Study on Deformation and Strength Characteristics of Xi'an Loess by Borehole Shear Tests

YU Yongtang; ZHU Jianmin; ZHENG Jianguo; HUANG Xiaowei; ZHANG Long; ZHANG Jie

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20210606001

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Study on Deformation and Strength Characteristics of Xi'an Loess by Borehole Shear Tests

更新时间：2025-09-25

- Study on Deformation and Strength Characteristics of Xi'an Loess by Borehole Shear Tests
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 42, Issue 5, Pages: 1104-1112(2022)
- 作者机构：
  
  1.机械工业勘察设计研究院有限公司陕西省特殊土性质与处理重点实验室，陕西西安 710043
  2.中联西北工程设计研究院有限公司，陕西西安 710077
  3.西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安 710055
  4.同济大学地下建筑与工程系，上海 200092
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20210606001
  CLC： TU413
- Received：06 June 2021，
  
  Revised：2021-11-19，
  
  Published：28 October 2022
- 稿件说明：
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于永堂,朱建民,郑建国等.黄土钻孔剪切变形与强度特性研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(05):1104-1112.

YU Yongtang,ZHU Jianmin,ZHENG Jianguo,et al.Study on Deformation and Strength Characteristics of Xi'an Loess by Borehole Shear Tests[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(05):1104-1112.
于永堂,朱建民,郑建国等.黄土钻孔剪切变形与强度特性研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(05):1104-1112. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210606001.

YU Yongtang,ZHU Jianmin,ZHENG Jianguo,et al.Study on Deformation and Strength Characteristics of Xi'an Loess by Borehole Shear Tests[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(05):1104-1112. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210606001.

摘要

为揭示黄土钻孔剪切过程的变形和强度特征，在传统钻孔剪切仪上增加法向位移和剪切位移传感器，并采用改进的钻孔剪切仪在典型西安黄土中进行不同深度的钻孔剪切试验，同时在相邻探井内取原状土样进行三轴固结不排水剪切试验和直剪试验（固结快剪、快剪），最后将不同试验方法测得的抗剪强度参数进行对比分析。试验结果表明，法向应力‑法向位移关系曲线可通过刺入压密阶段、似弹性变形阶段和塑性变形阶段描述其特征；在首级法向应力下的剪切破坏过程中，剪切应力历经短期弹性、长期弹塑性增大阶段，直至达到相对稳定值；在分级法向应力下的剪切破坏过程中，剪切应力历经从零增大至比例强度的弹性阶段，从比例强度增大至峰值强度的弹塑性阶段和从峰值强度降低至残余强度的屈服破坏阶段；当法向应力控制在似弹性变形阶段范围时，剪切应力与法向应力之间呈良好的线性关系，较好地符合摩尔‑库伦强度准则；钻孔剪切试验测得的内摩擦角普遍高于三轴固结不排水剪切试验和直剪试验（固结快剪、快剪）结果，但黏聚力除在浅部地层（10 m深度范围内）中高于直剪试验（固结快剪、快剪）结果外，均小于三轴固结不排水剪切试验和直剪试验（固结快剪、快剪）结果。

Abstract

In order to reveal the deformation and strength characteristics of loess in the process of Borehole Shear Tests （BST）， the normal displacement sensor and shear displacement sensor were installed in the traditional borehole shear instrument， and the modified borehole shear instrument was applied to the BSTs at different depths in a typical loess stratum， Xi'an. Meanwhile， undisturbed soil samples were taken from the adjacent exploration well for triaxial consolidated undrained shear tests， and consolidated and unconsolidated quick direct shear tests. Finally， the shear strength parameters measured by different test methods are compared and analyzed. The test results show that the relation curve of normal stress versus normal displacement can be described by the penetration-compaction stage， quasi-elastic deformation stage， and plastic deformation stage. The shear failure process under the first normal pressure goes through the short-term elastic stage and the long-term elastic-plastic stage until it reaches the relatively stable shear strength. The shear failure process under the increments of normal pressure goes through the elastic stage when the shear stress increases from zero to the proportional strength， the elastic-plastic stage when the proportional strength increases to the peak strength， and the yield failure stage when the peak strength decreases to the residual strength. When the normal stress is in the range of quasi-elastic deformation stage， there is a good linear relationship between the shear stress and the normal stress， which conforms to the Mohr-Coulomb strength criterion； The internal friction angles measured by BSTs are generally higher than those of triaxial consolidated undrained shear tests， consolidated and unconsolidated quick direct shear tests， but the cohesions are lower than those of triaxial consolidated undrained shear tests and direct shear tests except that it is higher than that of direct shear tests in shallow stratum （within 10 m depth）.

关键词

Keywords

references

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