十字板剪切仪.pptx

目目录v1.概述概述v2.十字板十字板测试原理原理v3.电测式十字板剪切式十字板剪切试验v4.影响影响测试成果的主要因素成果的主要因素v5.成果的成果的应用用v6.新新产品介品介绍v7.试验总结与要求与要求1.概述概述v十字板剪切十字板剪切试验(Vane Shear Test,简称称VST)适用于原位适用于原位测定定饱水水软粘土粘土的的不排水抗剪不排水抗剪强度度。所。所测得的抗剪得的抗剪强度度值，相当于，相当于试验深度深度处天然土天然土层在原位在原位压力下固力下固结的不排水抗剪的不排水抗剪强度度;由于十字板剪切由于十字板剪切试验不需要采取土不需要采取土样，避免了土，避免了土样扰动及天然及天然应力状力状态的改的改变，是一，是一种有效的种有效的现场测试方法。方法。v根据十字板根据十字板仪的不同，十字板剪切的不同，十字板剪切试验可分可分为普通十字板普通十字板和和电测十字板十字板;根据根据贯入方式的不同入方式的不同,又可分又可分为预钻孔十字板剪切孔十字板剪切试验和和自自钻式十字板剪切式十字板剪切试验(Self-Boring Vane Shear Test,简称称SBVST)。从。从技技术发展和使用方便的角度，自展和使用方便的角度，自钻式式电测十字板十字板仪具有明具有明显的的优势。v十字板剪切十字板剪切试验在我国沿海在我国沿海软土地区被广泛使用。它可在土地区被广泛使用。它可在现场基基本保持原位本保持原位应力条件下力条件下进行扭剪。适用于灵敏度小于行扭剪。适用于灵敏度小于10的均的均质饱和和软粘土。粘土。对于不均匀土于不均匀土层，特，特别是是夹有薄有薄层粉粉细砂或粉土的砂或粉土的软粘土。十粘土。十字板剪切字板剪切试验会有会有较大的大的误差，使用差，使用时必必须谨慎。慎。试验项目试验项目测定参数测定参数主要试验目的主要试验目的十字板剪十字板剪切试验切试验不排水抗剪强度峰值不排水抗剪强度峰值cu(kPa)和残余值和残余值cu(kPa)1 1 测求饱和粘性土的不排水抗剪强度测求饱和粘性土的不排水抗剪强度和灵敏度；和灵敏度；2 2 估算地基土承载力和单桩承载力；估算地基土承载力和单桩承载力；3 3 计算边坡稳定性；计算边坡稳定性；4 4 判断软粘性土的应力历史。判断软粘性土的应力历史。优点和缺点点和缺点vVST主要用于主要用于测定定饱水水软粘土的不排水抗剪粘土的不排水抗剪强度。它具有度。它具有下列下列优点点：v(1)不用取不用取样，特，特别是是对难以取以取样的灵敏度高的粘性土，的灵敏度高的粘性土，可以在可以在现场对基本上基本上处于天然于天然应力状力状态下的土下的土层进行扭剪。行扭剪。所求所求软土抗剪土抗剪强度指度指标比其他方法都可靠。比其他方法都可靠。v(2)野外野外测试设备轻便，操作容易。便，操作容易。v(3)测试速度速度较快，效率高，成果整理快，效率高，成果整理简单。v其其缺点缺点是是仅适用于江河湖海的沿岸地适用于江河湖海的沿岸地带的的软土，适土，适应范范围有限，有限，对硬塑粘性土和含有硬塑粘性土和含有砾石石杂物的土不宜采用，否物的土不宜采用，否则会会损伤十字板十字板头。2.十字板十字板测试原理原理v十字板剪切十字板剪切试验的原理，即在的原理，即在钻孔某深度的孔某深度的软粘土中插入粘土中插入规定形状和尺寸的十字板定形状和尺寸的十字板头，施加扭，施加扭转力矩，将土体剪切力矩，将土体剪切破坏，破坏，测定土体抵抗扭定土体抵抗扭损由由圆柱柱侧表面的抵抗力矩表面的抵抗力矩M1、和和圆柱上下面的抵抗力矩柱上下面的抵抗力矩M2两部分两部分组成。即成。即MM1+M2。v的最大力矩，通的最大力矩，通过换算得到土体不排水抗剪算得到土体不排水抗剪强度。十字板度。十字板头旋旋转过程中假程中假设在土体中在土体中产生一个高度生一个高度为H(十字板的高十字板的高度度)、直径、直径为D(十字板十字板头的直径的直径)的的圆柱状剪柱状剪损面，并假定面，并假定该剪剪损面的面的侧面和上、下底面上土的抗剪面和上、下底面上土的抗剪强度都相等。在度都相等。在剪剪损过程中，土体程中，土体产生的最大抵抗力矩生的最大抵抗力矩M图中所示为板头侧面的图中所示为板头侧面的剪切阻力分布剪切阻力分布图中所示为在板头上、图中所示为在板头上、下面的剪切阻力分布。下面的剪切阻力分布。CvCHnVST 是对压入粘土中的十字板头施加扭矩，使十是对压入粘土中的十字板头施加扭矩，使十字板头以一定速率旋转，在土层中形成圆柱形的字板头以一定速率旋转，在土层中形成圆柱形的破坏面，测定土剪切破坏时的最大扭矩，即可得破坏面，测定土剪切破坏时的最大扭矩，即可得到土的抗剪强度。到土的抗剪强度。3.十字板剪切十字板剪切试验分分类v开口开口钢环式十字板剪切式十字板剪切仪v轻便式十字板剪切便式十字板剪切仪v电测式十字板剪切式十字板剪切仪3.电测式十字板剪切式十字板剪切试验1.压入主机压入主机2.十字板头十字板头3.扭力传感器扭力传感器4.量测扭力的仪表量测扭力的仪表5.施加扭力装置施加扭力装置6.其它（探杆等）其它（探杆等）试验步步骤1.平整平整场地，安装机架，并固定地，安装机架，并固定2.把板把板头压至至测试深度深度3.卡住卡住钻杆，并杆，并调零零4.转动手柄，旋手柄，旋转钻杆，使板杆，使板头产生扭矩生扭矩(每每10秒使秒使摇柄柄转动一圈，每一圈，每转动一圈一圈测记应变读数一次。数一次。)5.测量扭矩直至峰量扭矩直至峰值出出现6.松松动钻杆杆7.完全完全扰动测试土体，重复土体，重复2-5测量量扰动土的剪切土的剪切强度。度。注意事注意事项v应先先将将电缆穿穿过施施加加扭扭力力装装置置的的中中心心孔孔，然然后后再再穿穿入入探杆；探杆；v在扭剪前，在扭剪前，应读取初始取初始读数或将数或将仪器器调零；零；v匀速匀速转动手手摇柄，柄，摇柄每柄每转一圈，十字板一圈，十字板头旋旋转一度。一度。v测试重重塑塑土土时，用用扳扳手手或或管管钳快快速速将将探探杆杆顺时针方方向向旋旋转6圈圈，使使十十字字板板头周周围的的土土充充分分扰动后后，立立即即拧紧钻杆杆夹具具4.试验条件和影响因素条件和影响因素v4.1主要适用于主要适用于饱和和软粘性土粘性土层，但若土，但若土层含有砂含有砂层、砾石、石、贝壳、壳、树根及其他未分解有机根及其他未分解有机质时不宜采用。不宜采用。测试深深度一般在度一般在30m以内，目前以内，目前陆上最大上最大测试深度已超深度已超过50m。v1、十字板、十字板头的旋的旋转速率速率（1）剪切（旋）剪切（旋转）速率越大，抗剪）速率越大，抗剪强度越大，度越大，应规定一个定一个统一的旋一的旋转速率（速率（1/10s）（2）对一般粘性土，最大的抗剪一般粘性土，最大的抗剪强度出度出现在在20-30之之间，所用，所用时间为3-5min，属不排水抗剪属不排水抗剪强度度v2、土的各向异性、土的各向异性（1）在板）在板头范范围内，土的非均一性内，土的非均一性（2）天然土）天然土层的抗剪的抗剪强度的非等向性度的非等向性4.2 影响因素影响因素v3、十字板、十字板头的的规格格指十字板指十字板头的形状、板厚及的形状、板厚及轴杆直径杆直径板厚及板厚及轴杆直径越大，板杆直径越大，板头插入土中插入土中对土的土的扰动越越大，抗剪大，抗剪强度越小度越小75mm150mm，厚厚3mm，轴径径16mm，6050mm100mm，厚厚2mm，轴径径13mm，60v4、排水条件、排水条件测定的定的结果果为土的不排水抗剪土的不排水抗剪强度（度（=0时的的C值），但，但实际测试中，已有部分排水，所中，已有部分排水，所测Cu值偏大，偏大，应修正修正v 5、剪、剪应力的分布力的分布v土体扭剪破坏土体扭剪破坏时，破坏面上剪，破坏面上剪应力的分布并不是均匀的，剪力的分布并不是均匀的，剪应力力近近边缘处(水平面及垂直面上水平面及垂直面上)均有均有应力集中力集中现象。象。Jackson(1969)提提出，出，对计算抗剪算抗剪强度度Cu的公式的公式进行修正，表示行修正，表示为:6、圆柱破坏面的形成 Leblane(1975)通过室内十字板试验发现，抗剪强度峰值发生在扭剪角不大时。随着扭剪角增大，强度降低，直至达到残余强度为止。当扭剪角超过45度时，才发展成完整的圆柱破坏面，而且剪切破坏面实际为带状，其直径比十字板叶片直径大5%，这使计算所得抗剪强度值偏大。v7、触、触变效效应vFlaate(1966)首先提出，首先提出，试验前十字板前十字板头插人土中静插人土中静置的置的时间延延长时，测得的抗剪得的抗剪强度往往会增加。度往往会增加。这与插人与插人十字板十字板头所所产生的孔隙生的孔隙压力的消散和勃性土触力的消散和勃性土触变强度的恢度的恢复有关。复有关。为增加增加资料的可比性，有必要料的可比性，有必要对十字板插入土中十字板插入土中和和试验之之间规定一个定一个统一的延一的延迟时间。v8、试验方法方法v采用不同的采用不同的试验设备、钻进方式或操作方法也都会影方式或操作方法也都会影响所响所测试土土层的抗剪的抗剪强度。度。电测式十字板比非式十字板比非电测式的式的试验结果往往偏小果往往偏小15-20%(当控制剪切速率等条件相同当控制剪切速率等条件相同时)。这是由于是由于电测装置从根本上消除了机械安装、装置从根本上消除了机械安装、钻杆弯曲、杆弯曲、轴杆摩擦等因素的影响。杆摩擦等因素的影响。5.数据的数据的处理与理与应用用v计算土的抗剪算土的抗剪强度度v计算土的灵敏度算土的灵敏度v绘制抗剪制抗剪强度与度与试验深度的关系曲深度的关系曲线v绘制抗剪制抗剪强度与回度与回转角的关系曲角的关系曲线v计算土的抗剪强度 Cuv计算重塑土的抗剪强度Cuv计算土的灵敏度St5.2 资料料应用用v国内外研究均表明，十字板剪切国内外研究均表明，十字板剪切试验所所测得的抗剪得的抗剪强度度值偏高偏高;应用于用于实际工作工作时应作修正。作修正。Bjerrum(1972）建）建议的修正式的修正式为:v (1)计算地基承算地基承载力力v (2)分析分析饱和和软粘性土填、挖方粘性土填、挖方边坡的坡的稳定性定性v十字板抗剪十字板抗剪强度度较为普遍地用于普遍地用于软土地基及土地基及软土填、挖方土填、挖方斜坡工程的斜坡工程的稳定性分析与核算。根据定性分析与核算。根据软土中滑土中滑动带强度度显著降低的特点，用十字板能著降低的特点，用十字板能较准确地确定滑准确地确定滑动面的位置，面的位置，并根据并根据测得的抗剪得的抗剪强度来反算滑度来反算滑动面上土的面上土的强度参数，度参数，为地基与地基与边坡坡稳定性分析和确定合理的安全系数提供依据。定性分析和确定合理的安全系数提供依据。据南京水科院、浙江水科院等据南京水科院、浙江水科院等单位位对海堤、水海堤、水库堤堤坝所作所作的大量的大量验算，表明十字板抗剪算，表明十字板抗剪强度一般偏大，建度一般偏大，建议在在设计中安全系数不小于中安全系数不小于1.31.5为宜。宜。vv(3)检验地基加固改良的效果地基加固改良的效果v在在软土地基堆土地基堆载预压(或配以砂井排水或配以砂井排水)处理理过程中，程中，可用十字板剪切可用十字板剪切试验测定地基定地基强度的度的变化，用于控制施工化，用于控制施工速率及速率及检验地基加固的效果。地基加固的效果。v(4)其他其他v软粘性土的灵敏度是一个重要指粘性土的灵敏度是一个重要指标，用它可以来判断，用它可以来判断土的成因、土的成因、结构性，并了解构性，并了解扰动因素因素(如打如打桩、活荷、活荷载变化化剧烈等烈等)对软土土强度的影响；根据抗剪度的影响；根据抗剪强度与深度的关度与深度的关系曲系曲线来判定土的固来判定土的固结性性质；根据不排水抗剪；根据不排水抗剪强度确定度确定软土路基的土路基的临界高度等。界高度等。v估算地基容估算地基容许承承载力力对于内摩擦角于内摩擦角为零的零的饱和和软粘土，可以用下式估算地粘土，可以用下式估算地基容基容许承承载力力RR=2Cu+h式中：式中：基基础底面以上土的容重；底面以上土的容重；h基基础埋深。埋深。v预估估单桩承承载力力在在饱和和软粘土中，粘土中，单桩的极限端阻力的极限端阻力qp和极限和极限侧摩阻摩阻力力qf可由下式可由下式计算算v求求软粘土灵敏度粘土灵敏度野外十字板剪切野外十字板剪切实验是确定是确定软粘土灵敏度的最可靠的粘土灵敏度的最可靠的方法方法十字板剪切试验记录表转角转角（度）（度）原状土原状土重塑土重塑土灵敏度灵敏度St应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPa）应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPa）51020102225154732207436251013530108353510135409635458935508214.030.865.8103.6141.4151.2141.4134.4124.6114.8十字板剪切试验记录表转角转角（度）（度）原状土原状土重塑土重塑土灵敏度灵敏度St应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPa）应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPa）51020102225154732207436251013530108353510135409635458935508214.030.865.8103.6141.4151.2141.4134.4124.6114.828.035.044.850.449.049.049.049.049.0十字板剪切试验记录表转角转角（度）（度）原状土原状土重塑土重塑土灵敏度灵敏度St应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPa）应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPa）51020102225154732207436251013530108353510135409635458935508214.030.865.8103.6141.4151.2141.4134.4124.6114.828.035.044.850.449.049.049.049.049.03.06.新新产品介品介绍v1、电动室内十字板剪切室内十字板剪切仪v符合符合ASTM D4648规范范v标准型准型电动十字板剪切十字板剪切仪旋旋转速度恒定，速度恒定，10/分分钟，包含有，包含有标准的准的12.7x12.7mm十十字板字板头。vASTM特殊版特殊版S2301，旋，旋转速度更快，速度更快，60-90/分分钟，带有可有可选择的十字板的十字板头，直径直径12.7mm，高度，高度25.4mm。设备由四由四个个弹簧中的一个簧中的一个进行加行加载。vS2302型型为室内手室内手动十字板剪切十字板剪切仪。v手手动便携式十字板剪切便携式十字板剪切仪v用于初步用于初步测试软粘土和中等粘土和中等强度硬粘土的天然不排水抗剪度硬粘土的天然不排水抗剪强度度v使用快速使用快速简单，重量，重量轻v手手动直接直接钻孔，深度可达孔，深度可达3米米v三种十字板尺寸：量程从三种十字板尺寸：量程从0到到200kPa 微型十字板剪切微型十字板剪切仪v标准十字板基座刻度范准十字板基座刻度范围0-1kg/cm2，最小刻度，最小刻度为0.05 kg/cm2，这样目目视精度接近精度接近0.01kg/m2，除，除了了标准十字板准十字板头外，另外两个十字板外，另外两个十字板头范范围分分别为0-2.5和和0-0.2 kg/cm2。v十字板剪切十字板剪切仪和和贯入入仪同同时使用，可以快速使用，可以快速对土体的内摩擦角土体的内摩擦角进行行评估，或者用来判定土体是否估，或者用来判定土体是否是粘性的。是粘性的。v重量：重量：0.5公斤公斤E-286 十字板剪切十字板剪切vE-286十字板剪切十字板剪切仪紧凑小巧，可放置于携凑小巧，可放置于携带箱中，能快速箱中，能快速测试土体的基土体的基础、掘掘进、坑槽的、坑槽的稳定性。定性。总范范围0-260kPa。手柄上的刻度。手柄上的刻度读数能保持最大数能保持最大值，直到重新复位。精度直到重新复位。精度10%。v包含有三种尺寸的十字板包含有三种尺寸的十字板头：16x32mm,20 x40mm,25.4x50.8mm。v有效有效测试范范围v0-260kPa；v0-130kPa；v0-65kPa。v可可选50.8x101.6mm十字板十字板头用来用来测试非常敏感性土体，非常敏感性土体，测试范范围：0-8.125kPa，一个模，一个模拟板板头用来用来标定延定延长杆和土体摩擦。杆和土体摩擦。v延延长杆共杆共6根，每根根，每根长0.5米。米。v分隔放置携分隔放置携带箱并箱并带有两个小扳手有两个小扳手v重量：重量：3公斤公斤序号产品规格单位数量单价金额RE:MARTEST（意大利）19154元（人民币）（人民币）便携式十字板剪切试验1S057 S057 现场勘查便携式十字板。配备多种十字板剪切头，及安装工具。贯入现场勘查便携式十字板。配备多种十字板剪切头，及安装工具。贯入深度：深度：60mm60mm，可通过，可通过500cm500cm的延伸杆加长，测量范围：的延伸杆加长，测量范围：0-200kPa,0-200kPa,包装包装箱尺寸规格：箱尺寸规格：500*300*100mm,500*300*100mm,重重4kg4kg。pc111046110462S057-1 S057-1 延长杆，每根延长杆，每根500mm500mm长。长。pc1130013003S075 S075 便携式十字板仪。包括便携式十字板仪。包括1 1个测量表头及袖珍十字板，表头量程个测量表头及袖珍十字板，表头量程0-1KG,0-1KG,十字板探头规格：十字板探头规格：10*20mm(10*20mm(直径直径*高）高）pc1312931294S075 S075 便携式十字板仪。包括便携式十字板仪。包括1 1个测量表头及袖珍十字板，表头量程个测量表头及袖珍十字板，表头量程0-1KG,0-1KG,十字板探头规格：十字板探头规格：10*20mm(10*20mm(直径直径*高）高）pc1312931295S076-01 S076-01 不锈钢十字板头，规格：不锈钢十字板头，规格：10*20mm(10*20mm(直径直径*高）高）pc1550550电动野外十字板剪切野外十字板剪切仪EF-1004v欧洲欧洲标准型准型:v十字板十字板(x h,量程量程):65 x 130 mm,200 kPav刀刃形状刀刃形状:顶端全部直角端全部直角v十字板保十字板保护鞘鞘:外径外径75,长度度820 mmv延延长管管:外径外径42v延延长杆杆:22 x 1000 mmv滑滑动接口接口:15 顺时针方向方向v标准型准型:v十字板十字板(x h,量程量程):50 x 110 mm,200 kPav65 x 130 mm,100 kPav80 x 172 mm,50 kPav刀刃形状：刀刃形状：顶端全部端全部锥形形v延延长杆杆:22 x 1000 mmv滑滑动接口接口:15 clockwise序号产品规格单位数量单价金额RE:ELE（UK）（人民币）（人民币）室内和现场十字板剪切试验126-2270 Laboratory Vane Apparatus,with 4 springs and 12.7mm,vane;hand operated.套套1 44300.00 44300.00 44300.00 EL26-2270 室内十字板剪切仪及附件。手动操作式，带室内十字板剪切仪及附件。手动操作式，带4个标定弹簧盒个标定弹簧盒1个个12.7mm直径直径*12.7mm长的十字板。重长的十字板。重7.5kg。226-2275/01 Motorised Laboratory Vane,Apparatus with 4 springs,and 12.7mm vane.,220/240V 50/60Hz 1ph.套套1 52340.00 52340.00 52340.00 EL26-2275/01 室内马达驱动式十字板剪切仪。带室内马达驱动式十字板剪切仪。带4个标定弹簧盒个标定弹簧盒1个个12.7mm直径直径*12.7mm长的十字板。使用长的十字板。使用220-240V AC 50-60Hz,1ph.仪器重仪器重8kg。326-2261 Pocket Shearmeter,with,3 vanes,0 to 1kgf/cm2 x,0.5kgf/cm2.套套1 3400.00 3400.00 3400.00 EL26-2261 便携式剪切仪便携式剪切仪 包括微型十字板头，标准十字板头和高量程十字包括微型十字板头，标准十字板头和高量程十字板头，量程范围：板头，量程范围：0-1*0.05kgf/cm2.重重300g中国交货总价中国交货总价:人民币人民币100040.00