直剪试验_.doc

八、直接剪切试验
基本原理直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。试验的原理是根据库仑定律，土的内摩擦力与剪切面上的法向压力成正比。将土制备成几个土样，分别在不同的法向压力下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力进行剪切，得其剪坏时的剪应力，即为抗剪强度τf,然后，根据剪切定律确定土的抗剪强度指标Φ和C。
按土样在荷重作用下压缩及受剪时的排水情况不同，试验方法可分三种：
(1)快剪法(或称不排水剪)：即在试样上施加垂直压力后，立即加水平剪切力。在整个试验中，不允许试样的原始含水率有所改变(试样两端敷以隔水纸)，即在试验过程中孔隙水压力保持不变(3-5min内剪坏)。
(2)慢剪法(或称排水剪)：即在加垂直荷重后，使其充分排水(试样两端敷以滤纸)，在土样达到完全固结时，再加水平剪力；每加一次水平剪力后，均需经过一段时间，待土样因剪切引起的孔隙水压力完全消失后，再继续加下一次水平剪力。
(3)固结快剪法：在垂直压力下土样完全排水固结稳定后，以很快速度施加水平剪力。在剪切过程中不允许排水(规定在3-5min内剪坏)。
8.1慢剪试验
1本试验方法适用于细粒土。
2本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：
(1)主要结构(见附图8.1)
1、推动座部分2、剪切盒部分3、测力环部分
4、杠杆加压部分5、加荷、卸荷部分6、电动等应变直剪仪另加变速箱部分
(2)环刀：内径61．8mm，高度20mm。
(3)位移量测设备：量程为10mm，分度值为0．01mm的百分表；或准确度为全量程0．2%的传感器。
3慢剪试验，应按下列步骤进行：
(1)原状土试样制备，应按有关标准进行，扰动土试样制备按有关标准进行，每组试样不得少于4个；当试样需要饱和时，应按有关标准的步骤进行。
(2)仪器使用时，先校准杠杆水平(调节件16平衡锤)，杠杆水平时，杠杆下沿平齐立柱(件14)的中间白线。将限位板及ф10钢珠在导轨上放好，放在件18滑动框。对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水板和滤纸，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放滤纸和透水板，将试样小心地推入剪切盒内。
注：透水板和滤纸的湿度接近试样的湿度。
(3)移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次放上传压板、加压框架，安装垂直位移和水平位移量测装置，并调至零位或测记初读数。
(4)根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力，对松软试样垂直压力应分级施加，以防土样挤出。施加压力后，向盒内注水，当试样为非饱和试样时，应在加压板周围包以湿棉纱。吊盘为一级荷重(50KPa)，在重复试验或连续试验中，无需每次将砝码、吊盘取下，加荷时可左旋手轮乙，使支起的杠杆慢慢放下，卸荷时，右旋手轮乙，使传压螺钉脱离钢珠，容器部件能自由取放为止。(传压螺钉约抬高3mm)。

(5)施加垂直压力后，每1h测读垂直变形一次。直至试样固结变形稳定。变形稳定标准为每小时不大于O．005mm。
(6)拔去固定销，以小于0．02mm／min的剪切速度进行剪切，试样每产生剪切位移0.2-0.4mm测记测力计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，应继续剪切至剪切位移为4mm时停机，记下破坏值；当剪切过程中测力计读数无峰值时，应剪切至剪切位移为6mm时停机。
(7)当需要估算试样的剪切破坏时间，可按下式计算：
tf=50t50
式中tf——达到破坏所经历的时间(min)；
t50----固结度达50％所需的时间(min)。
(8)剪切结束，吸去盒内积水，退去剪切力和垂直压力，移动加压框架，取出试样，测定试样含水率。
4剪应力应按下式计算：
τ=C*R×10A0式中τ——试样所受的剪应力(kPa)；
R——测力计量表读数(0．01ram)。
5以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力与剪切位移关系曲线(图8．2)，取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，无峰值时，取剪切位移4mm所对应的剪应力为抗剪强度。

图8．2剪应力与剪切位移关系曲线
6以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线(图7．3)，直线的倾角为摩擦角，直线在纵坐标上的截距为粘聚力。．

图8．3抗剪强度与垂直压力关系曲线

8.2固结快剪试验
1本试验方法适用于渗透系数小于l0-6cm／s的细粒土。
2本试验所用的主要仪器设备，应与慢剪试验第2条相同。
3固结快剪试验，应按下列步骤进行：
(1)试样制备、安装和固结，应按慢剪试验第(1)～(5)款的步骤进行。
(2)固结快剪试验的剪切速度为0．8mm／min，使试样在3～5min内剪损，其剪切步骤应按慢剪试验第3条(6)、(8)款的步骤进行。
4固结快剪试验的计算应按慢剪试验第4