土的剪切試驗(yàn)

1項(xiàng)目4土的剪切試驗(yàn)2（三）土的抗剪強(qiáng)度的基本規(guī)律——庫(kù)侖定律

1、庫(kù)侖定律1776年，庫(kù)侖根據(jù)砂土剪切試驗(yàn)f=tan砂土后來(lái)，根據(jù)粘性土剪切試驗(yàn)f=c+tan粘土c庫(kù)侖定律：土的抗剪強(qiáng)度是剪切面上的法向總應(yīng)力

的線性函數(shù)

ff土的抗剪強(qiáng)度3一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

直接剪切試驗(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，施加水平剪切力進(jìn)行剪切，測(cè)得剪切破壞時(shí)的剪應(yīng)力τ。然后根據(jù)庫(kù)侖定律確定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：內(nèi)摩擦角和黏聚力c。4二、試驗(yàn)方法與適用范圍1、試驗(yàn)方法

快剪試驗(yàn)：在試樣上施加垂直壓力后立即快速施加水平剪應(yīng)力。固結(jié)快剪試驗(yàn)：在試樣上施加垂直壓力，待試樣排水固結(jié)穩(wěn)定后，快速施加水平剪應(yīng)力。慢剪試驗(yàn)：在試樣上施加垂直壓力及水平剪應(yīng)力的過(guò)程中，均使試樣排水固結(jié)。

2、適用范圍：

適用于測(cè)定細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和及土顆粒的粒徑小于2mm的砂土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。滲透系數(shù)k大于10-6cm/s的土不宜作快剪試驗(yàn)。

5三、土的剪切試驗(yàn)方法

直接剪切試驗(yàn)11、試驗(yàn)儀器：直剪儀（應(yīng)力控制式，應(yīng)變控制式）

應(yīng)變控制式直剪儀：剪切盒、垂直加壓框架、測(cè)力計(jì)、推動(dòng)機(jī)構(gòu)等；位移計(jì)（百分表）：量程5~10mm,分度值0.01mm；天平、環(huán)刀、削土刀、飽和器、秒表、濾紙、直尺等。1116789

2、操作步驟（黏性土）

（1）試樣制備：從原狀土樣中切取原狀土試樣或制備給定干密度和含水率的擾動(dòng)土試樣。按規(guī)范規(guī)定，測(cè)定試樣的密度及含水率。對(duì)于擾動(dòng)土樣需要飽和時(shí)，按規(guī)范規(guī)定的方法進(jìn)行抽氣飽和（2）試樣安裝：對(duì)準(zhǔn)上下盒，插入固定銷(xiāo)。在下盒內(nèi)放濕濾紙和透水板。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，在試樣頂面放濕濾紙和透水板，然后將試樣徐徐推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使上盒前端鋼珠剛好與測(cè)力計(jì)接觸。調(diào)整測(cè)力計(jì)讀數(shù)為零。依次加上加壓蓋板、鋼珠、加壓框架，安裝垂直位移計(jì)，測(cè)記起始讀數(shù)。10（3）施加垂直壓力：一個(gè)垂直壓力相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)預(yù)期的最大壓力p，一個(gè)垂直壓力要大于p，其他垂直壓力均小于p。但垂直壓力的各級(jí)差值要大致相等。也可以取垂直壓力分別為100、200、300、400kPa

各級(jí)垂直壓力可一次輕輕施加，若土質(zhì)軟弱，也可以分級(jí)施加以防試樣擠出。（4）如系飽和試樣，則在施加垂直壓力5min后，往剪切盒水槽內(nèi)注滿水；如系非飽和試樣，僅在活塞周?chē)詽衩藁?，以防止水分蒸發(fā)。（5）在試樣上施加規(guī)定的垂直壓力后，測(cè)記垂直變形讀數(shù)。當(dāng)每小時(shí)垂直變形讀數(shù)變化不超過(guò)0.005mm,認(rèn)為以達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定。11（6）試樣達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定后，拔去固定銷(xiāo)，開(kāi)動(dòng)秒表，以0.8mm/min的速率剪切（每分鐘4~6轉(zhuǎn)的均勻速度旋轉(zhuǎn)手輪），使試樣在3~5min剪損。如果量力環(huán)中量表指針不再前進(jìn)或有顯著后退，表示試樣已剪壞。但一般宜剪至剪切變形達(dá)到4mm。如果量力環(huán)中量表指針繼續(xù)前進(jìn)，則剪切變形應(yīng)達(dá)到6mm為止。（7）剪切結(jié)束后，吸去剪切盒中積水，倒轉(zhuǎn)手輪，盡快移去垂直壓力、框架、鋼珠、加壓蓋板等。取出試樣，測(cè)定剪切面附近的含水率。12直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：儀器構(gòu)造簡(jiǎn)單，試樣的制備和安裝方便，易于操作缺點(diǎn)：①剪切破壞面固定為上下盒之間的水平面不符合實(shí)際情況，不一定是土樣的最薄弱面。②試驗(yàn)中不能?chē)?yán)格控制排水條件，對(duì)透水性強(qiáng)的土尤為突出，不能量測(cè)土樣的孔隙水壓力。③上下盒的錯(cuò)動(dòng)，剪切過(guò)程中試樣剪切面積逐漸減小，剪切面上的剪應(yīng)力分布不均勻。13

試驗(yàn)演示14滾珠15底座-下盒16上盒17對(duì)準(zhǔn)上下盒，插入固定銷(xiāo)釘18在下盒內(nèi)放潔凈透水板和濾紙19將土樣輕輕壓入環(huán)刀內(nèi),并整理將其切平20對(duì)準(zhǔn)剪切盒口放入環(huán)刀（刃口向上）21在試樣上放濾紙22在濾紙上放透水板23在透水板上放傳壓蓋24將試樣徐徐推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀25固定測(cè)力計(jì)最好長(zhǎng)點(diǎn)26固定測(cè)力計(jì)27移動(dòng)傳動(dòng)裝置（轉(zhuǎn)動(dòng)手輪），使上盒前端鋼珠剛好與測(cè)力計(jì)接觸緊：逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)松：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)上盒與測(cè)力計(jì)接觸處28移動(dòng)傳動(dòng)裝置（轉(zhuǎn)動(dòng)手輪），使上盒前端鋼珠剛好與測(cè)力計(jì)接觸最好長(zhǎng)點(diǎn)最好短點(diǎn)29不太好！最好短點(diǎn)移動(dòng)傳動(dòng)裝置（轉(zhuǎn)動(dòng)手輪），使上盒前端鋼珠剛好與測(cè)力計(jì)接觸30安裝加壓框架安裝前是否加吊盤(pán)？否31施加垂直壓力如何施加荷載？（做三次試驗(yàn)）第一個(gè)試件：一個(gè)砝碼（100kp)第二個(gè)試件：兩個(gè)砝碼（200kp)第三個(gè)試件：三個(gè)砝碼（300kp)32拔去固定銷(xiāo)釘33調(diào)整測(cè)力計(jì)讀數(shù)為零34立即以0.8mm/min的剪切速度進(jìn)行剪切（每分鐘4-6轉(zhuǎn)的均勻速度旋轉(zhuǎn)手輪），使試樣在3-5min剪損。如何讀數(shù)？（與指針旋轉(zhuǎn)方向一致的數(shù)字）指針順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此讀黑色數(shù)字！35剪損的標(biāo)準(zhǔn)的判別①當(dāng)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)達(dá)到穩(wěn)定，或有明顯后退表示試樣剪損；②一般宜剪切至剪切變形達(dá)到4mm；③若測(cè)力計(jì)的讀數(shù)繼續(xù)增加，則剪切變形達(dá)到6mm為止。3637數(shù)據(jù)處理環(huán)刀號(hào)環(huán)刀質(zhì)量（g）濕土+干土質(zhì)量(g）質(zhì)量密度(g/cm3)含水率（%）垂直壓力P100200300量力環(huán)系數(shù)C1.6251.6251.625試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理nRτ△LnRτ△LnRτ△L4158.10.6542413.00.5643016.30.5082413.01.3683217.31.2883820.61.22122915.72.11123619.52.04124423.51.96163016.32.9163921.12.81164524.42.75203317.93.67204122.23.59194725.53.33233518.94.25破壞時(shí)所對(duì)應(yīng)的n值一定是n的倍數(shù)嗎？不一定！τ：逐漸增大↑R：逐漸增大↑38數(shù)據(jù)處理τ-△L曲線圖12043551520103025τf1τf3τf2τf1=18.9τf2=22.2τf3=25.5①:100kPa②:200kPa③:300kPa剪切位移△L(mm)剪切應(yīng)力τ(kPa)誤差分析：取土樣時(shí)不均勻;試件的含水率、擊實(shí)能量相差太大；試驗(yàn)條件的影響等3