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几种数据整理方法在冻土直剪试验中的应用
姜龙;于元峰;张会娟
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2005(031)014
【摘要】通过图解法、斜率公式和斜截式公式法、最小二乘法的应用,对冻土直剪试验数据进行处理,分析了各种方法的优缺点,便于在今后工作中合理选择方法应用.【总页数】2页(P56-57)
【作者】姜龙;于元峰;张会娟
【作者单位】吉林大学建工学院;吉林大学建工学院;吉林大学地探学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU411
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基金项目：复杂型腔钢结硬质合金模具连接技术的研究，湖北省教育厅重点项目，编号D200612007。
作者简介：杨雄，1960，男，武汉人，教授，硕士，研究生，主要从事工程材料、现代加工技术和工程测试技术，及控制工程等方面的教学和研究。
E-mail ：jpuyx@ 。
GT35钢结硬质合金电火花加工工艺试验杨雄冉小丰帅玉妹陈松（长江大学机械工程学院，湖北荆州，434023）摘要研究了GT35电火花加工时，峰值电流、脉冲宽度、放电时间等参数对工件加工效率、加工面粗糙度和电极耗损速度等的影响规律，并分析了其作用机理，优化了GT35钢结硬质合金电火花加工工艺参数，为加工复杂型腔GT35钢结硬质合金模具提供了试验依据。
关键词电火花加工；钢结硬质合金；加工效率2009年12月Dec.2009第26卷第4期Vol.26No.4硬质合金CEMENTED CARBIDE!!!!"!"!!!!"!"应用研究doi ：10.3969/j.issn.1003-7292.2009.04.008硬质合金以其高硬度、高耐磨性、价格适中等特点在工具模具行业中越来越显示出优越性，但其熔点高、导热导电系数小、脆性大，造成它的后序成型加工困难，即使采用电火花加工的方法，也远不及加工其他金属材料容易。
硬质合金加工技术的开发显然是当今特种加工领域中的前沿课题，但对GT35钢结硬质合金材料的电火花加工的研究较少。
因此，研究GT35钢结硬质合金电火花加工工艺，分析加工原理，优化加工参数，对提高GT35钢结硬质合金电火花的加工效率和模具表面质量具有较强的实用性和理论价值[1-3]。
1电火花加工原理电火花加工的实质是以工件做阳极，通过适当设计的电路使其与相对应的工具电极之间发生火花放电，借以瞬间产生的热量所带来的局部高温(10000～15000℃)，在工件上进行打孔、研磨型腔之类的加工。
电火花加工的基本原理见图1所示。
直剪试验常见问题探讨
杨建华
【期刊名称】《陕西煤炭》
【年(卷),期】2008(027)004
【摘要】简述了直接剪切试验原理及方法,分析了直剪试验常见问题,对今后进一步改进仪器,完善理论分析方法,提高试验结果数据的可靠性和实用性具有重要意义.【总页数】2页(P40-41)
【作者】杨建华
【作者单位】陕西能源职业技术学院,陕西,咸阳,712000
【正文语种】中文
【中图分类】TU411.7
【相关文献】
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专利名称：一种新型的岩土体原位直剪试验装置
专利类型：实用新型专利
发明人：杨雄,程小俊,何忠意,朱佩宁,陆云龙,邓琴华,徐权辉,周向国
申请号：CN201420726581.2
申请日：20141126
公开号：CN204330502U
公开日：
20150513
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型提供一种不易产生偏心受荷的新型的岩土体原位直剪试验装置，该原位直剪试验装置的竖向反力荷载系统延伸至基坑两侧边缘，竖向反力荷载系统的压重平台两侧下沿设有位移滚珠，在竖向压力荷载系统的伸缩钢柱的调节作用下，位移滚珠与设置在基坑两侧边缘的堆重承压板接触。
该原位直剪试验装置可实现竖向压力荷载系统、竖向反力荷载系统与剪力盒的同步位移，使剪力盒与竖向压力荷载系统、竖向反力荷载系统的重心始终位于同一法线，避免因惯性或错位移动等原因造成的偏心受荷。
申请人：广东天信电力工程检测有限公司
地址：510000 广东省广州市黄埔区科学城天丰路1号C区
国籍：CN
代理机构：广州市越秀区哲力专利商标事务所(普通合伙)
代理人：汤喜友
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收稿日期:2003-02-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(50278081)作者简介:赵晓彦(1977-),男,博士研究生.文章编号:0258-2724(2004)04-0433-04导致直接剪切实验强度偏高的原因及改进办法赵晓彦1,胡厚田1,冯建林2,王 坤3(1.西南交通大学土木工程学院,四川成都610031;2.铁道第二勘察设计院地勘分院,重庆400015; 3.铁道第二勘察设计院地勘分院,贵州贵阳550002)摘 要:对次生红粘土、粉质粘土和全风化泥岩进行了直接快剪实验和三轴不排水剪切实验,并对实验结果进行了分析.实验结果显示,直接快剪实验获得的岩土体的抗剪强度指标 粘聚力和内摩擦角明显高于三轴实验结果.分析其原因,在于直剪实验中法向力与剪切力(剪切面)不垂直,使试样的应力状态改变,从而导致直剪实验获得的岩土体抗剪强度指标偏高.最后,根据力的平衡原理,提出了直剪仪加载装置的改进办法 改一端加载为两端加载.关键词:直接剪切实验;法向力;直剪仪;加载装置改进中图分类号:TU458 文献标识码:AReason for Resulting in High Direct S hearing Strengthand Improvement of Loading UnitZ HAO Xiao -yan 1,HUHou -tian 1,FE NG Jian -lin 2,W ANG Kun3(1.School of Civil Eng.,South west Jiaotong University,Chengdu 610031,China; 2.Geological Prospecting Department of the Second Rail way Survey &Design Institute,Chongqing 400015,China;3.Geological Prospecting Department of the Second Rail way Survey &Design Insti tute,Guiyang 550002,China)Abstract :Direct and triaxial shearing tests were carried out for deuterogenic adamic earth,silty clay andcompletely weathered mudstone,and the experimental results were analyzed.The result sho ws that shear strength of rock or soil,cohesive force and internal friction angle,obtained through a direct shearing test is markedly higher than that through a triaxial shearing test.The reason for this phenomenon is that normal force in direct shearing tests is not usually vertical to the shear force (shear surface)to lead to the change in stress sta te in sa mples,as a result,higher shearing strength than triaxial shearing strength is obtained.Finally,an improved measure for the loading unit was proposed based on the principle of force equilibrium,i.e.loading at its two ends instead of one end.Key words :direct shear test;normal force;direct shear apparatus;improvement of loading unit直接剪切实验(直剪实验)是室内测定土体抗剪强度的一种常用方法.通常用4个试样,通过测定,便可方便地为土木工程治理、加固及破坏分析提供所需的土体抗剪强度参数:粘聚力c 和内摩擦角 .该方法因其快捷方便,结果处理简单,几经改进后现被广泛采用.但直剪实验获得的土体抗剪强度明显比三轴实验获得的高,这一现象通过对比一些文献中土体的抗剪强度参数也可发现[1].文献[2]阐述了直剪实验所获指标偏高的部分原因,包括排水、压力盒构造及土体膨胀,笔者提出实验加载也导致了这种现象的产生,以期抛砖引玉.第39卷 第4期2004年8月西 南 交 通 大 学 学 报JOURNAL OF SOUTHWEST JIAOTONG UNI VERSITYVol.39 No.4Aug.20041 直接剪切实验原理直接剪切实验通过水平剪切不同竖向压力F v 作用下的试样,求得试样破坏时的剪应力 ,然后根据库仑定律确定土的抗剪强度.文献[2]叙述为,所谓直接剪切实验,是在某一特定面上剪切土的试件,直接测定该面上的剪应力和抗剪强度的实验.直接剪切实验的主要目的是,根据已知剪切面上的垂直应力 与抗剪强度 的关系,求强度参数c 和 ,以提供稳定检算及确定土体材料性能之用.目前,直接剪切实验大部分是单面剪切实验(区别于扭曲剪切和单纯剪切),只有1个剪切面,是将土试件的一侧(上半部或下半部)沿剪切面与土试件的另一侧平行错动的剪切实验.直接剪切实验的原理,可以从土试件受力及破坏2方面来概括.图1 单面剪切实验示意Fi g.1 Sketch of bosseyedshear test(1)试件受力:如图1所示,在理想状况下,土体试件是在竖向作用力F v 和水平作用力F h 的共同作用下破坏.应着重指出的是,F v 必须是竖向作用力,即应保证力F v 方向的垂直性,即垂直于水平剪切面(剪应力),并且,其它有效力(做功或引起土试件能量变化的力)与F v 和F h 相比,可以忽略不计.(2)试件破坏:试件的理想破坏形式应为一侧相对于另一侧的平行错动,而不是其它形式的破坏.2 抗剪强度偏高的原因分析表1为多种土样的直接剪切(快剪)实验和相应条件的三轴实验结果.另据文献[3],通过23组平行实验,花岗岩残积土的直剪实验测得的指标均值为c =35kPa , =33 ,而同样试件通过三轴实验测得的指标均值为c =30kPa , =21 .表1 土体抗剪强度指标Tab.1 Shearing stren gth of some soils土体名称重度 /(kN m -3)孔隙比e 天然含水量w/%抗剪强度直接快剪c/kPa /( )不固结不排水三轴剪切c/kPa /( )次生红粘土118.21.1738.051.611.233.89.5次生红粘土218.70.8829.047.611.930.37.5粉质粘土118.81.0133.936.28.334.46.9粉质粘土219.20.9834.339.08.129.16.3粉质粘土319.01.0237.046.010.640.18.0粉质粘土419.10.8929.041.514.136.311.3全风化泥岩18.52.781.039.313.031.810.4图2 仪器加载状态Fi g.2 Loading state of direct shear apparatus对单面直剪实验方法、实验仪器及计算结果处理的分析表明,产生该现象的一个主要原因是:由于直剪仪本身的缺陷,F v 并不是绐终垂直于剪切面,而是与竖直方向有一夹角 ,如图2所示.随着对实验精度要求的提高,实验中所施加的力F v 来大,这种现象就会来明显, 也就不断增大.如前所述,在保证力F v 垂直于剪切面的情况下,试件的破坏形式为一侧相对于另一侧的平行错动(图3所示).而当力F v 与竖直方向有一夹角 时,试件将产生如图4所示的破坏形式,而且,实验中只能获得这种加载效果.434西 南 交 通 大 学 学 报第39卷对于图3所示的破坏形式,破坏方程为( ,c, )=c + tan ;(1)对于图4所示的破坏形式,破坏方程为( ,c , ; )=c + cos tan ,式中,c 和 分别为倾斜力作用下求得的土体粘聚力和内摩擦角.即有=c + (cos tan -sin ).(2) 由方程(1)和(2)可得c -c + tan + sin - cos tan =0.若土体的粘聚力可忽略不计,即c=c 0,则有tan =tan +sincos;(3)若土体的内摩擦角可忽略不计,即 = 0,则有c =c + tan + sin - cos tan =c + sin .(4)当 0时,lim 0c =lim 0(c + sin )=c,lim 0 =lim 0arctan tan +sincos=arctan (tan )= ,说明式(3)和式(4)是正确的.如图5(a ),其中理论曲线为F v 垂直(剪切面)情况下的 - 曲线,实验曲线为力F v 不垂直情况下的 - 曲线.由以上分析可知,在F v 垂直的情况下,曲线上一点A 的受力状态为( , );当F v 不垂直时,作用在剪切面上的法向应力减小为 = c os ,而切向应力却增大为 = + sin .这样,点A 在原坐标系中移动至点B.而且, 大,理论曲线上点的偏移量也大.于是,理论曲线上所有的点经偏移后便形成了实验曲线,实验(偏高)曲线的斜率要大于理论(正常)曲线.从图5(a )可以直观地看出,F v 不垂直时所得的c, 值均大于力F v 垂直时的c, 值.式(3)(图5(b ))适用的情况为土体基本上由岩屑碎粒组成,如断层破碎带、风化产生的粗颗粒破碎岩屑和硬质岩石风化残积物等,滑动过程中有大量滑带水溢出,这时滑带土的抗剪强度基本上以摩擦强度为主,粘聚力甚微.式(4)(图5(c ))只适用于以粘性土为主,或剪切面饱水且剪切过程中排水困难,或虽然有少量粗颗粒,但被粘性土所包裹,粗颗粒不能相互接触,即内摩擦角接近于零.图5 理论与实验 - 曲线的比较Fig.5 Compar i son of theoretical and experimental - curves435第4期赵晓彦等:导致直接剪切实验强度偏高的原因及改进办法3 改进办法抗剪强度指标偏高将导致相关岩土工程设计不安全.以坡体稳定性为例,其破坏形式有崩塌、滑坡、坍塌等,其中崩塌和滑坡最为常见,破坏性最大,分析理论也相对成熟[4,5].而崩塌中的滑移-崩塌、鼓胀-崩塌和错断-崩塌等的发生都是以软弱部位岩土体的应力大于其抗剪强度而首先失稳造成的,滑坡的发生尤其如此.c 和 是滑面形成抗滑力的主要贡献者[3],用直剪实验得出的抗剪强度指标进行滑体安全系数计算时,计算结果将偏高,从而导致设计偏于不安全.因此,应消除导致直剪实验强度指标偏高的因素.图6 改进加载装置的力学模型Fig.6 Mechanical model of an i mproved loadin g unit将图2中的加载装置简化为如图6所示的结构力学模型.力的平衡方程为F 1+F 2=F ,F 1L 1=F 2L 2.可得F 1=F L 2L ,F 2=F L 1L . 可见,只要在加载梁ABC 两端A 和C 分别施加荷载F 1和F 2,便可以使得B 点弯矩为零,从而避免ABC 倾斜,保证F 是竖直的,消除由于F 不垂直剪切面造成的抗剪强度指标偏高.4 结 论(1)由直接快剪实验得出的土体抗剪强度指标c 和 值要比三轴不固结不排水剪切实验得出的高,其原因是多方面的,除了排水、压力盒构造及土体膨胀外,正压力不垂直剪切面也是一个主要的因素,该因素导致了剪切面上受力状态的改变,从而改变了试样的剪切曲线.(2)根据力的平衡原理,提出了将一端加载改为两端加载,以使正压力垂直于剪切面.参考文献:[1] 工程地质手册编写组.工程地质手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1982.258-300.[2]三木五三郎.陈世杰译.日木土工实验法[M].北京:中国铁道出版社,1985.153-155.[3] 张文华.花岗岩残积土的抗剪强度及土质边坡稳定分析[J].水文地质工程地质,1994,21(3):41-43.[4] 高中正,张青云.考虑应力路径影响的土坡稳定分析法[J].西南交通大学学报,1997,32(4):370-376.[5] Fredlund D G,Krahn parison of slope stabili ty methods of analysis[J].Canadian Geotechnical Journal,1977,14(3):429-439[6] 朱健强,李靖.陕南坡改梯填筑土的击实特性与抗剪强度实验研究[J].农业工程学报,2000,16(2):36-40.[7] 李榴芬.不同排水条件下地基土的抗剪强度[J].华东地质学院学报,1999,22(2):142-146.436西 南 交 通 大 学 学 报第39卷。
专利名称：一种应变控制式直剪试验数据优化方法及系统专利类型：发明专利
发明人：孙兆辉,邱秀梅,卞汉兵,王宸宇
申请号：CN201910793992.0
申请日：20190827
公开号：CN110411861A
公开日：
20191105
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本申请公开了一种应变控制式直剪试验数据优化方法及系统，电动四联等应变直剪仪对试验样品进行试验过程中，数据采集器获取百分表位移传感器发送的试验数据；数据采集器将采集到的试验数据发送给数据处理终端一次处理后生成试验数据文件进行存储；分别建立剪切面积修正模型、剪切应力修正模型和正应力修正模型；将试验数据文件分别通过剪切面积修正模型、剪切应力修正模型和正应力修正模型处理后，获取试验样品的抗剪强度参数，抗剪强度参数包括：黏聚力和内摩擦角。
建立了剪切面积、剪切应力与正应力的修正模型，通过对试验数据的二次处理，对试验中操作偏差产生的试验误差进行修正，不仅可以提高试验效率，而且提高了试验数据的准确率。
申请人：山东农业大学
地址：271018 山东省泰安市岱宗大街61号
国籍：CN
代理机构：济南誉丰专利代理事务所(普通合伙企业)
代理人：高强
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0引言在地基承载力、土质边坡和路基稳定性评价中，岩土体的抗剪强度指标（c 、φ值）是最重要的力学参数.作为建筑物地基的岩土体，如果产生滑动或局部剪坏区发展导致过大或不均匀的地基变形，都会造成上部结构的破坏或影响其正常使用[1-8]，如2008年5月四川汶川大地震、2009年6月上海“莲花河畔景苑”一栋13层住宅楼倒塌和2010年8月甘肃舟曲县特大泥石流，这些事件在工程无一不反应抗剪强度指标的重要性[8].目前，测试岩土体抗剪强度较为普遍的确定方法有室内直剪试验（快剪、固结快剪、慢剪和排水反复剪）、室内三轴剪切试验和原位直剪试验等[9-13].现场原位直剪试验因其试验条件更接近岩土体实际，在铁路、公路、水利、矿山、建筑等多种行业，越来越受到工程界的重视，国内外众多工程设计、收稿日期：2012-02-05作者简介：杨雄（1964-），男，高级工程师，主要从事电力岩土工程勘察、检测及监测等方面的研究，E-mail ：yangxiong@.文章编号：2095-3046（2012）03-0030-04原位直剪试验装置的优化研究及应用杨雄1，程小俊2，何忠意2（1.广东省电力设计研究院，广州510600；2.广东天信电力工程检测有限公司，广州510600）摘要：基于国内外学者对岩土体原位直剪试验方法和装置的研究成果，对原有的现场原位直剪试验方法和装置进行优化改进，汇集了4种创新点，改进后的原位直剪试验设备具有相对简单、操作方便等优点.通过室内直剪试验与该原位直剪装置的试验结果的对比以及工程方面的实际应用，验证证明其准确性和可行性，具有良好的推广应用前景.关键词：原位直剪试验装置；优化改进；土的抗剪强度指标；工程应用中图分类号：TU459文献标志码：AResearch on the optimization of field direct shear test apparatusand its applicationYANG Xiong 1,CHENG Xiao-jun 2,HE Zhong-yi 2(1.Guangdong Electric Power Design Institute,Guangzhou 510600,China;2.Guangdong Tianxin Electric Power Engineering Testing Co.Ltd.,Guangzhou 510600,China)Abstract:Based on the research review of scholars both at home and abroad on field direct shear test apparatus and methods,the former field direct shear test apparatus are optimized with four innovation points.The improved apparatus is simple and convenient to operate.With the contrast research between laboratory direct shear test and field direct shear test,and the engineering application,the apparatus is proved to be feasible and accurate,and owns bright future for its application and popularization.Key words ：field direct shear test apparatus;optimization and improvement;the shear strength of soil;engineering application江西理工大学学报Journal of Jiangxi University of Science and Technology第33卷第3期2012年6月Vol.33,No.3Jun.2012施工均将原位直剪试验作为测定土体抗剪强度指标的主要手段之一[4-6,9-10,14].原位直剪试验在冰碛土、花岗岩残坡积土、膨胀土、垃圾土、砂卵石、砾石土、重塑红黏土、重塑粉土等的研究中已得到一定应用，但由于现场的复杂性，多变性等诸多方面，原位直剪试验方法和装置在工程界一直比较棘手[12].通过对国内外大量文献和许多相关研究机构的成果进行调研分析，发现近年来国内对土的原位直剪试验装置相关研究较少，水电及核电等重大工程中略有研究[9]，但对象均侧向于岩体，对一般土相关方面的试验与研究就很少，通常采取的方法是单独对其中的土进行取样做室内试验，然后乘以一定的折减系数，但一般折减系数的选取是随意的，不够严谨.文中基于前人研究的各类大型原位直剪实验装置，优化改进得到一种适合土体，具有设备简单、易操作的等多种优点的测试方法和装置，并通过开展现场实验、室内对照试验证明了其可靠性、合理性，具有一定的推广意义.1原位直剪试验原理和方法原位直剪试验通常采用应力控制式，见图1，每组试样由4至5个试样组成，试样采用钢剪力盒固定.法向荷载采用堆载加载形式，即每个试件分别在不同的法向加载下，施加水平推力进行剪切，得出每个试样的剪切应力τ和水平位移s 关系曲线（即τ-s 曲线），见图2.取最大剪切应力值τ作为各试样的峰值抗剪强度，进而得出该组的最大剪切应力τ和法向应力σ关系曲线（即τ-σ曲线），见图3.然后用最小二乘法，进行直线回归，得出剪切破坏面上的抗剪强度τ与其垂直法向应力σ关系式τ=c+σtan φ，从而得到土体的抗剪强度参数c 、φ值，确定其剪切强度特性.其中法向应力为σ＝（G+N ）/A ，剪切应力为τ＝Q/A.式中G 为试样、千斤顶、承压板及钢垫板自重(kN)；N 为千斤顶所施加的压力（kN ）；Q 为水平推力(kN)；A 为试样剪切破坏面面积（m 2）.图1土的原位直剪试验原理图图2剪切应力τ与水平位移s 关系曲线图图3剪切应力τ和法向应力σ关系曲线图2原位直剪试验方法和装置的优化2.1土的原位直剪试验装置优化改进通过对国内外大量的研究成果的调研和分析，将各种原位直剪试验装置的优点进行综合，经过在现场反复试验，现在改进优化出一种设备简单、操作方便、结果准确的土的原位直剪试验装置和方法，为了避免产生偏心受荷，采取堆重同步位移，见图4.（1）竖向荷载装置.剪力盒（内套试样）上依次向上安承压板、钢垫板（可多层）、千斤顶(将施力中心对准试样中心)、传力钢柱（可选用）、传力钢垫板(对准上部工字钢反力主、副梁中心)、主梁（一般为工字钢）、副梁（一般为工字钢）、滚轴（副梁两端剪切应力τ=Q/A 法向应力σ=（G+N ）/A水平推力O法向作用力G+Nτ/k P aabc ds /mmτ/k P acσ/kPaφ第３３卷第３期杨雄，等：原位直剪试验装置的优化研究及应用752643213105983810521-剪力盒；2-承压板；3-位移计；4-钢垫板；5-滚珠；6-钢梁；7-堆重；8-千斤顶；9-传力钢柱（可选持）；10-基坑边缘；图4土的原位直剪试验装置示意图31试验组号试验点编号＃S 11-Q11-Q21-Q31-Q41-Q539.739.739.739.739.70.360.360.360.360.3695.25107.9141.01152.31179.558.28.4514.338.6412.58100140170200220//////////51.2383.67116.12148.56181.0150100150200250S 22-Q12-Q22-Q32-Q42-Q539.739.739.739.739.70.360.360.360.360.3696.5100.2128.1152.8170.37.8715.6216.2922.8129.05100140170200220//////////52.7184.46116.22147.97179.7350100150200250S 33-Q13-Q23-Q33-Q43-Q539.739.739.739.739.70.360.360.360.360.3686.59106.83133.7145.64163.579.1111.1215.516.1617.3310014017020022087.7997.45150.03155.59189.0010014017020022052.0683.48114.89146.3177.7250100150200250改进的原位直剪试验试验点标高/m压板面积A /m 2峰值剪应力τ/kPa 最大剪切荷载对应剪切变形s /mm法向应力σ/kPa 未改进的原位直剪试验峰值剪应力τ/kPa 法向应力σ/kPa 室内直剪实验峰值剪应力τ/kPa 法向应力σ/kPa 底部与副梁下承压板间）和重锤（重锤中心对准千斤顶出力中心）.竖向反力荷载由重锤组成的压重平台提供，通过与千斤顶串联在油路上的压力表测读荷载值.（2）横向荷载装置.选取一侧坑壁作为切向反力底座,从试体侧面向外依次放置顶压钢板、卧式油压千斤顶及滚轴、底座钢垫板.千斤顶的位置应严格水平定位,并对准试体侧面中心.通过油管将千斤顶和加压油泵相连，测读串联在油路上的压力表横向施加的荷载值，调整加载量.（3）水平位移和竖向沉降量测装置.百分表或位移传感器分别量测竖向沉降、水平位移.百分表支座固定在基准梁上，百分表表针支撑在剪力盒上.2.2优化改进的原位直剪试验装置的四大改进（1）有足够刚度加钢盖板剪力盒.受竖向压力的同时受水平推力作用的剪力盒应有足够的刚度，绝不允许变形.增加了尺寸合适的钢盖板，盖板的外边尺寸刚好与剪力盒内边尺寸一样大小，可明显提高剪力盒的整体刚度，大大降低了侧壁钢板变形的可能性.（2）增加使荷载不偏心的滚轴.在副梁两端与承压板之间增加了滚轴，当剪力盒受水平荷载推动而水平向向一侧移动时，竖向反力装置（包括堆重）整体就会同步移动，保证竖向受荷不偏心，因偏心受荷会使试验结果存在偏差，严重时试样明显倾斜导致试验失败.（3）竖向荷载只需一只重锤且连续可调.用于竖向反力荷载的堆重物采用铁锤而不用砂包、砼块，因为铁锤比重大，同样重的堆重物体积小，试验时较安全，也便于操作和运输.同时给剪力盒内的土体施加的竖向荷载可通过千斤顶的油压泵调节，压力表可读其竖向荷载值，需要多少就加多少，十分方便.（4）薄阶梯钢板均匀分散集中的应力.千斤顶顶部和底部支撑和传力的钢垫板，由多块尺寸逐步增大（减小）的正方形的薄钢板组成阶梯形状的组合钢垫板，传递的荷载可以逐步均匀扩散，避免应力过度集中使承压板凹陷变形和防止土体底部不能均匀受荷（如重物直接压在土体上，底部土体不能均匀受荷）.2.3优化改进的原位直剪试验装置的关键技术问题加工制作合适剪力盒，水平推力装置，及保持竖直荷载不偏心的滑动装置.保证试样基本不扰动，真正做到“原汁原味”.坑壁垫板的面积与千斤顶支撑杆的刚度满足反力的需要.剪力盒受力面上应垫上与之吻合的框架或钢板，以保证在切向力的作用下试验系统有足够的刚度，不致使剪力盒本身产生变形.施加剪切力的千斤顶活塞的顶升方向与剪力盒底面方向保持一致，千斤顶在剪力盒的施力点，应安置在剪力盒侧面的中心点上，力的作用方向应通过试样的中心.先加竖向荷载至变形稳定，再加水平荷载至剪切破坏.3验证试验为验证优化改进的原位剪切试验装置和方法，依托220kV 雍园变电站工程，该工程地基填土成分主要是强风化粉砂岩（风化不均，岩芯多呈块状，局部夹半岩半土状，局部岩芯手掰可断，局部夹中风化岩块较多，岩质软硬不均，遇水易软化），经碾压并强夯后，呈半岩半土状，现场土体呈棕黄色，含水率为19.3%，天然密度为1.87g/cm 3.以此开展以表1相关直剪试验的基本参数江西理工大学学报2012年6月32下试验（表1为相关直剪试验的基本参数）：（1）改进的现场原位直剪试验.试验分为3组S1、S2、S3，每组5个试样，试样的尺寸均为60cm ×60cm ×25cm ；（2）未改进的原位直剪试验1组.试验位于S3位置附近，5个试样，试样的尺寸均为60cm ×60cm ×25cm ；（3）室内直剪试验（快剪试验）.在S1、S2、S3相同位置附近分别采用环刀（尺寸为内径6.18cm ×高4cm ）取土1组（每组6个试样），试样现场制备，并以密封膜包裹，确保原状，确保含水率不变，并取回室内开展直剪试验，试验剪切速率48mm/s.3.1剪应力-剪切位移关系曲线根据现场直剪试验得出的各试样的剪切荷载与剪切位移数据，从而得出每组试样剪切应力τ与剪切位移s 关系曲线，各试样τ-s 关系曲线，该曲线也说明了改进了的现场直剪试验装置具有可行性和操作性（见图5）.图5剪切应力τ与剪切位移s 关系曲线图3.2试验对比分析文中抗剪强度通常按峰值强度计算，在特定条件下也有采用残余强度计算的.依据Mohr-Columb 理论，剪切破坏面上的抗剪强度τ与其垂直压应力σ关系τ=c+σtan φ，结合试验数据，对每组试验中（τ，σ）序列进行拟合，得到（c ，φ），并根据室内实验进行对比，见表2（未改进的原位直剪试验、室内直剪试验与改进的原位剪切试验结果对比表）.结合表2，通过对相关试验结果进行比较，发现改进的原位剪切试验结果与室内直剪切试验结果较为接近，c 值相差2.7%~4.6%，φ值相差1.3%~5.3%，且均与未改进的原位直剪试验在c 值相差7.0%以上，φ值相差31.0%.这说明了优化改进的现场原位试验装置具有可行性及精度能满足生工程的要求.表2剪切试验结果对比表4工程应用目前，优化改进的这套装置，在某研究院已经加工完成，并运用于广东省汝湖变电站工程.试验中得到每个试样的剪切应力τ和水平位移s 关系曲线(τ-s 曲线)，取最大剪切应力值τ作为各试样的峰值抗剪强度，得到该组的最大剪切应力τ和法向应力σ关系曲线（即τ-σ曲线）,然后用最小二乘法，进行直线回归.限于文章的篇幅只简要列出，详细的试验成果和相关对比分析将另文说明.在汝湖变电站工程相关参数试验中，一方面，在回归计算过程中，各测试点十分接近直线或落在直线上，而且回归直线得出同一场地不同组试样的土的抗剪强度参数c 、φ值误差极小，取得了很好的效果，离差较小；另一方面通过对多组不同方法获取的抗剪强度参数进行对比研究（表3仅列出了2组），发现该套装置进行土的抗剪强度试验与室内强度参数试验得到试验结果相对接近，其中与三轴不排水剪切UU 试验相差在4.9%以内，发现与上述验证试验相近，与室内快剪试验相差在5.0%以内，能满足工程应用的需要.表3工程应用剪切试验结果对比表200.0180.0160.0140.0120.0100.080.060.040.020.00.0τ/k P a 0.05.010.015.020.025.01-Q11-Q21-Q31-Q41-Q5（a ）S 1试验点τ~s 曲线180.0160.0140.0120.0100.080.060.040.020.00.0τ/k P a 0.015.030.045.060.075.02-Q12-Q22-Q32-Q42-Q5（b ）S 2试验点τ~s 曲线s /mms /mm试验编号改进的原位直剪试验未改进的原位直剪试验室内直剪实验c /kPa φ/（°）c /kPa φ/（°）c /kPa φ/（°）1225.023.638.833.923.822.237.131.923.822.736.932.1试验编号改进的原位直剪试验未改进的原位直剪试验室内直剪实验c /kPaφ/（°）c /kPa φ/（°）c /kPa φ/（°）S 1S 2S 319.6921.6521.2234.8333.0332.57//19.29//47.1718.7820.9520.6532.9832.4232.14（下转第37页）第３３卷第３期杨雄，等：原位直剪试验装置的优化研究及应用335结语治理自然灾害和工程建造都与土发生关系，都必须使用土体的抗剪强度指标，能更准确取得的土体的抗剪强度指标，对岩土工程的合理分析与计算有重要意义.现场直剪试验，能更准确取得的土体的抗剪强度指标，才能实现自然灾害治理和工程建造的“安全、经济、合理、可行”的原则，才能做到既安全可靠，又经济，不浪费财力，实现安全与经济的和谐统一.原位直剪试验将会得到更多的重视，得到更广泛的应用.文中基于原有的原位直剪试验装置，加以优化改进，优化后的装置能更准确地测定抗剪强度指标，而且设备简单、操作方便，具有许多优点和创新点，具有良好的推广应用前景.参考文献：[1]罗永江，王生，封灿林，等.SZJ8-2型数字显示岩心直剪仪的研制和应用[J].地质装备，2010，11(4):31-32.[2]程圣国，傅又群，罗先启.滑坡滑带土原位直剪试验应用研究[J].路基工程，2008(2):10-11.[3]葛明明，王宁，杜冰.南水北调穿黄工程黄土原位直剪试验研究[J].南水北调与水利科技，2010，8(5):23-25.[4]邓卫东.路堤填土抗剪强度参数的试验方法[J].公路交通技术，2005(5):8-11.[5]李维树，邬爱清，丁秀丽.三峡库区滑带土抗剪强度参数的影响因素研究[J].岩土力学，2006，27(1):56-60.[6]谢蒙，马杰荣.原位直剪试验在水(船)闸工程中的应用[J].人民珠江，2010(S1)：31-39.[7]刘建锋，徐进，高春玉.土的直剪试验缺陷探讨[J].四川水力发电，2005，24(1):56-59.[8]马见仁.结合上海倒楼事件浅谈土的抗剪强度在工程建设中的应用[J].科技风，2011(10):85，102.[9]徐晓斌，秦晶晶，高飞.某核电站强风化花岗岩原位直剪试验研究[J].工程勘察，2009(12):40-43.[10]王玉杰，赵宇飞，曾祥喜，等.岩体抗剪强度参数现场测试新方法及工程应用[J].岩土力学，2011，32(S1):779-786.[11]习小山，刘成光，景辉.原位大剪试验与室内剪切试验的对比探讨[J].工程技术，2011(8):76-77.[12]陈志辉.土体原位测试技术新进展[J].中国水运,2011,11(6):99-101.[13]罗嗣海，邓通发.地基承载力计算中强度指标的理论分析[J].江西理工大学学报，2007，28(1):1-6.[14]董云，柴贺军，杨慧丽.土石混填路基原位直剪与室内大型直剪试验比较[J].岩土工程学报，2005，27(2):235-238.（上接第33页）由表4知，测区每公里投影长度变形值不大于2.5cm ／km ，位于（-0.91cm,1.83cm ）之间，能满足规范要求，并且比抵偿投影面的3°带高斯正形投影平面直角坐标系更能有效地抵偿测区的长度变形.因此，采用投影抵偿面和改变投影子午线相结合的方法，投影长度变形值可以很好地相互抵消.3小结（1）对于跨距较大且海拔较高地区的线路工程，限制长度变形最有效的办法是：依据线路工程测区范围,选择测区中央位置为投影带中央子午线,并且采用抵偿投影.（2）长距离线路工程要充分考虑长度投影变形值的影响,设计合理的测量坐标系来消除或减弱其影响,以保证线路工程建设的精度.参考文献：[1]孔祥元.控制测量学(下)[M].武汉:武汉大学出版社，2006.[2]麦春.兰勃特投影在铁路工程独立坐标系设计中的应用[J].高速铁路技术，2011，2(2):22-24.[3]刘陶胜，黄声享，罗力，等.基于重心基准的平面坐标转换研究[J].大地测量与地球动力学，2011，31(2):102-105.[4]曾宪珪，罗力.GPS 控制网加入常规观测值对网精度的影响[J].江西理工大学学报，2006，27(4):12-14.[5]范一中.再谈工程投影面的最佳选取问题[J].测绘通报，2003(8):46-47.[6]薛晓轩，鲁彩娟，秦闻宇.城市坐标系的选择与抵偿计算[J].测绘与空间地理信息，2010，33(7):187-189.[7]俞建康，蒋惠新.长线路测量坐标系建立与GPS 的应用[J].现代测绘，2011，34(3):34-36.[8]林全胜.工程测量中坐标系的选择思路与方法研究[J].科技资讯，2010(36):40.[9]黄崇国.公路测量中坐标系统确定方法的探讨[J].技术与市场，2011，18(8):165-166.[10]范一中，赵丽华.任意带高斯正形坐标系的最佳选取问题[J].测绘通报，2000(8):7-8.[11]陈顺宝，任建春，亓月，等.抵偿任意带高斯投影平面坐标系选择的研究[J].测绘通报，2005(7):21-23.[12]方杨.任意带任意投影面的平面坐标转换方法研究[J].铁道勘察，2011(3):18-20.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第３３卷第３期李沛鸿，等：长距离线路工程投影变形值控制方法分析37。
