原位试验的粗粒土直接剪切试验方法

说明书

本发明公开了一种用室内试验模拟原位试验的粗粒土直接剪切试验方法，将含巨粒土的巨粒组级配压缩至60mm≥d＞40mm粒组内，得出制样级配，根据制样级配以及试验指定的含水率、压实度，采用规程规定粗颗粒土直接剪切试验获取测值，通过图解法求剪切强度凝聚力和摩擦系数，再分别以优定斜率拟合法和优定截距拟合法获得两组新的直接剪切强度参数，碾压体处在不同的正应力范围时，以新的强度参数计算出的剪应力数值较低的作为该碾压体直接剪切强度参数。本发明维持d≤40mm各粒组的质量百分含量不变，最大程度模拟粗粒土填筑体的实际填筑状态，可进行饱和状态直剪试验，并兼顾经验与试验测值，所得参数更具代表性和科学性。

技术领域

本发明涉及属于水利工程检测领域，尤其是一种用室内试验模拟原位试验的粗粒土直接剪切试验方法，适用于当粗粒组岩性不一且不具备原位试验条件时，用室内粗粒土试验模拟含巨粒土原位直接剪切试验。

背景技术

目前，一般通过原位试验或粗颗粒土直接剪切试验，来获取含巨粒土碾压填筑体的直接剪切强度参数，即摩擦系数和凝聚力。原位试验不仅周期长、成本大，而且难以实现饱和状态。室内粗粒土直接剪切试验，水利规程规定的试验方法是：根据含巨粒土实际级配曲线，按照各粒组的质量百分含量，将巨粒(d＞60mm)各粒组的总含量，分配到60mm≥d＞5mm各粒组含量上，计算出制样级配，并据此制备试样；每组试验需5块剪切试样，测得各试样剪切破坏时的峰值剪应力和正应力，并采用最小二乘法拟合或图解法，计算分析出该含巨粒土碾压体的直接剪切强度参数试验值，即凝聚力和摩擦系数。

上述规程方法存在明显缺陷：其一，含巨粒土中，巨粒组与粗粒组中粗砾(60mm≥d＞20mm)岩性较一致，而与细砾(20mm≥d＞2mm)的岩性不同，且规程方法提高了细砾组比重，而细砾组的岩性与含量是粗颗粒土直接剪切强度主要影响因素；其二，最小二乘法仅依靠试验测值计算剪切强度参数，而图解法更偏重于经验，主观因素较大。因此，规程规定的粗颗粒土直接剪切试验难以模拟现场原位试验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用室内试验模拟原位试验的粗粒土直接剪切试验方法，在保持d≤40mm各粒组的岩性与含量不变的情况下，模拟含巨粒土原位直接剪切试验，试验测值与经验并重，模拟获取含巨粒土碾压体原位直接剪切强度参数试验值。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用室内试验模拟原位试验的粗粒土直接剪切试验方法，包括以下具体步骤：

步骤1，根据待测含巨粒土的实际级配，将d＞60mm的巨粒组的总质量百分含量，与粗粒组中60mm≥d＞40mm粒组的百分含量相加，并保持d≤40mm 各粒组级配不变，计算出试验的制样级配；

步骤2，根据试验的制样级配配制试料，按照工程设计工况指定的含水率和压实度，采用水利规程粗颗粒土直接剪切试验方法进行试验，获取不同正应力下各试件剪切破坏时的剪应力试验测值；

步骤3，采用水利规程粗颗粒土直接剪切试验数据整理方法的图解法，以正应力为x轴、以剪应力为y轴，建立平面直角坐标系，绘制各试件正应力与剪应力数据点的散点图后，绘制第一条正应力与剪应力关系直线，得出图解法凝聚力和摩擦系数；

步骤4，分别以图解法得出的凝聚力和摩擦系数，以各试件剪应力数值离差平方和最小的原则，采用步骤3图解法所得的凝聚力数值作为截距值，以各试件剪应力数值离差平方和最小的原则，拟合计算出斜率值，即摩擦系数；采用步骤3图解法所得的摩擦系数数值作为斜率值，以各试件剪应力数值离差平方和最小的原则，拟合计算出截距值，即凝聚力；

步骤5，在步骤3所述平面直角坐标系中，以图解法得出的凝聚力为截距，以步骤4拟合计算出的摩擦系数为斜率，绘制第二条正应力与剪应力关系直线；在步骤3所述平面直角坐标系中，以图解法得出的摩擦系数为斜率，以步骤4拟合计算出的凝聚力为截距，绘制第三条正应力与剪应力关系直线；