现场直剪剪切试验与岩体原位应力测试

原位测试（GB 50021-2009）原位测试：在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。

原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。

适用条件：1. 当原位测试比较简单，而室内试验条件与工程实际相差较大时。

2. 当基础的受力状态比较复杂，计算不准确而又无成熟经验，或整体基础的原位真型试验比较简单。

3. 重要工程必须进行必要的原位试验。

优点：可以测定难于取得不扰动土样的有关工程力学性质；可避免取样过程中应力释放的影响；影响范围大，代表性强。

缺点：各种原位测试有其适用条件；有些理论往往建立在统计经验的关系上等。

影响原位测试成果的因素较为复杂,使得对测定值的准确判定造成一定的困难.软土原位测试的一般规定第1条软土地区工程地质勘察应增加原位测试工作量，其布置应与钻探、室内试验的配合和对比，以提高勘察质量。

原位测试成果的使用应考虑地区性和经验性。

第2条原位测试一般包括静力触探试验、十字板剪切试验，标准贯入试验、旁压试验、载荷试验及波速试验等。

选用原位测试方法应以土层情况、设计参数的要求以及建筑物等级等因素确定。

第3条采用静力触探方法评价土的强度和变形指标时，应结合本地区经验取值。

应用静力触探曲线分层时，应综合考虑土的类别，成因和地下水条件等因素。

第4条十字板剪切试验适用于测定软土的抗剪强度。

对重荷载的大型建筑，应测定其残余强度并计算其灵敏度。

第5条标准贯入试验可用于评价土的均匀性和定性地划分不同性质的土层，以及软土中夹砂层的密实度和承载力。

第6条旁压试验宜采用自钻式旁压仪。

依据仪器设备和土质条件，选择适当的钻头、转速、进速、泥浆压力和流量、刃口的距离等以确定最佳自钻方式。

第7条用载荷试验确定地基承载力时，承压板面积不宜小于5000。

承载力基本值的选用，应根据压力和沉降、沉降与时间关系曲线的特征，结合地区经验取值。

岩土工程原位测试岩土工程原位测试是岩土工程领域中常用的一种测试方法，主要用于研究土体和岩石的力学性质，包括密度、强度、变形等方面。

原位测试可分为静态和动态两种，常用的测试方法包括压缩试验、剪切试验、钻孔取心和动力触探等。

1. 压缩试验压缩试验是岩土工程中最常用的一种试验方法，主要用于研究土体和岩石在静态荷载作用下的应变和应力关系，以及其力学性质。

压缩试验一般采用圆柱形或立方体样品，常见的试验设备包括固定底板试验机和振动底板试验机两种。

固定底板试验机的测试原理是将试样放在机器的底板上，通过上下移动试验头，施加垂直向下的载荷，以产生压缩变形。

振动底板试验机是一种新型试验方法，通过在底板上施加振动载荷以促进试样的变形。

2. 剪切试验剪切试验主要用于研究土体和岩石的剪切性能，可分为单轴剪切试验和三轴剪切试验两种。

单轴剪切试验是将试样置于试验机的水平底板上，施加垂直向下的压力，同时在试样的表面产生水平力，使试样进行剪切。

三轴剪切试验是利用三个气室将试样完全包裹，分别施加三个方向的应力，以研究土体和岩石在三个方向上的切向应力和法向应力。

3. 钻孔取心钻孔取心试验是一种非破坏性的试验，主要用于评估岩土中存在的裂隙、结构和岩石类型。

在取样过程中需要特别注意制取的样品应具有代表性，应取样选择典型的岩土层位。

在岩石钻探中，常使用的钻探机械有手动旋转式钻机、电机转向钻机和系统化泥浆钻机。

对于深层地层和硬质岩体，通常使用钻探机械逐层取心，以便对结构和裂隙进行详细的剖分。

4. 动力触探动力触探试验是一种快速、简单且准确的测试方法，可以在不破坏土体的情况下测定岩土体的强度。

试验的原理是将一定质量的重锤从一定高度自由落下，击打位于土层内部的钻杆顶端，并测定沉击钻杆的下沉度以及反弹度，从而评估土层的类型和压缩性质。

动力触探试验设备通常由锤头、钻杆、压力计和数据采集器组成。

触探数据经过处理后，可以用于制作地下剖面图，为地勘、基础工程和岩土工程提供可靠的数据支持。

岩土工程原位测试方法概括与分析及其应用做一细化并提出合理化建议，具有较强的理论性和实用性。

关键词】岩土工程；原位测试；试验方法正文1、原位测试方法分类所谓的原位测试法就是在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构，天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。

原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体原位应力测试、岩土波速测试等。

1.1 静力触探静力触探测试简称静探（CPT：static cone penetration test），是把一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压人土中，并测定探头阻力等的一种测试方法，实际上是一种准静力触探试验。

试验是用机械装置把带有双层管的圆锥形探头压人土中，在地面上用压力表分别量测套筒侧壁与周围土层间的摩阻力（fs）和探头锥尖贯入土层时所受的阻力（qc）。

1.2动力触探圆锥动力触探试验习惯上称为动力触探试验（DPT：dynamic penetration test）或简称动探，它是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥形探头打入土中，根据每打入土中一定深度的锤击数（或贯入能量）来判定土的物理力学特性和相关参数的一种原位测试方法。

1.3标准贯入试验标准贯入试验（SPT：standard penetration test）标准贯入试验习惯上简称为标贯。

它使用SPT锤将钻杆底部的对开管式贯入器打入钻孔孔底的土中，取得土样。

贯入300mm（1英尺）所需要的锤击数称为N值，其与土体强度有关。

1.4十字板剪切试验野外十字板剪切试验（FVST：Field Vane Shear Test）习惯上称为十字板剪切试验，是用插入软黏土中的十字板头，以一定得速率旋转，测出土的抵抗力矩，换算地基土不排水抗剪强度的现场试验。

1.5旁压试验旁压试验（LLT：Lateral Loading Test）是将圆柱形旁压器竖直放入土中，通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压膜将压力传给周围的土体（岩体），使土体（岩体）产生变形直至破坏，通过量测施加的压力和土变形之间的关系，即可得到地基土在水平方向的应力应变关系。

公路⼯程标准体系结构2021年05月23日发布的公路工程地质原位测试规程(JTG 3223 2021），作为公路工程行业标准，自2021年09月01日起施行。

属于公路工程标准体系的“建设”板块“勘测”模块。

公路工程标准体系由总体、通用、公路建设、公路管理、公路养护、公路运营六个板块构成，包含255个标准。

一、总体板块总体板块是公路工程标准体系、标准管理及标准编制的总体要求，明确公路工程标准的定位，是公路工程标准管理及编写应执行的规定和要求。

包含6个标准。

二、通用板块通用板块是公路建设、管理、养护、运营所遵循的基本要求，明确公路建设、公路管理、公路养护和公路运营四个板块的共性功能、指标及相互关系， 共40个标准，包含基础模块(12个标准)、安全模块(15个标准)、绿色模块(6个标准)、智慧模块(7个标准)。

三、公路建设板块公路建设板块是实施公路新建和改扩建工程所遵循的技术和管理要求，共135个标准，项目管理模块(1个标准)、勘测模块(10个标准)、设计模块(78个标准)、通用图模块(3个标准)、试验模块(9个标准)、检测模块(4个标准)、施工模块(20个标准)、监理模块(1个标准)、造价模块(9个标准)。

四、公路管理公路管理板块是公路管理和运政执法所遵循的技术和管理要求，共4个标准，站所模块(1个标准)、信息系统模块(2个标准)、执法模块(2个标准)。

五、公路养护公路养护板块是公路既有基础设施维护所遵循的技术和管理要求，共47个标准，综合模块(16个标准)、检测评价模块(12个标准)、养护决策模块(1个标准)、养护设计模块(4个标准)、养护施工模块(8个标准)、养护施工模块(6个标准)。

六、公路运营板块公路运营板块是公路运营、出行服务和智能化所遵循的技术、管理和服务要求，共17个标准，运营监测模块(6个标准)、出行服务模块(3个标准)、收费服务模块(4个标准)、应急处置模块(2个标准)、车路协同模块(1个标准)、造价模块(1个标准)。

10种地基承载力检测方法地基承载力（Subgrade Bearing Capacity）地基土单位面积上随荷载增加所发挥的承载潜力，常用单位kPa，是评价地基稳定性的综合性用词。

应该指出，地基承载力是针对地基基础设计提出的为方便评价地基强度和稳定的实用性专业术语，不是土的基本性质指标。

土的抗剪强度理论是研究和确定地基承载力的理论基础。

在荷载作用下，地基要产生变形。

随着荷载的增大，地基变形逐渐增大，初始阶段地基土中应力处在弹性平衡状态，具有安全承载能力。

当荷载增大到地基中开始出现某点或小区域内各点在其某一方向平面上的剪应力达到土的抗剪强度极限时，该点或小区域内各点就发生剪切破坏而处在极限平衡状态，土中应力将发生重分布。

这种小范围的剪切破坏区，称为塑性区（Plastic Zone）。

地基小范围的极限平衡状态大都可以恢复到弹性平衡状态，地基尚能趋于稳定，仍具有安全的承载能力。

但此时地基变形稍大，必须验算变形的计算值不允许超过允许值。

当荷载继续增大，地基出现较大范围的塑性区时，将显示地基承载力不足而失去稳定。

此时地基达到极限承载力。

01、平板荷载试验适用于各类土、软质岩和风化岩体。

平板荷载试验是一项使用最早、应用最广泛的原位试验方法，该试验是在一定尺寸的刚性承压板上分级施加荷载，观测各级荷载作用下天然地基土随压力而变形的原位试验，它可用于：根据荷载-沉降关系线(曲线)确定地基的承载力；设计土的变形模量；估算土的不排水抗剪强度及极限填土高度。

02、螺旋板荷载试验适用于软土、一般粘性土、粉土及砂类土。

螺旋板载荷试验(SPLT)是将一螺旋形的承压板用人力或机械旋入地面以下的预定深度，通过传力杆向螺旋形承压板施加压力，测定承压板的下沉量。

03、标准贯入试验适用于一般粘性土、粉土及砂类土。

标准贯入试验（standard penetration test，SPT）是动力触探的一种，是在现场测定砂或粘性土的地基承载力的一种方法。

岩体双千斤法顶直剪验指导书一试验目的本试验的目的是通过岩体直剪试验确定岩体的抗剪强度参数（内聚力c、内摩擦角υ）和剪切刚度系数。

测定岩体抗剪强度参数和剪切刚度系数有室内测试和原位测试两种方法，在室内试验中，岩体样本尽管可以通过努力把取样扰动和切样扰动降低到最小限度,但是试样从地层深部取出时因应力释放而引起的扰动是无法避免的，而且精细的取样和试验技术现在还难以普遍推广应用。

而原位直剪试验试体比室内试样大，能包含岩体宏观结构的变化，而且岩体结构没有受到扰动破坏，试验条件接近工程实际情况。

而且原位测试是在原位应力条件下进行实验，不用取样，避免或减轻了对岩样的扰动程度，测定岩体的范围大，能反映微观、宏观结构对岩性的影响，比室内岩块试验更符合实际情况。

二试验原理现场直接剪切试验原理与室内直剪试验原理相同，由于试验尺寸大且在现场进行，能把岩体的非均质性及软弱结构面对抗剪强度的影响更真实地反映出来。

根据库伦破坏准则，有ϕτt a nσ=c+f（2-1）式中，τf——剪切破坏面上的剪应力（kPa），即岩土体的抗剪强度；σ——破坏面上的法向应力（kPa）；c——岩土体的粘聚力（kPa）；υ——岩土体的内摩擦角（°）；依据所测得的τf可推求出相应的c、υ值。

岩体抗剪强度试验在现场可以有各种不同的布置方案，但就剪切荷载施加的方式只有两种，因此，按剪切荷载施加的不同方式，分为两种试验方法：即平推法试验和斜推法试验。

采用平推法和斜推法时，由于剪切应力方向不一样，因此所采用的计算公式也有所不同。

图2.1 平推法与斜推法示意图平推法试验按下面公式计算各法向荷载下的法向应力和剪切应力：σ=P/F （2-2）τ=Q/F （2-3）式中：σ——剪切面上的法向应力，Mpa;τ——剪切面上的剪切应力，Mpa;P——剪切面上的总法向荷载，N;Q——剪切面上的总剪切荷载，N;F——剪切面面积，mm2斜推法试验按下面公式计算法向应力和剪切应力：σ＝P/F＋Qsinα/F （2-4）τ= Qcosα/F （2-5）式中：Q——作用于剪切面上的总斜向荷载，N;α——斜向荷载方向与剪切面之间的夹角;其他符号含义同上文。

岩土工程地质勘察中的原位测试技术摘要：本文将对岩土工程中地质勘察中原位测试技术的应用进行探讨，以期对业内人士有一定借鉴意义。

关键词：岩土工程；地质勘察；原位测试；技术一、原位测试技术基本内涵对于原位测试技术的理解，就是在土层原来所处的位置上，对土的工程力学性质指标进行测量，这种技术是在土体天然结构、天然含水量以及天然应力的状态不改变的情况下测量的一种技术。

通过这种测试技术，可以让测试人员从封闭性测试样品中得到更准确的信息。

在降低操作难度的同时，还能够提高测试的精准性，而且还能够实现连续测试。

在实际中，如果岩土工程规模比较大，并且在时间上比较赶，这时就可以利用这种技术来进行测量。

二、原位测试技术在岩土工程地质勘察中应用的优劣势1.优势在岩土工程地质勘察工作中，原位测试技术的应用主要表现出以下四个方面的优势。

（1）原位测试技术省去了采样环节，可以直接在工程现场进行，待测样本受到的干扰降到了最低。

（2）原位检测技术可以直接在工程现场进行，所以与试验室检测相比，其能够获取的样本更大，对于岩土性质与岩土结构的反映将会更加全面。

（3）原位测试技术的应用可以实现多个待测对象的连续性试验，进而对岩土体剖面和物力性能进行如实的反映。

（4）原位测试技术的发展速度非常快，尤其是静力触探车的出现，使得原位测试技术表现出了快速、经济的特点。

2.劣势原位测试技术在岩土工程地质勘察中的应用，也存在着以下三大劣势。

（1）与之相关的应力条件异常复杂，尤其是特定参数，很难通过某种方式进行确定。

所以在选择模型的时候，就只能大量的简化。

简化过度就会对岩土土体的测试结果准确性产生影响。

（2）在岩土荷重发生变化的时候，其相应的参数也会发生变化，但是，原位测试技术却无法对这种变化进行预测。

（3）原位测试技术的应用需要花费较多的时间，其相应的测试成本需求也较大。

所以在工程成本的限制下，试压次数并不多，能够获得的参数数量也十分有限。

这样一来，后续的分析工作也受到了严重的影响。

岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析摘要：传统的岩土工程地质勘察，通常采取从现场采样再到实验室勘察的方法，与此相比，原位测试具有方便快捷、可在原始岩土部位开展对应的检查工作，具有较高的工作效率和较好地规避环境因素的影响。

目前，原位测试技术在岩土工程地质勘察中得到了长足的发展，并得到了越来越多的应用，从而有力地推动了岩土工程的发展。

文章就原位测试技术在岩土工程勘察中的应用作一简要介绍，为今后的工作提供借鉴。

关键词：岩土工程；地质勘察；原位测试技术1.岩土工程地质勘察中原位测试技术应用的重要性原位测试技术是指在岩土工程领域中，通过对现场土体或岩体性质进行直接观测和测试的一种技术手段。

能够提供实际场地情况下的岩土参数和性质的数据，为工程设计和施工提供准确的基础数据和依据。

岩土工程地质勘察中，原位测试技术是一项非常重要的工作内容。

其应用的重要性主要体现在以下几个方面：（1）提供实地工程材料特性。

原位测试技术是一种能在现场直接检测地层的方法，并能获得野外土、岩的工程特性参数的方法。

如：采用钻孔轻型静力触探、静力触探等试验，可获取土体的结构、密实度、压缩模量、剪切强度等信息，以及岩石的强度和岩性等信息。

为地质勘察、土石方工程设计和地基设计提供了依据。

（2）评估地下水情况。

原位测试技术可以评估地下水位和水文地质特征。

例如，通过水位测量、渗透性试验等原位测试技术，可以确定地下水位的高程、水位变化规律以及周边地下水的渗流特性，从而为排水设计、土石方工程设计等提供依据。

（3）判定地质灾害风险。

利用原位测试技术，对滑坡、地震液化等岩土工程地质灾害危险性进行了预测。

如：利用井中回弹仪、地震横波传播速率测试等方法，对岩土工程进行震害评估，从而为岩土工程的防震设计、防灾减灾等提供科学依据。

（4）检测工程变形和稳定性。

原位测试技术可以实时监测岩土工程的变形和稳定性。

例如，通过沉降仪、应变计等原位测试技术，可以实时、连续地监测土体和岩体的变形和变形速度，及时发现并采取相应措施，保证工程的稳定性和安全性。

岩体原位力学试验方法我折腾了好久岩体原位力学试验方法，总算找到点门道。

一开始我真的是瞎摸索。

就说那个单轴抗压强度试验吧，我刚开始连测试点的选择都很随意。

结果测出来的数据波动特别大，我都懵了。

后来才意识到选点很关键，得找岩体比较完整、代表性强的地方，就好比挑苹果，你得挑那些长得正、没瑕疵的代表整个苹果堆的口感一样。

在做试验的装置安装上，我也费了不少劲。

就像搭积木，但是这个积木可不能搭歪了。

我试过有一次没把压力传感器安正，那数据简直惨不忍睹。

这个时候必须要把传感器跟岩体表面垂直，就像盖房子打地基一定要打的正一样。

还有一个是剪切试验，这个我刚开始就不确定到底要施加多大的剪切力合适。

我就一点点试，从很小的力开始。

结果第一次试，力太小了，根本没看到明显的剪切变形，就好像挠痒痒一样，没啥效果。

然后我就加大力，结果用力过猛，仪器都差点崩坏，数据也不正常了。

后来我就慢慢琢磨，观察岩体的一些前期反应，就像观察一个人开始运动时的状态，一点点确定合适的剪切力范围。

另外测量弹性模量的时候，测量的频率设置也很头疼。

我一开始随便设了个频率，就像闭着眼睛猜数字一样，出来的数据乱七八糟。

后来我就参考相关的研究和标准，发现这个频率设置得跟岩体的特性有关系，坚硬的岩体可以适当快一点，像软一点的那些就得慢一些来捕捉准确的变形数据，就像给不同体质的人量脉搏，节奏不一样。

在整个试验过程中，设备的校准也不能马虎。

我曾经没校准设备就开始试验，就跟没给秤校对就称重一样，得出来的数据完全不可信。

对于那些要做岩体原位力学试验的朋友，一定不要心急，先把基本的原理和规范研究透，每个环节都得小心仔细，就像绣花一样，一针错了可能整个图案就毁了。

数据记录也务必及时准确，我有次因为记录不及时，结果后面有些细节数据忘了，重新做试验的时候就很崩溃，这些都是实实在在的教训啊。

而且做完试验后，多检查几遍自己的数据，结合起来看是否合理，如果有特别奇怪的数据一定要回头看看是不是哪一步做错了。