十字板剪切试验.pptx

十字(shízì)板剪切试验第一节概述一、十字板剪切试验(shìyàn)的定义（VaneShearTest，VST）二、十字板剪切试验(shìyàn)的发展三、十字板剪切试验(shìyàn)的分类四、优缺点及适用性五、十字(shízì)板剪切试验的应用（目的）第二节试验(shìyàn)原理及仪器设备十字板剪切试验的原理表述：
在钻孔某深度的软粘土中插入规定形状和尺寸的十字板头，施加扭转力矩，将土体剪切破坏，测定土体抵抗扭损的最大力矩，通过换算(huànsuàn)得到土体不排水抗剪强度q值(假定φ=0)。十字板头旋转过程中假设在土体中产生—个高度为H(十字板的高度)、直径为D(十字板头的直径)的圆柱(yuánzhù)状剪损面，如图6－1；并假定该剪损面的侧面和上、下底面上土的抗剪强度都相等。在剪损过程中，土体产生的最大抵抗力矩M由圆柱(yuánzhù)侧表面的抵抗力矩M1和圆柱(yuánzhù)上下面的抵抗力矩M2两部分组成。即M＝M1十M2。其中：（1）普通十字板仪
对于普通十字板仪，上式中的M值应等于试验测得的总力矩(lìjǔ)减去轴杆与土体间的摩擦力矩(lìjǔ)和仪器机械摩阻力矩(lìjǔ)，即：

pf——剪损土体的总作用力；
f——轴杆与土体间的摩擦力和仪器机械阻力，试验时通过使十字板仪与轴杆脱离进行测定；
R——施力转盘半径。
将上式代入cu表达式，得：前面的系数对于一定(yīdìng)规格的十字板仪来说为一常量，称为十字板常数k，即（2）电测十字板仪
对于电测十字板仪，由于在十字板头和轴杆之间有贴电阻应变片的扭力柱连接，扭力柱测定的只是作用(zuòyòng)在十字板头上的扭力。因此，在计算土的抗剪强度时，不必进行轴杆与土体间的摩擦力和仪器机械摩阻力修正。二、试验的仪器设备
十字板剪切试验所需仪器设备包括：十字板头、试验用探杆、贯入主机、测力与记录等试验仪器。
目前使用的十字板剪切仪主要有机械式十字板剪切仪，采用开口钢环测力装置(zhuāngzhì)，电测式十字板剪切仪，采用电阻应变式量测装置(zhuāngzhì)。
1．仪器组成部件
其主要部件有：
（1）十字板头
常用的十字板头为矩形，高径比(H/D)为2。国外推荐使用的十字板板头与国内不一样，见表6－1。表6－1国内外常用(chánɡyònɡ)的十字板头尺寸（2）轴杆
—般使用的轴杆直径为20mm。对于普通十字板仪，轴杆与十字板头的连接方式，有国内广泛(guǎngfàn)使用的离合式，也有牙嵌式（套筒式）的。见图6－2所示：离合式轴杆是利用一离合器装置，使轴杆与十字板头能够离合，以便分别作十字板总剪力试验和轴杆摩擦校正试验。
套筒式铀杆是在轴杆外套上一个带有弹子盘、可以自由(zìyóu)转动的钢管。使轴杆不与土接触，从而避免了二者的摩擦力。套筒下端10cm与轴杆间的间隙内涂以黄油，上端间隙灌以机油，以防泥浆进入。（3）测力装置
测力装置有开口钢环测力装置和电阻应变式测力装置。
钢环测力装置是通过钢环的拉伸变形来反映施加扭力的大小(dàxiǎo)。如图6－3。
电阻应变式测力装置是通过扭力传感器将十字板头与轴杆相连接。如图6－4，扭力柱的外围有外套筒，用来保护传感器的。图6－3开口钢环测力装置(zhuāngzhì)图6－4电阻应变式测力装置(zhuāngzhì)2．钢环式十字板剪切仪
钢环式十字板剪切仪见图6－5所示。此仪器是以蜗轮旋转已插入土中的十字板头，借开口钢环测出抵抗力矩，计算土的抗剪强度。由于十字板头上部尚有探杆插入土中，而测力装置在地面(dìmiàn)以上，所以在设备的设计及操作方法等方面要想法消除探杆与土之间的摩擦力。大致曾用过四种探头，见图6－6：//3．电测式十字板剪切仪
该仪器与钢环式的主要区别在于，其测力设备不用钢环，而是在十字板头上方连接贴有电阻应变片的受扭力柱的传感器。在地面上用(shànɡyònɡ)电子仪器直接测十字扳头的剪切扭力，可不必进行探杆及轴杆的摩擦校正。因此，电测式十字板剪切仪操作简单、试验成果比较稳定，因而应用广泛。第三节试验方法及技术(jìshù)要求一、试验的技术要求
根据《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001），十字板试验应满足以下主要技术要求：
1．钻孔十字板剪切试验时，十字板头插入孔底以下的深度不应小于3～5倍钻孔直径，以保证(bǎozhèng)十字板能在未扰动土中进行剪切试验。
2．一般，在同一孔内进行不同深度点的剪切试验时，试验间距不小于0.75～1.0m。
3．为保证(bǎozhèng)十字极头旋转时不发生摆动，试验所用探杆必须平直，前5m的探杆要求更高些。对钢环式十字板试验，探杆上应装导轮，在上、下部各装一导轮，试验深度较大时，导轮间距不宜大于10m。4．十字板头插入土中试验深度后，应静置2~3m