直接剪切試驗(yàn)

1、直接剪切試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康闹苯蛹羟性囼?yàn)就是直接對(duì)試樣進(jìn)行剪切試驗(yàn)，簡(jiǎn)稱直剪試驗(yàn)，是測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法，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，測(cè)得試樣破壞破壞時(shí)的剪應(yīng)力T，然后根據(jù)庫(kù)倫定律確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)摩擦角®和粘聚力二、試驗(yàn)原理土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪應(yīng)力破壞時(shí)的極限能力。土體內(nèi)某一面上的抗剪強(qiáng)度就是該面兩側(cè)的土體發(fā)生滑動(dòng)的最大阻力，這一阻力是由內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力所組成，可近似地圖6Itg關(guān)系曲線圖62t關(guān)系曲線7用庫(kù)侖公式表示如下：粘性土Qtg申+C非粘性土T=tg申式中：e土體抗剪強(qiáng)度（kPa）；b承受的垂直壓力（kPa）；申一內(nèi)摩擦角（&

2、#176;）；c粘聚力（kPa）。三、試驗(yàn)方法根據(jù)土樣在剪切過程中孔隙水變化情況的不同，常用的直剪方法有三種：1. 不固結(jié)快剪法：加法向力后，訊速施加剪力，在35分鐘內(nèi)將土樣剪破試樣。整個(gè)試驗(yàn)過程中土樣的含水量保持不變；2. 固結(jié)快剪法：施加法向力后，讓試樣固結(jié)排水，產(chǎn)生豎向壓縮變形，待固結(jié)穩(wěn)定后，再快速施加水平剪應(yīng)力使試樣剪破。要求試樣在剪切過程中含水量保持不變；3. 固結(jié)慢剪法：施加法向力后，讓試樣固結(jié)排水，產(chǎn)生豎向壓縮變形，待固結(jié)穩(wěn)定后，緩慢施加水平剪力，使試樣剪切破壞。要圖63應(yīng)變控制直剪儀示意圖1.推力座2試樣3透水石4垂直加荷框架5垂直變形量表6剪切盒7量力環(huán)求試樣在剪切過程中孔隙

3、水能及時(shí)消散。四、不固結(jié)快剪試驗(yàn)試驗(yàn)方法適用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s的細(xì)粒土。1. 試驗(yàn)設(shè)備（1）應(yīng)變控制直剪儀：由剪切盒、垂直加壓設(shè)備、剪切傳動(dòng)裝置、測(cè)力計(jì)、位移測(cè)量系統(tǒng)組成。見圖63；（2）環(huán)刀：高度20mm,內(nèi)徑61.8mm。（3）天平：感量0.1g、稱量500g；4）百分表：量程10mm；5）其它輔助工具：環(huán)刀、飽和器、削土刀、秒表、透水石、濾紙等。2. 試驗(yàn)步驟1）按工程需要,從原狀土樣中切取原狀土試樣或制備給定干密度及含水率的擾動(dòng)土試樣。切樣方法同壓密試驗(yàn)；（2）每組試驗(yàn)至少制備4個(gè)試樣,按密度試驗(yàn)和含水率試驗(yàn)的方法測(cè)定試樣的密度和含水率。要求各試樣間的重力密度差值不大于0.

4、3kN/m3，含水量不大于2%；（3）將上、下盒對(duì)準(zhǔn),插入固定銷,在下盒內(nèi)放入透水石和濾紙,將帶有試樣的環(huán)刀刀口向上，刀背向下，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，放置濾紙和上透水石，將試樣慢速推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀，加上傳力蓋板；(4) 安裝滑動(dòng)鋼珠、剪切盒和量力環(huán)，施加0.01N/mm2的預(yù)壓荷載，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，將量力環(huán)中百分表讀數(shù)調(diào)零。(5) 施加垂直壓力后，立即拔除固定銷，開動(dòng)秒表，以0.8mm/min一周的速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手輪(每轉(zhuǎn)周剪位移0.2mm),使試樣在35min內(nèi)剪切破壞。手輪每轉(zhuǎn)一周，記錄一次量力環(huán)內(nèi)量表讀數(shù)一次，直至土樣剪切破壞，記錄表見表61。剪切破壞標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)量力環(huán)中的百分表指針不再前進(jìn)，或有明

5、顯后退時(shí)，取百分表讀數(shù)最大值；當(dāng)百分表指針不后退時(shí)，以剪切位移&=4mm對(duì)應(yīng)的變形為百分表讀數(shù)；這時(shí)使剪切位移達(dá)到6mm才停止剪切；(6) 剪切完后，倒轉(zhuǎn)手輪，移去垂直壓力，重復(fù)(2)(5)的步驟對(duì)余下的試樣進(jìn)行不同垂直壓力作用下的試樣剪切。3. 試驗(yàn)記錄、試驗(yàn)成果整理(1)計(jì)算剪應(yīng)力：C-R“61)62)T=ix10iA0式中：P各級(jí)垂直壓力下試樣剪應(yīng)力(kPa)；iR一各級(jí)垂直壓力下剪損時(shí)量力環(huán)量表讀數(shù)(0.01mm)；iC一量力環(huán)系數(shù)(kPa/0.01mm)(2)計(jì)算剪切位移：AL二0.2nRi式中：AL剪切位移(mm)；0.2手輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一周剪切盒位移(mm)；n手輪轉(zhuǎn)動(dòng)周數(shù)。(

6、3) 繪制剪應(yīng)力垂直應(yīng)力關(guān)系曲線Tp,見圖61，并確定內(nèi)聚力c和內(nèi)摩擦角p。(4) 繪制各級(jí)垂直壓力下，剪應(yīng)力與剪位移的關(guān)系曲線T/,見圖62。五、固結(jié)快剪試驗(yàn)試驗(yàn)方法適用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s的細(xì)粒土。1. 儀器設(shè)備和按裝土樣同快剪試驗(yàn)。但直剪儀上需安裝垂直位移量表；2. 施加垂直壓力后，使試樣在法向應(yīng)力作用下排水固結(jié),若系飽和試樣，在垂直壓力加上5min以后，往剪切盒中注水，若系非飽和試樣，在剪切盒四周塞上濕棉花，防止水分蒸發(fā)；3. 當(dāng)試樣在法向應(yīng)力作用下壓縮穩(wěn)定后(壓縮穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為垂直變形不大于0.005mm/h),測(cè)記試樣壓縮變形量；4. 按快剪試驗(yàn)的第(2)(4)的步驟施加剪力

7、，直到試樣剪切破壞；5. 剪應(yīng)力計(jì)算同不固結(jié)快剪試驗(yàn)。六、固結(jié)慢剪試驗(yàn)1儀器設(shè)備和按裝土樣同固結(jié)快剪試驗(yàn)，施加垂直壓力后，每1h測(cè)讀垂直變形一次，直至試樣固結(jié)變形穩(wěn)定，變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為不大于0.005mm/1h；2. 當(dāng)試樣固結(jié)完成后，拔去固定銷，以小于0.02mmmin的剪切速率進(jìn)行剪切，試樣每產(chǎn)生0.20.4mm剪切位移測(cè)記測(cè)力計(jì)和位移讀數(shù)，直至測(cè)力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)峰值，出現(xiàn)峰值后，應(yīng)繼續(xù)剪切至剪切位移為4mm時(shí)停機(jī)，記下破壞值；3當(dāng)剪切過程中測(cè)力計(jì)讀數(shù)無(wú)峰值時(shí)，應(yīng)繼續(xù)剪切至剪切位移為6mm時(shí)停機(jī)。4. 當(dāng)需要估算試樣的剪切破壞時(shí)間，可按下式計(jì)算：tf=50t50（63）式中：tf達(dá)到破壞所經(jīng)歷的時(shí)間（min）；t50固結(jié)度達(dá)到50%時(shí)所需要的時(shí)間（min）。5. 剪應(yīng)力計(jì)算同不固結(jié)快剪試驗(yàn)。七、說(shuō)明和注意事項(xiàng)1直剪試驗(yàn)得到的抗剪強(qiáng)度參數(shù)c、甲值用如下符號(hào)表示：快剪c,甲；固結(jié)快剪c,c9cq；慢剪Cs，申s；2. 快剪、固結(jié)快剪適用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s的細(xì)粒土，對(duì)滲透系數(shù)大于10-6cm/s的土應(yīng)采用三軸儀進(jìn)行試驗(yàn)；3. 軟粘土和砂土規(guī)范建議采用三軸試驗(yàn)，而不進(jìn)行直