試驗五、直接剪切試驗

1、試驗五、直 接 剪 切 試 驗（一）概述土的內(nèi)摩擦角和粘聚力c是土壓力、地基承載力和土坡穩(wěn)定等計算必不可少的指標。直接剪切試驗是測定土的抗剪強度的一種常用方法。該方法設備簡單、便于操作,，因此，應用廣泛。直剪試驗可分為快剪（q）、固結快剪（cq）和慢剪（s）三種試驗方法?？旒羰窃谠嚇由鲜┘哟怪睉?，立即施加水平力，試樣在35分鐘內(nèi)剪壞；固結快剪是在試樣上施加垂直應力后，待排水固結穩(wěn)定，再立即施加水平力，試樣也在35分鐘內(nèi)剪壞。慢剪是在試樣上施加垂直應力后使試樣排水固結，然后緩慢地施加水平力，使試樣排水后剪壞。同一種土，由于試驗方法不同，得到的土的抗剪強度指標也不相同。（二）試驗原理土的破壞都

2、是剪切破壞。當試樣某一面上出現(xiàn)剪應力等于土的抗剪強度時，該面達到極限平衡狀態(tài)，試樣被剪壞。根據(jù)庫倫定律可得如圖 5-1的抗剪強度曲線，其表達式為（ 51）（無粘性土） （粘性土）無粘性土的抗剪強度與法向應力成正比，粘性土的抗剪強度除和法向應力有關外，還決定于土的粘聚力。因此，土的抗剪強度以抗剪強度指標和c表示。圖 51 抗剪強度與法向應力的關系試驗采用應變控制式剪力儀，剪切盒由上盒和下盒組成，試樣置于剪切盒中，施加不同的垂直應力和水平力使試樣剪壞，通過量測量力環(huán)的變形值，可算出剪應力的大小，得到相應的，繪制曲線。該曲線的傾角為內(nèi)摩擦角，在縱軸上的截距即粘聚力c，如圖 51。（三）儀器設備圖 5

3、2 應變控制式直接剪切儀1垂直變形量表；2垂直加荷框架；3推動座；4試樣；5剪切盒；6量力環(huán)（1）應變控制式直剪儀：直接剪切儀有應力控制式和應變控制式兩種。其中應變控制式較為常用。它包括剪切盒、加壓及量測設備等，如圖 52。（2）環(huán)刀：內(nèi)徑6.18（或6.4）cm，高2cm。（3）量表：量程510mm，分度值0.01mm。（4）天平：稱量500g，感量0.1g。（5）其他：秒表、削土刀、鋼絲鋸、臘紙、凡士林、直尺等。（四）操作步驟（1）制備試樣。取原狀土或制備所需狀態(tài)的擾動土樣，將環(huán)刀刃口向下切取試樣。切土前先在環(huán)刀內(nèi)壁抹一層凡士林，然后置環(huán)刀于土樣上邊壓邊修，直至試樣突出環(huán)刀上端，再用鋼絲鋸

4、或削土刀整平試樣兩端。在削土過程中，應細心觀察，對土樣進行描述。取制樣余土立即進行含水率測定。（2）將剪切盒內(nèi)壁擦凈，對準上盒和下盒。插好固定銷釘，以防裝樣時上下盒錯動。在下盒濕潤的透水石上放一張臘紙（快剪不允許排水），將帶試樣的環(huán)刀平口向下，刃口向上，對準上盒盒口，在試樣上面依次放臘紙和潔凈濕潤的透水石和承壓蓋，然后垂直下壓，將土樣徐徐推入盒中，移去環(huán)刀。（3）將剪切盒放到剪力儀架上，并將加壓框架中心對準承壓蓋上頂珠。在量力環(huán)內(nèi)安裝量表，然后順時針方向徐徐轉動手輪，直至量力環(huán)上量表指針突然微動，說明此時剪切盒與量力環(huán)已接觸，手輪停止轉動，調(diào)整量表讀數(shù)到零。（4）施加第一級垂直荷載=100kP

5、a，拔去固定銷釘，立即進行剪切（剪切前務必拔去銷釘）。（5）開動秒表，手輪以每分鐘46轉（教學試驗可用6轉/分）的均勻速率旋轉，每轉2周測記量力環(huán)讀數(shù)一次。如此進行下去，直至量表指針來回擺動或開始后退，說明此時試樣已剪損（注：手輪每轉一周推進0.2mm）。再觀測一、二次即可停止剪切。（6）剪切結束。反轉手輪，卸去荷載，去掉加壓框架，取出剪切盒，觀看其剪切面破壞情況，并進行描述。（7）另裝試樣，重復以上步驟，測定其他三種垂直荷載（200kPa、300kPa、400kPa）下的抗剪強度。進入動畫（直剪試驗）（五）計算與記錄（1）剪切位移計算l=20nR （ 52）式中 l剪切位移量，0.01mm；

6、R量力環(huán)內(nèi)量表讀數(shù)，0.01mm；n手輪轉數(shù)。（2）剪應力計算 = RC （ 53）圖附3 抗剪強度曲線式中 剪應力，kPa；R量力環(huán)量表讀數(shù)，0.01mm；C量力環(huán)率定系數(shù)，kPa/0.01mm。（3）繪制剪應力與剪切位移關系曲線以剪應力為縱坐標，剪切位移為橫坐標，繪制剪應力與剪切位移關系曲線，取曲線上剪應力的峰值為抗剪強度，無峰值時，取剪切位移4mm所對應的剪應力為抗剪強度。（4）求土的粘聚力及內(nèi)摩擦角以抗剪強度為縱坐標，垂直壓力為橫坐標，繪出數(shù)據(jù)點（注意：縱橫坐標比例應一致），根據(jù)這些點繪一視測直線，該線的傾角即為土的內(nèi)摩擦角，該線在縱軸上的截距即為土的粘聚力c，如圖 53。（5）記錄本

7、試驗記錄格式如下：直接剪切試驗（應變控制式直剪儀）土樣編號 土樣說明 班組 試驗日期 試驗方法 姓名 1含水率試驗 2密度試驗 項 目試驗前試驗后項 目試驗前試驗后土盒號飽和前飽和后土盒加濕土質(zhì)量（g）環(huán)刀號環(huán)刀加試樣質(zhì)量（g）環(huán)刀重（g）試樣質(zhì)量（g）試樣容積（cm3）密度（g/cm3）土盒加干土質(zhì)量（g）土盒重（g）水質(zhì)量（g）干土質(zhì)量（g）含水率（%）平均含水率（%）3直接剪切試驗記錄試驗編號剪切前壓縮時間試驗編號剪切前壓縮時間儀器編號剪切前壓縮量儀器編號剪切前壓縮量量力環(huán)率定系數(shù)C剪切歷時量力環(huán)率定系數(shù)C剪切歷時手輪轉速 轉/分垂直壓力kPa手輪轉速 轉/分垂直壓力kPa手輪轉動周推進桿前進距離0.2mm抗剪強度 kPa手輪轉動周推進桿前進距離0.2mm抗剪強度 kPa(1)轉數(shù)(2)量力環(huán)量表讀數(shù)(3)剪