十字板剪切仪

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1、第5章十字板剪切试验目录1.概述2.十字板测试原理3.电测式十字板剪切试验4.影响测试成果的主要因素5.成果的应用6.新产品介绍7.试验总结与要求1.概述十字板剪切试验(VaneShearTest,简称VST)适用于原位测定饱水软粘土的不排水抗剪强度。所测得的抗剪强度值，相当于试验深度处天然土层在原位压力下固结的不排水抗剪强度;由于十字板剪切试验不需要采取土样，避免了土样扰动及天然应力状态的改变，是一种有效的现场测试方法。根据十字板仪的不同，十字板剪切试验可分为普通十字板和电测十字板;根据贯入方式的不同,又可分为预钻

2、孔十字板剪切试验和自钻式十字板剪切试验(Self-BoringVaneShearTest,简称SBVST)。从技术发展和使用方便的角度，自钻式电测十字板仪具有明显的优势。十字板剪切试验在我国沿海软土地区被广泛使用。它可在现场基本保持原位应力条件下进行扭剪。适用于灵敏度小于10的均质饱和软粘土。对于不均匀土层，特别是夹有薄层粉细砂或粉土的软粘土。十字板剪切试验会有较大的误差，使用时必须谨慎。试验项目测定参数主要试验目的十字板剪切试验不排水抗剪强度峰值cu(kPa)和残余值c’u(kPa)1测求饱和粘性土的不排水抗剪强度

3、和灵敏度；2估算地基土承载力和单桩承载力；3计算边坡稳定性；4判断软粘性土的应力历史。优点和缺点VST主要用于测定饱水软粘土的不排水抗剪强度。它具有下列优点：(1)不用取样，特别是对难以取样的灵敏度高的粘性土，可以在现场对基本上处于天然应力状态下的土层进行扭剪。所求软土抗剪强度指标比其他方法都可靠。(2)野外测试设备轻便，操作容易。(3)测试速度较快，效率高，成果整理简单。其缺点是仅适用于江河湖海的沿岸地带的软土，适应范围有限，对硬塑粘性土和含有砾石杂物的土不宜采用，否则会损伤十字板头。2.十字板测试原理十字板剪切试

4、验的原理，即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，测定土体抵抗扭损由圆柱侧表面的抵抗力矩M1、和圆柱上下面的抵抗力矩M2两部分组成。即M＝M1+M2。的最大力矩，通过换算得到土体不排水抗剪强度。十字板头旋转过程中假设在土体中产生一个高度为H(十字板的高度)、直径为D(十字板头的直径)的圆柱状剪损面，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图中所示为板头侧面的剪切阻力分布图中所示为在板头上、下面的剪切阻力分布。CvCHVST

5、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。3.十字板剪切试验分类开口钢环式十字板剪切仪轻便式十字板剪切仪电测式十字板剪切仪3.电测式十字板剪切试验压入主机十字板头扭力传感器量测扭力的仪表施加扭力装置其它（探杆等）试验步骤平整场地，安装机架，并固定把板头压至测试深度卡住钻杆，并调零转动手柄，旋转钻杆，使板头产生扭矩(每10秒使摇柄转动一圈，每转动一圈测记应变读数一次。)测量扭矩直至峰值出现松动钻杆完全扰动测试土体，重复2-5

6、测量扰动土的剪切强度。注意事项应先将电缆穿过施加扭力装置的中心孔，然后再穿入探杆；在扭剪前，应读取初始读数或将仪器调零；匀速转动手摇柄，摇柄每转一圈，十字板头旋转一度。测试重塑土时，用扳手或管钳快速将探杆顺时针方向旋转6圈，使十字板头周围的土充分扰动后，立即拧紧钻杆夹具4.试验条件和影响因素4.1主要适用于饱和软粘性土层，但若土层含有砂层、砾石、贝壳、树根及其他未分解有机质时不宜采用。测试深度一般在30m以内，目前陆上最大测试深度已超过50m。1、十字板头的旋转速率（1）剪切（旋转）速率越大，抗剪强度越大，应规定一

7、个统一的旋转速率（1°/10s）（2）对一般粘性土，最大的抗剪强度出现在20-30之间，所用时间为3-5min，属不排水抗剪强度2、土的各向异性（1）在板头范围内，土的非均一性（2）天然土层的抗剪强度的非等向性4.2影响因素3、十字板头的规格指十字板头的形状、板厚及轴杆直径板厚及轴杆直径越大，板头插入土中对土的扰动越大，抗剪强度越小75mm×150mm，厚3mm，轴径16mm，6050mm×100mm，厚2mm，轴径13mm，604、排水条件测定的结果为土的不排水抗剪强度（=0时的C值），但实际测试中

8、，已有部分排水，所测Cu值偏大，应修正5、剪应力的分布土体扭剪破坏时，破坏面上剪应力的分布并不是均匀的，剪应力近边缘处(水平面及垂直面上)均有应力集中现象。Jackson(1969)提出，对计算抗剪强度Cu的公式进行修正，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