實(shí)驗(yàn)七 直接剪切試驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)七直接剪切試驗(yàn)理論與應(yīng)用力學(xué)10332054程彬一、概述直接剪切試驗(yàn)就是直接對試樣進(jìn)行剪切的試驗(yàn)，簡稱直剪試驗(yàn)，是測定土的抗剪強(qiáng)度的一種常用方法，通常采用4個試樣，分別在不同的垂直壓力P下，施加水平剪切力，測得試樣破壞時的剪應(yīng)力e，然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)摩擦角申和粘聚力c。二、儀器設(shè)備1、直剪儀。采用應(yīng)變控制式直接剪切儀，如圖所示，由剪切盒、垂直加壓設(shè)備、剪切傳動裝置、測力計以及位移量測系統(tǒng)等組成。加壓設(shè)備采用杠桿傳動。圖7-1應(yīng)變控制式直剪儀1輪軸；2底座；3透水石；4測微表；5活塞;6上盒;7土樣；8測微表；9量力環(huán)；10下盒2、測力計。采用應(yīng)變?nèi)?，量表為百分表?、環(huán)

2、刀。內(nèi)徑6.18cm，高2.0cm。4、其他。切土刀、鋼絲鋸、濾紙、毛玻璃板、凡士林等。1、將試樣表面削平，用環(huán)刀切取試件，測密度，每組試驗(yàn)至少取四個試樣,各級垂直荷載的大小根據(jù)工程實(shí)際和土的軟硬程度而定，一般可按100kPa，200kPa，300kPa，400kPa(即1.0kg/cm2，2.0kg/cm2，3.0kg/cm2，4.0kg/cm2)施加。2、檢查下盒底下兩滑槽內(nèi)鋼珠是否分布均勻，在上下盒接觸面上涂抹少許潤滑油，對準(zhǔn)剪切盒的上下盒，插入固定銷釘，在下盒內(nèi)順次放潔凈透水石一塊及濕潤濾紙一張。3、將盛有試樣的環(huán)刀平口朝下，刀口朝上，在試樣面放濕潤濾紙一張及透水石一塊，對準(zhǔn)剪切盒的上

3、盒，然后將試樣通過透水石徐徐壓入剪切盒底，移去環(huán)刀，并順次加上傳壓板及加壓框架。4、在量力環(huán)的安裝水平測微表，裝好后應(yīng)檢查測微表是否裝反，表腳是否靈活和水平，然后按順時針方向徐徐轉(zhuǎn)動手輪，使上盒兩端的鋼珠恰好與量力環(huán)按觸（即量力環(huán)中測微表指針被觸動）。5、順次小心地加上傳壓板、鋼珠，加壓框架和相應(yīng)質(zhì)量的砝碼（避免撞擊和搖動）。6、施加垂直壓力后應(yīng)立即拔去固定銷（此項工作切勿忘記）。開動秒表，同時以每分鐘412轉(zhuǎn)的均勻速度轉(zhuǎn)動手輪（學(xué)生可用6轉(zhuǎn)/分），轉(zhuǎn)動過程不應(yīng)中途停頓或時快時慢，使試樣在35分鐘內(nèi)剪破，手輪每轉(zhuǎn)一圈應(yīng)測記測微表讀數(shù)一次，直至量力環(huán)中的測微表指針不再前進(jìn)或有后退，即說明試樣已經(jīng)

4、剪破，如測微表指針一直緩慢前進(jìn)，說明不出現(xiàn)峰值和終值，則試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行至剪切變形達(dá)到4mm（手輪轉(zhuǎn)20轉(zhuǎn)）為止。7、剪切結(jié)束后，吸去剪切盒中積水，倒轉(zhuǎn)手輪，盡快移去砝碼，加壓框架,傳壓板等，取出試樣，測定剪切面附近土的剪后含水率。8、另裝試樣，重復(fù)以上步驟，測定其它三種垂直荷載（200kPa，300kPa，400kPa）下的抗剪強(qiáng)度。四、成果整理1、按式（7-1）計算抗剪強(qiáng)度:(7-1)=CR式中R量力環(huán)中測微表最大讀數(shù)，或位移4mm時的讀數(shù)，精確至0.01mm。C一量力環(huán)校正系數(shù)，（N/mm2/0.01mm）。2、按式（7-2）計算剪切位移：AL=0.2n-x（7_2）式中0.2手輪每轉(zhuǎn)一周，剪

5、切盒位移0.2mm；n手輪轉(zhuǎn)數(shù)；x百分表讀數(shù)，（mm）。3、制圖（1）以剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，剪切位移為橫坐標(biāo)，繪制剪應(yīng)辦與剪切位移AL的關(guān)系曲線，如試驗(yàn)圖7-2所示。取曲線上剪應(yīng)力的峰值為抗剪強(qiáng)度，無峰值時,取剪切位移4mm所對應(yīng)的剪應(yīng)力為抗剪強(qiáng)度。（2）以抗剪強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，垂直壓力為橫坐標(biāo)，繪制抗剪強(qiáng)度與垂直壓力關(guān)系曲線（圖7-3），直線的傾角為土的內(nèi)摩擦角9，直線在縱坐標(biāo)上的截距為土的粘聚力c。L(mm)圖7-2tAL曲線p(kpa)圖7-3tp直線4、實(shí)驗(yàn)記錄與表格直接剪切試驗(yàn)記錄表1:手輪轉(zhuǎn)數(shù)n百分表讀數(shù)x(0.01mm)t(N/mm2)L(mm)0000.0011020.10220.14

6、0.20333.560.27442.180.38550.290.50657100.63764.1120.76872.5130.88977.5141.031083.2151.171188.3161.321293.1171.471398.5181.6214102191.7815106191.9416110202.1017112.5202.2818116.5212.4419120.1222.6020121.8222.7821123.3222.9722124.8233.1523126.3233.3424127.5233.5325128.6233.7126130.7243.8927132.3244.08

7、28132.5244.2829133.3244.4730133.6244.6631135254.8532136.8255.03表2：儀器編號試樣面積(cm2)垂直壓力p(kPa)100200300400量力環(huán)最大變形R(0.01mm)1.371.54量力環(huán)號數(shù)6.18cm量力環(huán)系數(shù)C(kpa/0.01mm)5.45抗剪強(qiáng)度T二CR(Kpa)7.478.39抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C=kpa，申=12直接剪切實(shí)驗(yàn)結(jié)果30oo6.oo2.oooo21(簾S、N)P擬合曲線：T-6.58ln(AL)+14.63相關(guān)系數(shù)：R2-0.9892思考題：1.各級加載相對的砝碼質(zhì)量由，兀x.061824=3x10-3m2mgl=pSll二10112得:p兀d21m二2-4g1第一組:=3.06kg100 x103x3.14x.06182x104x9.8第二組:=7.12kg200