【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工程勘察，具体涉及一种松软散碎地层钻孔剪切试验方法及其应用。
技术介绍
1、土体抗剪强度一般通过钻探取样，并将土样做室内直剪快剪、固结快剪等试验获得。而对于软土、残积土、全风化岩等松软散碎地层，存在钻探取样困难、土样扰动大、土样存放时间长、室内试验耗费时间长等问题，影响抗剪强度测试精度和效率。钻孔剪切试验是在土体天然应力状态下进行剪切，避免了取样扰动，节约试验时间。但钻孔剪切试验常采用于测定岩土等坚固地层的抗剪强度，针对软塑-硬塑粉质黏土、残积土、全风化花岗岩等松软散碎地层进行的钻孔剪切试验质量和效率不佳。此外，由于钻孔剪切试验的试验环境、剪切机制、排水条件等与传统室内直剪快剪、固结快剪试验有一定差别，导致钻孔剪切试验测得的抗剪强度参数与室内试验有些差别，难以用于工程实践。因此，如何提高松软散碎地层钻孔剪切试验质量和效率，并将钻孔剪切试验测得的抗剪强度参数用于工程实践，是亟需研究与解决的难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提高松软散碎地层的钻孔剪切试验质量和效率，并提供将钻孔剪切试验结果直接用于工程实践的方法。
2、为此，本专利技术提供了一种松软散碎地层钻孔剪切试验方法，包括以下步骤：
3、(1)针对松软散碎地层，在待测试地层钻设竖向孔洞，减小对测试点土体的扰动，架设钻孔剪切仪，并将剪切板放入孔洞内预定深度；
4、(2)启动钻孔剪切仪的法向压力加载机构，由剪切板向孔壁施加法向压力使地层固结；
5、(3)固结完成后
6、(4)采用逐级加载方式增大法向压力，重复步骤(2)-(3)，获取不同法向压力下的试验数据；
7、(5)基于不同法向压力下的试验数据，计算得到待测试地层的黏聚力c和内摩擦角φ数据。
8、具体的，上述步骤(2)中初次施加的法向压力不小于无侧限抗压强度的1/2。
9、具体的，上述步骤(2)中初次施加法向压力的固结时间为5-15min，之后每级法向压力下固结时间为5-10min。
10、具体的，上述步骤(3)中向上提拉剪切板的速率为3mm/min。
11、具体的，上述步骤(4)中逐级加荷值为5-50kpa。
12、具体的，上述步骤(4)中加载级数为4-5级。
13、具体的，上述步骤(5)中基于不同法向压力下的试验数据拟合绘制成摩尔-库仑强度包线，得到待测试地层的黏聚力c钻孔剪切和内摩擦角φ钻孔剪切。
14、本专利技术还提供了一种利用钻孔剪切确定松软散碎地层抗剪强度的方法，包括以下步骤：
15、(1)选取不同地区的特定松散地层，对每块特定松散地层开展钻孔剪切试验、直剪快剪试验、固结快剪试验；其中，钻孔剪切试验采用上述松软散碎地层钻孔剪切试验方法；
16、(2)按随机变量法计算钻孔剪切、直剪快剪、固结快剪试验所得黏聚力、内摩擦角的平均值、标准值、标准差、修正系数、变异系数；
17、(3)将钻孔剪切、直剪快剪、固结快剪试验数据进行对比，建立特定松散地层的钻孔剪切与直剪快剪、固结快剪之间抗剪强度换算公式；
18、(4)检测与特定松散地层同类型的待测地层的钻孔剪切数据，根据步骤(3)获取的公式换算得到待测地层的直剪快剪和固结快剪抗剪强度数据。
19、具体的，上述特定松散地层包括软塑粉质黏土、硬塑粉质黏土、硬塑老黏土、残积砂质黏性土和全风化花岗岩。
20、具体的，上述步骤(3)中特定松散地层的钻孔剪切与直剪快剪、固结快剪之间抗剪强度换算公式包括
21、软塑粉质黏土：c直剪快剪＝1.24c钻孔剪切，φ直剪快剪＝0.79φ钻孔剪切；
22、c固结快剪＝1.37c钻孔剪切，φ固结快剪＝1.19φ钻孔剪切；
23、硬塑粉质黏土：c直剪快剪＝1.48c钻孔剪切，φ直剪快剪＝0.81φ钻孔剪切；
24、c固结快剪＝1.72c钻孔剪切，φ固结快剪＝1.15φ钻孔剪切；
25、硬塑老黏土：c直剪快剪＝3.07c钻孔剪切，φ直剪快剪＝0.8φ钻孔剪切；
26、残积砂质黏性土：c直剪快剪＝1.71c钻孔剪切，φ直剪快剪＝0.75φ钻孔剪切；
27、c固结快剪＝2c钻孔剪切，φ固结快剪＝0.79φ钻孔剪切；
28、全风化花岗岩：c直剪快剪＝1.69c钻孔剪切，φ直剪快剪＝0.76φ钻孔剪切；
29、c固结快剪＝2.26c钻孔剪切，φ固结快剪＝0.78φ钻孔剪切；
30、其中，c为黏聚力，φ为内摩擦角。
31、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
32、1、本专利技术提供的这种松软散碎地层钻孔剪切试验方法操作简便，对测试点土体的扰动小，适用于软塑-硬塑粉质黏土、残积土、全风化花岗岩等松软散碎地层，试验质量和效率高。
33、2、本专利技术提供的这种利用钻孔剪切确定松软散碎地层抗剪强度的方法通过对具有软塑-硬塑粉质黏土、残积土、全风化花岗岩等松软散碎地层的多个试验场地开展钻孔剪切、直剪快剪、固结快剪试验等大量对比试验，选择合适回归方程，对钻孔剪切、直剪快剪、固结快剪试验数据进行拟合分析，创建钻孔剪切试验、快剪和固结快剪试验测试抗剪强度的关系式，实现了钻孔剪切试验抗剪强度参数直接用于工程勘察和设计，提高了获取抗剪强度的效率与精度，节约了勘察成本，提升了原位测试技术水平，取得了显著的经济效益、技术效益和社会效益。
34、以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
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1.一种松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于：所述步骤(2)中初次施加的法向压力不小于无侧限抗压强度的1/2。
3.如权利要求1所述的松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于：所述步骤(2)中初次施加法向压力的固结时间为5-15min，之后每级法向压力下固结时间为5-10min。
4.如权利要求1所述的松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于：所述步骤(3)中向上提拉剪切板的速率为3mm/min。
5.如权利要求1所述的松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于：所述步骤(4)中逐级加荷值为5-50kPa。
6.如权利要求1所述的松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于：所述步骤(4)中加载级数为4-5级。
7.如权利要求1所述的松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于：所述步骤(5)中基于不同法向压力下的试验数据拟合绘制成摩尔-库仑强度包线，得到待测试地层的黏聚力C钻孔剪切和内摩擦角φ钻孔剪切。
8.一种利用钻孔剪
9.如权利要求8所述利用钻孔剪切确定松软散碎地层抗剪强度的方法，其特征在于：所述特定松散地层包括软塑粉质黏土、硬塑粉质黏土、硬塑老黏土、残积砂质黏性土和全风化花岗岩。
10.如权利要求9所述利用钻孔剪切确定松软散碎地层抗剪强度的方法，其特征在于，所述步骤(3)的换算公式包括
...【技术特征摘要】
1.一种松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于：所述步骤(2)中初次施加的法向压力不小于无侧限抗压强度的1/2。
3.如权利要求1所述的松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于：所述步骤(2)中初次施加法向压力的固结时间为5-15min，之后每级法向压力下固结时间为5-10min。
4.如权利要求1所述的松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于：所述步骤(3)中向上提拉剪切板的速率为3mm/min。
5.如权利要求1所述的松软散碎地层钻孔剪切试验方法，其特征在于：所述步骤(4)中逐级加荷值为5-50kpa。
6.如权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：于廷新，孙红林，张占荣，张燕，薛峰，彭俊伟，储团结，程龙虎，刘强，吴守富，刘华吉，沈峥，涂仁盼，许泽鹏，谢凡，陈蒙，张亮亮，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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