土力學(xué)試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)之-直剪試驗(yàn)

1、試驗(yàn)項(xiàng)目三直剪試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)定土樣在不同正壓力下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)一一內(nèi)摩擦角和粘聚力，為估算地基承載力、 評(píng)價(jià)地基及土坡的穩(wěn)定性、計(jì)算擋土墻土壓力等提供必需的資料。試驗(yàn)方法：通常采用4個(gè)試樣，分別在不同的垂直壓力 p下，施加水平剪切力進(jìn)行剪切，測(cè)得剪切 破壞時(shí)的剪應(yīng)力T然后根據(jù)庫(kù)侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：內(nèi)摩擦角和粘聚力c。根據(jù)試驗(yàn)時(shí)的剪切速率和排水條件不同，直接剪切試驗(yàn)可分為：快剪、固結(jié)快剪和慢剪 三種方法。試驗(yàn)方法的選擇，原則上應(yīng)該盡量模擬工程的實(shí)際情況，如施工情況，土層排水 條件等（學(xué)生試驗(yàn)一般采用快剪方法）。試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū):直接剪切試驗(yàn)、目的1、掌握應(yīng)變控制式直剪儀快剪的操作方法；2、測(cè)

2、定土樣在不同正壓力下的抗剪強(qiáng)度并確定土的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力;3、鞏固抗剪強(qiáng)度的理論概念。、試驗(yàn)原理a的平面上（主當(dāng)?shù)鼗鲜┘油夂奢d后，如取出一單元體來(lái)分析時(shí)，在單元體任意角度應(yīng)力面除外），如圖7-1上m n平面，作用著法向 應(yīng)力e和剪應(yīng)力t,而剪應(yīng)力有使m-n面以上土體向 左滑動(dòng)的趨勢(shì)。因此，土顆粒之間的阻力便要阻止 它滑動(dòng)，這阻力稱(chēng)為抗剪強(qiáng)度 t。因此，剪應(yīng)力T和抗剪強(qiáng)度t在不同的荷載作 用下有可能出現(xiàn)下列三種情況：當(dāng)荷載較小時(shí)，TVT，土體尚處于彈性壓縮階 段，土體內(nèi)尚未形成剪切滑動(dòng)面；當(dāng)荷載繼續(xù)增加，使t，這時(shí)土體內(nèi)已開(kāi) 始形成剪切滑動(dòng)面；但尚未滑動(dòng)而是處于極限平衡 狀態(tài)。從理論上說(shuō)只要外

3、載稍有增加，土體內(nèi)某面 m-n上便開(kāi)始剪切滑動(dòng)。如荷載繼續(xù)加大，使 tT，這時(shí)剪應(yīng)力超過(guò)B土的抗剪強(qiáng)度（實(shí)際這是不可能的，因當(dāng)tT時(shí)土弓J中應(yīng)力將重分配），直至在土體內(nèi)某一面上的剪應(yīng)力 大于抗剪強(qiáng)度時(shí)，便形成了剪切滑動(dòng)面，使土體沿滑動(dòng)面滑動(dòng)。而在工程上所關(guān)心的是土體在什么情況下處于極限平衡狀態(tài)，如何求得土的抗剪強(qiáng)度。 剪切試驗(yàn)便是解決這個(gè)問(wèn)題，可在同一種土樣上施加不同的法向力，進(jìn)行剪切，將剪切破壞時(shí)的剪應(yīng)力作為土的抗剪強(qiáng)度。按照庫(kù)倫定律，剪應(yīng)力與法向應(yīng)力近似成線(xiàn)性關(guān)系。因 此可根據(jù)不同的法向應(yīng)力和相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度得 Tdn曲線(xiàn)。同時(shí)該曲線(xiàn)可用直線(xiàn)來(lái)代替，在 直線(xiàn)上任意一點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示在土體內(nèi)某一

4、個(gè)平面處于極限平衡狀態(tài)時(shí)土的抗剪強(qiáng)度。三、主要儀器設(shè)備砝碼若干；秒表1;切土刀一一1; 推土塞一一1;臘紙一一2;應(yīng)變控制式直剪儀一一1 （圖7-2 ）測(cè)微表（量程10mm精度0.01mm） 1; 切土環(huán)刀1;鋁盒一一2;方玻璃一一2;螺絲起子一一1。四、試驗(yàn)步驟：1、取下加壓框架，了解剪刀盒的構(gòu)造。剪刀盒分上、下盒，下盒放在鋼珠滑槽上，下盒 中有一內(nèi)圈，中間圓孔直徑與上盒孔徑相同，土樣放在中間。上盒側(cè)面有傳壓塊及鋼珠，使 其頂在測(cè)力環(huán)上。剪切前為了固定上下盒，用固定插銷(xiāo)銷(xiāo)住。2、將下盒內(nèi)圈對(duì)準(zhǔn)放入下盒。在下盒內(nèi)圈孔中放一透水石并在上面放一張臘紙，防止水 分散失（如排水剪時(shí)放濾紙）。套上土盒，

5、并插入固定插銷(xiāo)，使上、下盒暫時(shí)不能相對(duì)位移。3、 將切有土樣的環(huán)刀刃口向上，反放在土盒上（切土方法同前，切好的土要測(cè)定容重）， 并使環(huán)刀頂邊嵌入上盒頂面的淺槽中對(duì)準(zhǔn)孔位。在環(huán)刀上面的土面上，放一張臘紙后，用推土塞將試樣輕輕地壓入剪切盒中，并依次放上透水石，活塞和傳力鋼珠。4、在測(cè)力環(huán)中裝上測(cè)微表。5、 調(diào)整垂直壓力加壓系統(tǒng)，它由加壓框架、加壓杠桿（杠桿比為1: 10）和砝碼組成（有 時(shí)為了知道垂直壓力下的壓縮和剪切時(shí)的垂直變形，在框架頂上裝有測(cè)微表，本次實(shí)驗(yàn)不要求）。試驗(yàn)前檢查一下框架上下螺絲帽是否上緊、加壓杠桿滑動(dòng)是否正常。而后將加壓框架上 橫梁的中間圓孔對(duì)準(zhǔn)鋼珠放下（裝加壓框架時(shí)，需先將杠

6、桿抬高），這時(shí)杠桿尾端必須掛在鉤 上。26加垂直壓力：本試驗(yàn)每組試樣 4個(gè)，分別加垂直壓力為1.0公斤/厘米（把杠桿系統(tǒng)從鉤上取下，它們的自重相當(dāng)于在試樣上加的壓力為0.5公斤/厘米，再加上1.608公斤小砝碼一個(gè)）、1.5公斤/厘米2 （杠桿系統(tǒng)和3.21公斤大砝碼一個(gè)）、2.0公斤/ 厘米2 （杠桿系統(tǒng)、1.608公斤大砝碼一個(gè)和3.21公斤大砝碼一個(gè)）和2.5公斤/厘米2（杠 桿系統(tǒng)、3.21公斤大砝碼二個(gè)）。7、如推軸離下盒的距離較大時(shí)，可拔出推軸插銷(xiāo)（見(jiàn)圖 7-3）并旋轉(zhuǎn)推軸，使其靠近下 盒，再插回插銷(xiāo)，并緩緩轉(zhuǎn)手輪，使推軸與剪切盒及測(cè)力環(huán)正好接觸，但尚未加力（可由測(cè) 微表指針微動(dòng)得

7、知）。而后拔去上、.下盒固定插 銷(xiāo)（切勿忘記），這時(shí)，試樣已安裝完畢。將杠 桿尾從鉤子上放下（即加上垂直壓力），立即進(jìn) 行剪切。8、在轉(zhuǎn)動(dòng)手輪的同時(shí)，開(kāi)動(dòng)秒表并以每分鐘6轉(zhuǎn)的速度均勻地?fù)u轉(zhuǎn)手輪進(jìn)行剪切試驗(yàn)，每 轉(zhuǎn)一圈應(yīng)讀數(shù)一次（負(fù)責(zé)剪切者在手輪旋轉(zhuǎn)3/4圈時(shí)應(yīng)預(yù)告讀數(shù)者準(zhǔn)備讀數(shù)）。一般在35分鐘 內(nèi)測(cè)微表讀數(shù)已不再增加甚至減少時(shí)，土樣已被 剪壞，但讀數(shù)還需繼續(xù)讀 35次后便可停止這 一試樣的試驗(yàn)。9、卸除垂直荷載，取出試樣，并在剪切面 附近切取約3040克土樣，分裝在三個(gè)小鋁盒 中，以測(cè)定試驗(yàn)后的含水量（本次實(shí)驗(yàn)不要求）， 而后重復(fù)第2步第9步，對(duì)其余3個(gè)試樣進(jìn)行 試驗(yàn)。試驗(yàn)完畢后，拆除測(cè)微表

8、，并除去剪切盒 內(nèi)和儀器上的余土，然后將儀器裝置復(fù)原。五、計(jì)算與繪圖1、計(jì)算各個(gè)試樣得抗剪強(qiáng)度T = AR式中A 測(cè)力計(jì)率定系數(shù)（N/0.01mm），已由 實(shí)驗(yàn)室事先對(duì)測(cè)力環(huán)進(jìn)行校正后求遺水石刁曰得，R 測(cè)微表讀數(shù)，以0.01mm計(jì)。本試驗(yàn)取峰值。土2、以垂直壓力為橫坐標(biāo)，抗剪強(qiáng)度 T為縱坐標(biāo)，繪制tan關(guān)系曲線(xiàn)，從圖上求得粘聚力和 內(nèi)摩擦角，如圖7-4所示。4圖7-4抗剪強(qiáng)度與垂直壓力的關(guān)系曲線(xiàn)六、實(shí)驗(yàn)時(shí)注意事項(xiàng)：在剪切開(kāi)始前，一定要檢查一下，上、下盒的固定插銷(xiāo)是否拔掉。剪切時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪速度是 6 圈/分，在試驗(yàn)前可先練習(xí)一下，以便控制剪切速度。讀數(shù)可直接讀測(cè)微表的小格數(shù)（每格相當(dāng)于 0.01mm,而后以格數(shù)最多的一次乘以測(cè)力環(huán) 校正系數(shù)A,便是抗剪強(qiáng)度。直剪試驗(yàn)試驗(yàn)記錄表工程名稱(chēng)土樣說(shuō)明試驗(yàn)者計(jì)算者校核者試驗(yàn)日期試樣編號(hào)剪切前固結(jié)時(shí)間：min儀器編號(hào)剪切前壓縮量：mm垂直壓力kPa剪切歷時(shí)：min測(cè)力計(jì)率定系數(shù) C=N/0.01mm手輪轉(zhuǎn) 數(shù)（轉(zhuǎn)）測(cè)力計(jì)讀數(shù)（0.01