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3 单剪试验的剪应力特性
单剪试验获取的不同法向应力下剪应力-剪切位移关系曲线如图4所示。可以看到在低应力状态下(100kPa、500kPa)剪应力的峰值不明显,随着剪切位移的增大,剪应力呈现平缓的发展趋势。随着法向应力的增加,剪应力开始出现较为明显的峰值,峰值过后剪应力呈现持续下落的趋势。
图4 单剪试验的剪应力-剪切位移曲线
不同法向应力下剪应力峰值对应的剪切位移值的变化情况见表2,随着法向应力的增大,剪应力峰值所对应的剪切位移值也在增大,直至法向应力达到1500kPa以上时,剪应力峰值所对应的剪切位移出现波动。单剪试验下的试样呈现整体的剪切破坏,其剪切位移值要明显高于直剪试验,同类型珊瑚砂试样低应力水平下的直剪试验结果显示,500kPa直剪试验剪应力峰值对应的剪切位移都小于2mm。
表2 剪应力的峰值
对直剪试验最大剪切位移的规定,GB/T 50123—1999《土工试验方法标准》[11]中规定有峰值出现时应继续剪切至剪切位移4mm时停机,当剪应力无峰值时,应剪切至剪切位移为6mm时停机,DL/T 5355—2006《水电水利工程土工试验规程》[12]、JTG E40—2007《公路土工试验规程》[13]也规定相同的数值。对单剪试验的最大剪切位移尚未有相关规范明确规定,本次试验中三个法向应力下剪应力峰值对应的剪切位移都大于6mm,且其中500kPa下剪应力对应的峰值也接近了6mm。结合本次试验的结果,提出进行珊瑚砂的单剪试验(试样直径50mm),尤其在需要进行高水平的法向应力条件的试验时,试验的剪切位移建议应达到10mm,此建议值还需要根据试样的直径进行调整。