試驗(yàn)五 直接剪切試驗(yàn)

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1、試驗(yàn)六直接剪切試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)康恼莆胀恋氖覂?nèi)直剪試驗(yàn)方法，并運(yùn)用庫侖-莫爾強(qiáng)度理論確定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)、值，了解、值在工程中的應(yīng)用。試驗(yàn)要求：由實(shí)驗(yàn)室提供試樣，學(xué)生按照要求用快剪法在直剪儀上測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)、值，繪制抗剪強(qiáng)度τ～剪切位移ΔL關(guān)系圖。二、試驗(yàn)原理土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪應(yīng)力破壞時(shí)的極限能力。土體內(nèi)某一面上的抗剪強(qiáng)度就是該面兩側(cè)的土體發(fā)生滑動(dòng)的最大阻力，這一阻力是由內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力所組成，可近似地用庫侖公式表示如下：粘性土非粘性土式中：—土體抗剪強(qiáng)度（kPa）；—承受的垂直壓力（kPa）；—內(nèi)摩擦角（°）；—粘聚力（kPa）。

2、圖6—1τ～σ關(guān)系曲線圖6—2τ～△L關(guān)系曲線三、試驗(yàn)方法根據(jù)土樣在剪切過程中孔隙水變化情況的不同，常用的直剪方法有三種：1.不固結(jié)快剪法：加法向力后，訊速施加剪力，在3～5分鐘內(nèi)將土樣剪破試樣。整個(gè)試驗(yàn)過程中土樣的含水量保持不變；2.固結(jié)快剪法：施加法向力后，讓試樣固結(jié)排水，產(chǎn)生豎向壓縮變形，待固結(jié)穩(wěn)定后，再快速施加水平剪應(yīng)力使試樣剪破。要求試樣在剪切過程中含水量保持不變；3.固結(jié)慢剪法：施加法向力后，讓試樣固結(jié)排水，產(chǎn)生豎向壓縮變形，待固結(jié)穩(wěn)定后，緩慢施加水平剪力，使試樣剪切破壞。要求試樣在剪切過程中孔隙水能及時(shí)消散。四、不固結(jié)快剪試驗(yàn)試

3、驗(yàn)方法適用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s的細(xì)粒土。1.試驗(yàn)設(shè)備（1）應(yīng)變控制直剪儀：由剪切盒、垂圖6—3應(yīng)變控制直剪儀示意圖1.推力座2.試樣3.透水石4.垂直加荷框架5.垂直變形量表6.剪切盒7.量力環(huán)直加壓設(shè)備、剪切傳動(dòng)裝置、測(cè)力計(jì)、位移測(cè)量系統(tǒng)組成。見圖6—3；（2）環(huán)刀：高度20mm，內(nèi)徑61.8mm。（3）天平：感量0.1g、稱量500g；（4）百分表：量程10mm；（5）其它輔助工具：環(huán)刀、飽和器、削土刀、秒表、透水石、濾紙等。2.試驗(yàn)步驟（1）按工程需要，從原狀土樣中切取原狀土試樣或制備給定干密度及含水率的擾動(dòng)土試樣。切樣方法同

4、壓密試驗(yàn)；（2）每組試驗(yàn)至少制備4個(gè)試樣，按密度試驗(yàn)和含水率試驗(yàn)的方法測(cè)定試樣的密度和含水率。要求各試樣間的重力密度差值不大于0.3kN/m3，含水量不大于2%；（3）將上、下盒對(duì)準(zhǔn)，插入固定銷，在下盒內(nèi)放入透水石和濾紙，將帶有試樣的環(huán)刀刀口向上，刀背向下，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，放置濾紙和上透水石，將試樣慢速推入剪切盒內(nèi)，移去環(huán)刀，加上傳力蓋板；（4）安裝滑動(dòng)鋼珠、剪切盒和量力環(huán)，施加0.01N/mm2的預(yù)壓荷載，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，將量力環(huán)中百分表讀數(shù)調(diào)零。（5）施加垂直壓力后，立即拔除固定銷，開動(dòng)秒表，以0.8mm/min一周的速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手輪(每轉(zhuǎn)周剪位

5、移0.2mm)，使試樣在3～5min內(nèi)剪切破壞。手輪每轉(zhuǎn)一周，記錄一次量力環(huán)內(nèi)量表讀數(shù)一次，直至土樣剪切破壞，記錄表見表6—1。剪切破壞標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)量力環(huán)中的百分表指針不再前進(jìn)，或有明顯后退時(shí)，取百分表讀數(shù)最大值；當(dāng)百分表指針不后退時(shí)，以剪切位移δ=4mm對(duì)應(yīng)的變形為百分表讀數(shù)；這時(shí)使剪切位移達(dá)到6mm才停止剪切；（6）剪切完后，倒轉(zhuǎn)手輪，移去垂直壓力，重復(fù)（2）～（5）的步驟對(duì)余下的試樣進(jìn)行不同垂直壓力作用下的試樣剪切。3.試驗(yàn)記錄、試驗(yàn)成果整理（1）計(jì)算剪應(yīng)力：（6—1）式中：—各級(jí)垂直壓力下試樣剪應(yīng)力（kPa）；—各級(jí)垂直壓力下剪損時(shí)量力

6、環(huán)量表讀數(shù)（0.01mm）；—量力環(huán)系數(shù)（kPa/0.01mm）（2）計(jì)算剪切位移：（6—2）式中：ΔL—剪切位移(mm)；0.2—手輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一周剪切盒位移（mm）；n—手輪轉(zhuǎn)動(dòng)周數(shù)。（3）繪制剪應(yīng)力垂直應(yīng)力關(guān)系曲線τ～p，見圖6—1，并確定內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。（4）繪制各級(jí)垂直壓力下，剪應(yīng)力與剪位移的關(guān)系曲線τ～△L，見圖6—2。五、固結(jié)快剪試驗(yàn)試驗(yàn)方法適用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s的細(xì)粒土。1.儀器設(shè)備和按裝土樣同快剪試驗(yàn)。但直剪儀上需安裝垂直位移量表；2.施加垂直壓力后，使試樣在法向應(yīng)力作用下排水固結(jié),若系飽和試樣，在垂直壓力加上5m

7、in以后，往剪切盒中注水,若系非飽和試樣，在剪切盒四周塞上濕棉花，防止水分蒸發(fā)；3.當(dāng)試樣在法向應(yīng)力作用下壓縮穩(wěn)定后（壓縮穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為垂直變形不大于0.005mm/h），測(cè)記試樣壓縮變形量；4.按快剪試驗(yàn)的第（2）～（4）的步驟施加剪力，直到試樣剪切破壞；5.剪應(yīng)力計(jì)算同不固結(jié)快剪試驗(yàn)。六、固結(jié)慢剪試驗(yàn)1.儀器設(shè)備和按裝土樣同固結(jié)快剪試驗(yàn)，施加垂直壓力后，每1h測(cè)讀垂直變形一次，直至試樣固結(jié)變形穩(wěn)定，變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為不大于0.005mm/1h；2.當(dāng)試樣固結(jié)完成后，拔去固定銷，以小于0.02mm／min的剪切速率進(jìn)行剪切，試樣每產(chǎn)生0.2~0.4

8、mm剪切位移測(cè)記測(cè)力計(jì)和位移讀數(shù)，直至測(cè)力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)峰值，出現(xiàn)峰值后，應(yīng)繼續(xù)剪切至剪切位移為4mm時(shí)停機(jī)，記下破壞值；3.當(dāng)剪切過程中測(cè)力計(jì)讀數(shù)無峰值時(shí)，應(yīng)繼續(xù)剪切