十字板剪切試驗報告

1、 十字板剪切試驗1.1試驗的目的及意義（1）測定原應(yīng)力條件下軟粘性土的不排水抗剪強度；（2）評定軟粘性土的靈敏度；（3）計算地基的承載力；（4）判斷軟粘性土的固結(jié)歷史。 1.2試驗的適用范圍 原位測定飽水軟粘土的抗剪強度，所測得的抗剪強度值，相當于試驗深度處于天然土層，在原位壓力下固結(jié)的不排水抗剪強度。1.3試驗的儀器設(shè)備 本次實驗采用的是機械式十字板剪切儀（1）十字板頭：矩形，高度為10公分，直徑為5公分。（2）軸桿：使用的軸桿直徑為20mm，軸桿與十字板頭連接的采用離合器裝置，使軸桿和十字板頭能夠離合，以便分別作十字板總剪應(yīng)力試驗和軸桿摩擦校正試驗。（3）測力裝置：采用開口鋼環(huán)測力裝置。1

2、.4實驗原理十字板剪切試驗的原理，即在鉆孔某深度的軟粘土中插入規(guī)定形狀和尺寸的十字板頭，施加扭轉(zhuǎn)力矩，將土體剪切破壞，測定土體抵抗扭損的最大力矩，通過換算得到土體不排水抗剪強度值（假定）。十字板頭旋轉(zhuǎn)過程中假定在土體產(chǎn)生一個高度為（十字板頭的高度）、直徑為（十字板頭的直徑）的圓柱狀剪損面，并假定該剪損面的側(cè)面和上、下底面上每一點土的抗剪強度都相等。在剪損過程中土體產(chǎn)生的最大抵抗力矩由圓柱側(cè)表面的抵抗力矩和圓柱上、下底面的抵抗力矩兩部分組成，即。其中：式中 對于普通十字板儀，上式中的值應(yīng)等于試驗測得的總力矩減去軸桿與土體間的摩擦力矩和儀器機械摩阻力矩，即 式中 代入得：上式右端第一個因子，對一定

3、規(guī)格（和均為十字板幾何尺寸）的十字板儀為一常數(shù)，稱為十字板常數(shù)即 則有 即為十字板剪切試驗換算土的抗剪強度的計算公式。1.5執(zhí)行技術(shù)標準 根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2009),十字板剪切試驗應(yīng)滿足以下主要技術(shù)要求：（1）鉆孔十字板剪切試驗時，十字板頭插入孔底以下的深度不應(yīng)小于3-5倍鉆孔直徑，以保證十字板頭能在未擾動土中進行剪切試驗。（2）十字板頭插入土中試驗深度后，應(yīng)至少靜止2-3分鐘，方可開始剪切試驗。扭剪速率也應(yīng)該很好控制。剪切速率過慢，由于排水導致強度增長。剪切速率過快，對飽和軟粘性土由于粘滯效應(yīng)也使強度增長。扭剪速率宜采用（1-2）/10s，以此作為統(tǒng)一的標準速率，以便能

4、在不排水條件下進行剪切試驗。測記每扭轉(zhuǎn)1的扭矩，當扭矩出現(xiàn)峰值或穩(wěn)定值后，要繼續(xù)測讀1分鐘，以便確認峰值或穩(wěn)定扭矩。（3）在峰值強度或穩(wěn)定值測定完畢后，如需要測試擾動土的不排水抗剪強度，或計算土的靈敏度，則需用管鉗夾緊試驗探桿順時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動6圈，使十字板頭周圍土體充分擾動，然后測定重塑土的不排水抗剪強度。（4）對于機械式十字板剪切儀，應(yīng)進行軸桿與土體之間摩擦阻力影響的修正，對于電測式十字板剪切儀，不需要進行此項修正。1.6試驗的操作步驟和注意事項 在試驗前，應(yīng)對機械式十字板剪切儀的開口鋼環(huán)測力計進行標定。當用機械式十字板剪切儀于現(xiàn)場測定飽和軟粘性土的不排水抗剪強度和殘余強度等的基本方法和要

5、求如下：（1）將十字板頭、離合器、導輪、試驗鉆桿等逐節(jié)擰緊接好下入孔內(nèi)至十字板與孔底接觸。各桿件要直，各接頭必須擰緊，以減少不必要的扭力損耗。（2）接導管，安裝底座，并使其固定在套管。然后將十字板徐徐壓入土中至預定試驗深度，并應(yīng)靜止2-3分鐘。（3）用搖把套在導桿上向右轉(zhuǎn)動，使十字板離合齒嚙合。（4）安裝傳動部件，轉(zhuǎn)動底盤使固定套鎖定在底座上，再微動手柄使特制鍵落入鍵槽內(nèi)，記錄好角位移的初始讀數(shù)，裝上百分表并調(diào)至零位。（5）按順時針方向徐徐轉(zhuǎn)動扭力裝置上的旋轉(zhuǎn)手柄，轉(zhuǎn)速約為1/10s。十字板頭每轉(zhuǎn)1測記鋼環(huán)變形讀數(shù)一次，直至讀數(shù)不再增大或開始減小時，即表示土體已被剪損，記錄下此時百分表的最大讀

6、數(shù)。（6）拔下連接導管和測力裝置的特制鍵，套上搖把，連續(xù)轉(zhuǎn)動導桿、軸桿和十字板頭6轉(zhuǎn)，使土完全擾動，再按照步驟5以同樣的剪切速率進行試驗，記錄下此時百分表的最大讀數(shù)。（7）拔下控制軸桿與十字板頭連接的特制鍵，將十字板軸桿向上提3-5cm，使連接軸桿與十字板頭的離合器處于離開狀態(tài)，然后扔按照步驟5，記錄此時百分表的最大讀數(shù)。1.7試驗數(shù)據(jù)土體分鐘鋼環(huán)應(yīng)變剪力修正剪力不排水抗剪強度土體時間鋼環(huán)應(yīng)變剪力修正剪力不排水抗剪強度原狀土ZK11530.7580.565246原狀土ZK21210.3000.107472670.9580.7653342320.4580.2651153650.9300.7363

7、21337.50.5360.3431504650.9300.736321442.50.6080.415181重塑土ZK11280.4000.207090545.50.6510.4582002320.4580.2651156480.6860.4932153350.5010.3071347520.7440.5512404360.5150.3221408520.7440.5512405370.5290.3361479530.7580.5652466380.5430.35015310550.7870.5932597380.5430.35015311500.7150.522228838.50.5510.

8、35815612520.7440.551240939.50.5650.372162重塑土ZK2118.50.2650.0723110400.5720.379165230.50.4360.2431061141.50.5930.400175335.50.5080.3151371242.50.6080.4151814360.5150.32214013420.6010.4081785370.5290.33614714410.5860.393171636.50.5220.3291437380.5430.3501538380.5430.3501539370.5290.336147分鐘12345678910

9、111213141516鋼環(huán)應(yīng)變2455.56.58999.5111212.512.51313.513.5螺旋干摩擦阻力0.030.060.070.080.090.110.130.130.140.160.170.180.180.190.190.19其中 1螺旋干摩擦阻力等于鋼環(huán)應(yīng)變乘以0.01432修正剪力（pf）等于鋼環(huán)應(yīng)變乘以0.0143(剛環(huán)系數(shù))再減去0.19305(最大摩擦阻力) 3內(nèi)聚力等于修正剪力乘以0.0436(十字板常數(shù))再乘以10(常數(shù)c)1.8試驗數(shù)據(jù)處理（1）、原狀土不排水抗剪強度根據(jù)應(yīng)變儀記錄的應(yīng)變量，計算強度。計算公式為： 其中， K板頭常數(shù)C鋼環(huán)系數(shù)kgf/mm鋼

10、環(huán)應(yīng)變量mm計算結(jié)果如附表所示。（2）、重塑土不排水抗剪強度與原狀土強度計算方法相同，計算結(jié)果見附表。（3）、地基土的靈敏度ZK1靈敏度：ZK2靈敏度：3.9試驗成果的工程應(yīng)用（1）確定地基土強度的變化在快速堆載條件下，由于土中孔隙水壓力升高，軟弱地基的強度會降低，但經(jīng)過一定的時間的排水，強度又會恢復，并且隨土的固結(jié)而逐漸增長。若采用十字板剪力儀測定這種變化，可以方便的控制施工加荷速率提供依據(jù)。（2）檢驗地基處理效果在對軟土地基進行預加固處理時，可用十字板剪切試驗探測加固過程中強度變化，用于控制施工速率和檢驗加固效果。（3）測定飽和粘土的靈敏度 在十字板試驗中可以很方便的測定出來。在測定原狀土的天然強度之后，將十字板旋轉(zhuǎn)6閣，然后重復進行試驗，又測得