第三章—十字板剪切试验.ppt

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1、第三章十字板剪切试验1主要内容一、概述二、基本测试原理三、试验设备与方法四、试验资料整理五、试验成果的应用2一、概述1、定义2、十字板剪切试验的发展3、十字板剪切试验的分类4、十字板剪切试验的应用5、适用范围6、十字板剪切试验的优缺点34一、概述1、十字板剪切试验：十字板剪切试验：全称为野外十字板剪切试验（FieldVaneShearTest，简称FVST）是用插入软粘土中的十字板头，以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，换算地基土不排水抗剪强度的现场试验。5一、概述2、十字板剪切试验的发展：此项技术最初由瑞典人在1919年提出来的，到40年代有巨大进展。其间，英国Skempton等人结合φ

2、=0原理的概念在十字板剪切试验的应用上作了很大贡献。此后，在世界范围内获得广泛应用。在我国，50年代由南京水利科学院引进，并在沿海诸省及多条河流的冲积平原软粘土地区得到广泛应用,历时十余年的工作奠定了在我国的应用基础。此后，我国很多单位在设备的改进和应用实验方面做了大量工作。6一、概述3、十字板剪切试验的分类：（1）根据十字板剪切仪的传力方式不同，可分为机械式和电测式两种，机械式又称之为普通十字板剪切仪。（2）根据贯入方式的不同，又可分为预钻孔十字板剪切试验和自钻式十字板剪切试验。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。7一、概述4、十字板剪切试验的应用：1、测定原位

3、应力条件下软粘土的不排水抗剪强度；2、评定软粘土的灵敏度；3、计算地基的承载力；4、判断软粘土的固结历史。5、十字板剪切试验的适用范围：适用范围：在沿海软土地区广泛使用，适用于灵敏度St≤10、固结系数cv≤100(m2/a)的均质饱和软粘土。8一、概述6、十字板剪切试验的优缺点：优点：（1）试验在原位进行，不用取样；（2）对无法取样和很难进行室内试验的极软粘土、岩土接触面等，可以获得必要的力学指标；（3）能更好的反映土的结构、构造特性；（4）试验中的边界条件是实际的边界条件；（5）所测得的强度能较好的反映土的天然强度；（6）设备简单、操作方便。9一、概述6、十字板剪切试验的优缺点：缺点：

4、（1）对于不均匀土层，特别是夹有薄层粉细砂或粉土的软粘土，会有较大误差，使用时必须谨慎。（2）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。1、十字板剪切试验的原理表述：在钻孔中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，测定土体抵抗扭损的最大力矩，根据力矩平衡条件，通过换算得到土体不排水抗剪强度Cu值(假定φ=0)。二、基本测试原理102、十字板剪切试验原理基本假定：二、基本测试原理十字板头旋转过程中假设在土体中产生—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，如右图；

5、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＝M1十M2。其中：11则式中，cu——十字板抗剪强度；D——十字板头直径；H——十字板头高度。12（1）普通十字板仪对于普通十字板仪，上式中的M值应等于试验测得的总力矩减去轴杆与土体间的摩擦力矩和仪器机械摩阻力矩，即：pf——剪损土体的总作用力；f——轴杆与土体间的摩擦力和仪器机械阻力，试验时通过使十字板仪与轴杆脱离进行测定；R——施力转盘半径。将上式代入cu表达式，得：二、基本测试原理13前面的系数对于一定规格的十字板仪来说为一

6、常量，称为十字板常数k，即则有：14（2）电测十字板仪对于电测十字板仪，由于在十字板头和轴杆之间有贴电阻应变片的扭力柱连接，扭力柱测定的只是作用在十字板头上的扭力。因此，在计算土的抗剪强度时，不必进行轴杆与土体间的摩擦力和仪器机械摩阻力修正。二、基本测试原理15三、试验测备与方法（一）试验设备（二）试验的技术要求（三）试验方法与步骤16十字板剪切试验所需仪器设备包括：压入主机、十字板头、轴杆、测力装置、扭力装置等试验仪器。目前使用的十字板剪切仪主要有机械式十字板剪切仪，采用开口钢环测力装置；电测式十字板剪切仪，采用电阻应变式量测装置。（1）压入主机能将十字板头垂直压入土中，可采用触探主机或

7、其它压入设备。三、试验设备与方法（一）试验设备17（2）十字板头常用的十字板头为矩形，国外使用的十字板板头与国内不一样，有矩形、菱形、半圆形等。一般十字板是横断面呈十字形、带刃口的金属板，高度为10～12cm，转动直径为5～7.5cm，板厚2～3cm，刃口为60°。对于不同的土类，应选用不同尺寸的十字板头。—般在软粘土中，选择75mm×150mm的十字板头较为合适，在稍硬土中，可用50mm×100mm的十字板头。1819