土的剪切試驗

1項目4土的剪切試驗2（三）土的抗剪強度的基本規(guī)律——庫侖定律

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

的線性函數(shù)

ff土的抗剪強度3一、試驗目的

直接剪切試驗是測定土的抗剪強度的一種常用方法。通常采用4個試樣，分別在不同的垂直壓力p下，施加水平剪切力進行剪切，測得剪切破壞時的剪應力τ。然后根據(jù)庫侖定律確定土的抗剪強度指標：內摩擦角和黏聚力c。4二、試驗方法與適用范圍1、試驗方法

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

2、適用范圍：

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

5三、土的剪切試驗方法

直接剪切試驗11、試驗儀器：直剪儀（應力控制式，應變控制式）

應變控制式直剪儀：剪切盒、垂直加壓框架、測力計、推動機構等；位移計（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土試樣。按規(guī)范規(guī)定，測定試樣的密度及含水率。對于擾動土樣需要飽和時，按規(guī)范規(guī)定的方法進行抽氣飽和（2）試樣安裝：對準上下盒，插入固定銷。在下盒內放濕濾紙和透水板。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對準剪切盒口，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，移去環(huán)刀。轉動手輪，使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸。調整測力計讀數(shù)為零。依次加上加壓蓋板、鋼珠、加壓框架，安裝垂直位移計，測記起始讀數(shù)。10（3）施加垂直壓力：一個垂直壓力相當于現(xiàn)場預期的最大壓力p，一個垂直壓力要大于p，其他垂直壓力均小于p。但垂直壓力的各級差值要大致相等。也可以取垂直壓力分別為100、200、300、400kPa

各級垂直壓力可一次輕輕施加，若土質軟弱，也可以分級施加以防試樣擠出。（4）如系飽和試樣，則在施加垂直壓力5min后，往剪切盒水槽內注滿水；如系非飽和試樣，僅在活塞周圍包以濕棉花，以防止水分蒸發(fā)。（5）在試樣上施加規(guī)定的垂直壓力后，測記垂直變形讀數(shù)。當每小時垂直變形讀數(shù)變化不超過0.005mm,認為以達到固結穩(wěn)定。11（6）試樣達到固結穩(wěn)定后，拔去固定銷，開動秒表，以0.8mm/min的速率剪切（每分鐘4~6轉的均勻速度旋轉手輪），使試樣在3~5min剪損。如果量力環(huán)中量表指針不再前進或有顯著后退，表示試樣已剪壞。但一般宜剪至剪切變形達到4mm。如果量力環(huán)中量表指針繼續(xù)前進，則剪切變形應達到6mm為止。（7）剪切結束后，吸去剪切盒中積水，倒轉手輪，盡快移去垂直壓力、框架、鋼珠、加壓蓋板等。取出試樣，測定剪切面附近的含水率。12直剪試驗優(yōu)缺點優(yōu)點：儀器構造簡單，試樣的制備和安裝方便，易于操作缺點：①剪切破壞面固定為上下盒之間的水平面不符合實際情況，不一定是土樣的最薄弱面。②試驗中不能嚴格控制排水條件，對透水性強的土尤為突出，不能量測土樣的孔隙水壓力。③上下盒的錯動，剪切過程中試樣剪切面積逐漸減小，剪切面上的剪應力分布不均勻。13

試驗演示14滾珠15底座-下盒16上盒17對準上下盒，插入固定銷釘18在下盒內放潔凈透水板和濾紙19將土樣輕輕壓入環(huán)刀內,并整理將其切平20對準剪切盒口放入環(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，移去環(huán)刀25固定測力計最好長點26固定測力計27移動傳動裝置（轉動手輪），使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸緊：逆時針旋轉松：順時針旋轉上盒與測力計接觸處28移動傳動裝置（轉動手輪），使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸最好長點最好短點29不太好！最好短點移動傳動裝置（轉動手輪），使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸30安裝加壓框架安裝前是否加吊盤？否31施加垂直壓力如何施加荷載？（做三次試驗）第一個試件：一個砝碼（100kp)第二個試件：兩個砝碼（200kp)第三個試件：三個砝碼（300kp)32拔去固定銷釘33調整測力計讀數(shù)為零34立即以0.8mm/min的剪切速度進行剪切（每分鐘4-6轉的均勻速度旋轉手輪），使試樣在3-5min剪損。如何讀數(shù)？（與指針旋轉方向一致的數(shù)字）指針順時針旋轉，因此讀黑色數(shù)字！35剪損的標準的判別①當測力計的讀數(shù)達到穩(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到4mm；③若測力計的讀數(shù)繼續(xù)增加，則剪切變形達到6mm為止。3637數(shù)據(jù)處理環(huán)刀號環(huán)刀質量（g）濕土+干土質量(g）質量密度(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破壞時所對應的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)剪切應力τ(kPa)誤差分析：取土樣時不均勻;試件的含水率、擊實能量相差太大；試驗條件的影響等3