八、直接剪切试验(教案)

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1、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，沿固定的剪切面肓接施加水平剪力进行剪切，得其剪坏时的剪应力，即为抗剪强度然后，根据剪切定律确定土的抗剪强度指标①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

2、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，均需经过一段吋间，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）。慢剪试验1本试验方法适用于细粒十2木试验所用的主耍仪器设备，应符合下列规定:（1）主要结构（见附图&1）1、推动座部分2、

3、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；当试样需耍饱和吋，应按有关标准的步骤进行。（2）仪器使用吋，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d

4、）10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

5、以湿棉纱。吊盘为一级荷重(50KPa),在重复试验或连续试验中，无需每次将確码、吊盘取下，加荷时可左旋手轮乙，使支起的杠杆慢慢放卜,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)。2■乎轮甲3、插销4、剪切盒5、传压螺钉g底板15、杠杆7•毘力环轴承8、虽力环部件9、锁紧螺M】、推动座6、螺丝插销II、支架1伉平衡捶12、吊盘接忏13、乎轮乙18、滑动框14、立柱19■变速箱(kdj-i型aj-1型)附图一(給构简图)(5)施加垂直压力后，每lh测读垂直变形一次。貞至试

6、样固结变形稳定。变形稳定标准为每小时不大于0.005mm。(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，可按卜•式计算：tf=5Ot.5O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)。(7)剪切结束，吸去盒内积水，退去剪切力和垂

7、直压力，移动加压框架，取出试样，测定试样含水率。4剪应力应按卜•式计算：Ao式中t——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4価所对应的剪应力为抗剪强度。4i剪切位移ZlZ(mm)■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，垂宜压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂一直压力关系曲线(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。•300

8、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io6cm/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