歐美大地聯合廣東省內的勘察企業、科研單位、高校在廣州南沙工地進行了一次鉆孔剪切試驗。采用法國Apageo公司研發的Phicometer型原位鉆孔剪切儀。

當天進行了兩次鉆孔剪切試驗，試驗流程均正確無誤。從試驗取得的數據來看，成功測得了土體的抗剪強度參數，試驗圓滿成功。

1 試驗原理

鉆孔剪切試驗是將一個帶有水平環形鋼齒的探頭，放置在一個直徑63mm的鉆孔中。通過膨脹探頭，施加徑向的壓力σ，水平鋼齒就會插入到孔壁的巖土體中。鉆孔剪切試驗的基本原理如下圖2所示。

徑向壓力作用的表面積為S：

S=πdl

其中，d=鋼齒的直徑，l=鋼齒范圍的長度。

保持徑向壓力不變，向上拉起探頭，對孔壁巖土體進行剪切，拉力為T，從而可以計算出土體的抗剪強度：

2 試驗裝置

鉆孔剪切儀包含以下四個部分：探頭、鉆具、地面設備、輔助工具(如圖3所示)。

圖3 鉆孔剪切儀試驗裝置

探頭

頭由一個單一的可膨脹的元件組成，內部有一個特殊的開縫的管，這個特殊的開縫管由以下幾部分組成：

①中心區域由1個堅硬的殼組成，這個硬殼上裝有水平的齒，這個是主要的測量裝置。

②兩個外部區域由幾個薄的長條組成，薄條像彈簧一樣工作。

鉆具

鉆具是由直徑32mm的鉆機桿組成的，最頂端的那根鉆孔調節桿必須整個長度布滿螺紋。一套標準的頂端鉆孔調節桿至少由以下3種規格組成：

①1×0.4m長桿；

②1×0.8m長桿；

③1×1.2m長桿。

地面設備

地面設備包括：

①拉力系統。由千斤頂提供拉力，通過拉力表測得拉力值。

②壓力-體積控制單元。通過壓力-體積控制單元控制探頭的壓力和膨脹量。

③垂直方向變形測量系統。通過千分表測量垂直位移。

輔助工具

輔助工具包含游標卡尺、手動真空泵等。

3 試驗過程

鉆孔

直徑為63mm，鉆孔深度約2米。

探頭標定

連接好儀器后，在空氣中對探頭逐級加壓，使探頭膨脹，用游標卡尺記錄每一級體積下，探頭的直徑和壓力，記錄標定數據。

放入孔中

將探頭放入孔中，拉力測量裝置、千分表、秒表等歸零。

加壓

加壓，使鋼齒與土體接觸，記錄數據。最大壓力不超過6bar。

減小壓力

減小壓力。將壓力減小到2bar，作為第一級壓力。

開始剪切

開始剪切。操作者1負責緩慢提升千斤頂進行剪切，操作者2負責控制壓力，并且讀取拉力，記錄數據。

4 數據處理

修正探頭標定數據、繪制標定曲線，處理試驗數據并繪制正應力剪應力關系曲線。

修正探頭標定數據并繪制標定曲線

根據實測數據擬合的直線，可知：

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