云南地质工程第二勘察院 云南楚雄 675000
摘要：开展岩土工程勘察工作，主要是为了获取水文地质资料，并以此为基础细致分析工程地质条件，通过为工程施工提供精准地基基础设计参数和岩土工程特性指标，可以保证整个施工顺利、安全进行。而土的剪切试验作为核心关键要素，加强工程勘察设计剪切试验实践应用分析，不仅可以为工程展开提供技术参数，还能有效保障工程施工可靠和质量。基于此，对岩土工程勘察与设计中剪切试验的应用进行研究和分析。
关键词：岩土工程；勘察设计；剪切试验；应用；研究
在城镇现代化建设背景下，涉及到的工程项目日益增多，对工程施工质量和使用性能也提出较高要求，尤其是针对岩土工程，需要对工程勘察引起高度重视，实践中通过做好土的剪切试验工作，可以保证地基稳定性和可靠性，实践中也要结合不同工程特点及试验需求，对剪切试验进行恰当选择和应用，以确保土体抗剪切强度参数和提高工程建筑整体质量[1]。本文联系剪切试验基本概述，对土的应力分布、土的极限平衡状态等加以阐述，并从地基土承载力值计算、稳定性分析、直接剪切试验等方面着手，对岩土工程勘察设计中的剪切试验应用及方法进行详尽探讨。
1剪切试验概括
工程建设中土的剪切试验具有较高价值与作用，一般情况下可以通过剪切试验对抗剪强度参数进行测量，进而准确评价地基土层承载力和稳定性状况。当土的抵抗力主要来源于外部情况时，就可以有效保护自身不会产生破坏承受极限应力，而大量研究证明应力作用下出现的破坏情况多为剪力破坏，如：不同类型滑坡、挡体结构物遭受损坏等，通过从外部施加作用力，增加土体抗剪强度，可以有效防止上述提到破坏情况出现，并保障构建物整体稳定性。具体包含以下内容：（1）库仑定律分析，简单来说库仑定律就是土体力学性质及抗剪力破坏的基础力学理论，主要公式为t=C+
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；（2）土的应力分布状况，在对土体应力分布状况进行分析时，可以从任意小单元体应力分布展开，实践中可以随意选择任意一点将之视为最大或者最小的主要应力，并根据剪切应力和法向应力，得到单元体应力分布主要关系；（3）土的极限平衡状态，考虑到土体会在不同应力状态下遭受到破坏，为此加强不同应力状态分析十分有必要，实践中可以通过摩尔应力圆有效绘制，得到极限平衡状态曲线，而土体抗剪强度包线就是摩尔应力圆圆周的点位，借助该理论可以得到剪力破坏面最大应力[2]。
2岩土工程勘察与设计中剪切试验应用研究
2.1地基土承载力值计算
结合《建筑地基基础设计规范》，规定偏心距低于基底宽度情况，可以依托剪切试验成果参数，对地层承载力值进行大致估算，以确保可以满足地基变形条件，如：在对某岩土工程展开地质勘察工作时，涉及到的1号建筑物长度和宽度分别为270m和60m，2号建筑物长度和宽度为295m和60m，整个建筑基础施工方案即通过基础扩展和桩基础方式进行处理，并对开展地表仓回填工作时，对2号建筑设置了0.3~1.4m的碎石、块石，同时完成回填工作以后开展粉质黏土强夯施工，但是通过对该区域土体实施勘察工作以后，发现土体含水率和液限分别为21.7%和27.2%，开展三轴试验得到的粘聚力为32.0KPa，内摩擦角角度为1.80，最终得到粉质黏土承载力数值为12.15KPa，与其他计算方法得到结果相比较，实用性比较高[3]。
2.2地基稳定性分析
通常情况下，地基稳定性多通过圆弧滑动方式进行处理，实践应用的土体工程相关参数也是通过固结快剪试验得到，如果各方面条件允许则可以采取剪切试验有效应力力法实施处理，涉及到的土体有效抗剪强度则需要借助三轴CU试验进行测定，针对岩坡相对稳定进行分析，则可以采取极限平衡方式进行，如：在某岩质边坡当中，边坡的高度为15m，然而岩溶重量和水溶重量分别达到23.3kN/m3和9.8kN/m3，边坡面为186o
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61o，得到底层粘聚力和内摩擦角度分别为25.3KPa和13.0o。
2.3直接剪切试验
直接剪切试验，即基于水平方式向放置在垂直应力下的试样施加应力和进行剪切的过程，综合受力条件可以将之划分为以下类型：（1）快剪试验，简单来说就是在完成试样施加垂直压力以后，需要立即进行水平剪切，整个剪切速度也要控制为0.8mm/min，以确保试样能够在3~5min之间快速剪损，这种方法比较适合运用在渗透系数比较小的细粒土当中，针对淤泥质类型土体，则要严格遵照规范要求开展剪切试验工作，针对出现的样品无法实试问题，就需要采用高于规范的速率方式进行处理，以确保最终得到结果准确性，另外针对出现的不均匀样品情况，则要根据软硬速度开展试验，以防止出现内摩擦角度偏大情况；（2）固结快剪试验，对试样开展固结快剪实验，需要保证处于垂直压力状态之下，操作中也要确保试样充分排水固结，进行剪切时速度也要保持为0.8mm/min，在建筑物地基土层自重压力下，固结快剪地基土层也会充分固结，并对地基强度及稳定性进行准确测算；（3）慢剪试验，结合工程实际和土体软硬程度，对各级施加不同垂直压力，实践中也要根据实际状况进行分级施加压力，才能够避免土样被挤出，在试验固结变形稳定以后，就可以开始剪切操作，涉及到的剪切速度不能超过0.02mm/min，待达到剪切峰值以后就可以停机[4]。
3岩土工程勘察与设计中剪切试验应用需注意事项
在对建筑工程进行基础设计时，为保证建筑物稳定性和安全性，就必须满足地基变形和地基强度两个条件，其中地基倾斜、沉降量等均不能超过地基变形条件值，通过对土体开展剪切试验，可以得到地基基础抗剪强度，以此确保地基不会发生剪切或滑动破坏，而土的强度问题又直接关系到地基承载力和地下结构土压力，当地基遭受到外部荷载作用力以后，土体中各点就会产生法向应力和剪应力，当达到抗剪强度极限值以后，地基就会出现失稳、破坏状况，为此加强工程勘察剪切试验十分有必要，实际操作中也要对以下问题加以把握：（1）在对试样进行制备时，所选择的质量接近试样不能够低于4个，并且尽可能的保证样品土质均匀，只有这样才能够确保剪切数值准确性，在对直剪试验样品选择时，也要注意与常规试验相一致，以保证试验数据相互匹配；（2）对含水率较大粘性土开展剪切试验，要选择小的荷序组合，以防止出现挤出土样情况，相应剪切数值也不会遭受到影响；（3）由于剪切速率会对孔隙水压力造成直接影响，为此直剪试验要将剪切速度控制在0.8mm/min内，并在3~5min内完成试样剪损，为得到满意抗剪强度与垂直压力关系曲线，就要对坐标点真实性进行分析，针对出现的异常点则可以进行删除，以得到更加准确数值；（4）注意直剪试验不能对排水条件进行严格控制，进而影响到孔隙水压力测量，为此要加大三轴剪切试验研究，确保得到数据更加科学和合理[5]。
4 结语
本文是基于对岩土工程勘察与设计中剪切试验应用的研究，做好岩土勘察工作，可以对工程施工水文地质条件进行准确把握，并为工程施工顺利进行和建设质量安全提供有力保障，尤其是涉及到的土体剪切试验内容，可以得到地基基础抗剪强度，并切实保证地基稳定性和建筑物安全性。然而想要取得这一效果，就要结合建筑工程实际情况，选择与之相对应的剪切试验方法进行应用，并严格把握操作需注意事项，以保证试验科学性和规范性，相应工程建筑整体质量也会得到明显提高。
参考文献：
[1]韩鹏.十字板剪切试验确定软土地基承载力的研究[J].山西建筑，2016，42（11）：92-93.
[2]于永堂，高远.土体抗剪强度参数的钻孔剪切试验方法初探[J].岩土工程技术，2015，29（4）：169-172，208.
[3]陈蓓.浅谈三轴剪切试验的特性及局限[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（17）：683-684.
[4]李廷雄，普新凯，杨廷国，等.昆明市某场地岩土工程综合评价研究[J].中国水运（下半月），2020，20（4）：253-254.
[5]王昌辉，何旭东，田维强，等.十字板剪切试验在软土工程勘察中的应用[J].资源信息与工程，2019，34（3）：82-83.