直接剪切试验.pdf

试验八 直接剪切试验 试验八 直接剪切试验(一一)概述概述 直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验，是测定抗剪强度的一种常用方法，通常采用 4 个试样，分别在不同的垂直压力施加水平剪力，测试样破坏时的剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数与c(二二)试验方法试验方法 直接剪切试验一般可分为慢剪、固结快剪和快剪三种试验方法。1.慢剪试验。先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定(变形稳定标准为每小时变形不大于 0.005mm)，再以小于每分钟 0.02 mm的剪切速量缓慢施加水平剪应力，在施加剪应力的过程中，使土样内始终不产生孔隙水压力，用几个土样在不同垂直压力下进行剪切，将得到有效应力抗剪强度参数cs 和s 值，但历时较长，剪切破坏时间可按下式估算)18(5050=ttf 式中 t f 达到破坏所经历的时间；t 50固结度达到 50%的时间。2.固结快剪试验。先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定，再以每分钟 0.8mm的剪切速率施加剪力，直至剪坏，一般在 35min内完成，适用于渗透系数小于 10-6cm/s的细粒土。由于时间短促，剪力所产生的超静水压力不会转化为粒间的有效应力，用几个土样在不同垂直压力下进行慢剪，便能求得抗剪强度参数cqcqC与 值，这种ccq、cq值称为总应力法抗剪强度参数。3.快剪试验。采用原状土样尽量接近现场情况，以每分钟 08mm的剪切速率施加剪力，直至剪坏，一般在 35 min内完成，适用于渗透系数小于 10-6cm/s的细粒土。种方法将使粒间有效应力维持原状，不受试验外力的影响，但由于这种粒间有效应力的数值无法求得，所以试验结果只能求得(tanq+cq)的混合值。快速法适用于测定粘性土天然强度，但q 角将会偏大。(三三)仪器设备仪器设备 1.直剪仪。采用应变控制式直接剪切仪，如图 8-1 所示，由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。加压设备可采用杠杆传动，也可采用气压施加。2.测力计。采用应变圈，量表为百分表或位移传感器。3.环刀有。内径 6.18cm，高 2.0 cm。2.其他。切土刀、钢丝锯、滤纸、毛玻璃板、圆玻璃片以及润滑油等。图 8-1 应变控制式直接剪切仪(四四)操作步骤操作步骤 1.对准剪切盒的上下盒，手稿固定销钉，在下盒内放洁净透水石一块及湿润滤纸一张。2.将盛有试样的环刀，平口向下、刀口向上，对准剪切盒的上盒，在试样面放湿润滤纸一张及透水石一块，然后将试样通过透水石徐徐压入剪切盒底，移去环刀，并顺次加上传压活塞及加压框架。3.取不少于 4 个试样，并分别施加不同的垂直压力，其压力大小根据工程实际和土的软硬程度而定，一般可按 250kpa，50 kpa，100 kpa，200 kpa，300 kpa，400 kpa，600 kpa，施加，加荷时应轻轻加上，但必须注意，如土质松软，为防止试样被挤出，应分级施加。4.若试样是饱和试样，则在施加垂直压力 5min 后，向剪切盒内注满水；若试样是非饱和土试样，不必注水，但应在加压板周围包以湿棉纱，以防止水分蒸发。5.当在试样上施加垂直压力后，若每小时垂直变形不大于 0.005mm，则认为试样已达到固结稳定。6.试样达到固结稳定后，安装测力计，徐徐转动手轮，使上盒前端的钢珠 1恰与测力计接触，测记测力计初读数。7.松开外面四只螺杆，拔去里面固定销钉，然后开动电动机，使应变圈受压，观察测力计的读数，它将随下盒位移的增大而增大，没测力计读数不再增加或开始倒退时，即出现峰值，认为试样已破坏，记下破坏值，并继续剪切至位移为 4mm 停机；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。8.剪切结束后，卸支剪切力和垂直压力，取出试样，并测定试样的含水量。(一一)成果整理成果整理 1.计算 按式(8-1)计算每一试件的剪应力：pa)mm)差值(0.01mm)。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(，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力关系曲)18(=KR式中 试样所受的剪应力(k K测力计率定系数(kpa/0.01 R剪切时测力计的读数与初读数之2.制图(1)以图 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。(2)以抗剪强度为纵坐标线(图 8-3)，直线的倾角为土的内摩擦角，直线在纵坐标上的截距为土的粘聚力 c 。图 8-2 剪应力与剪切位移关系曲线 图 8-3 抗剪强度与垂直压力关系 2(二)试验记录 直接试验记录见表 8-1。8-1 直接剪切试验记录直接剪切试验记录 工程编号：表表 试验者：试验方法：计算者：固结时间：校核者：环刀面积：试验日期：仪器编号 测力计编号 测力计系数 K(kpa/0.01mm)垂直压力 p(kpa)测力计初读数R0 (0.01mm)测力计终读数Rt (0.01mm)测 力 计 读 数 差)(Rt-R0)(0.01mm抗剪强度 (kpa)备注 粘聚力 c=(pa)k 内摩擦角 =()抗)剪 强 度(kpa 3垂直压力(kpa)p 4