用十字板强度计算软粘土土坡安全系数的研究
十字板剪切试验成果的应用探讨
本文针对个别的应用进行了粗浅的分析，作出了个人的判断，并提出了新的应用方法，无论是理论分析还是实例计算都不是很工程地质手册（第五版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.
[2]徐超，石振明等.岩土工程原位测试[M].上海：同济大学出版社，2005.
根据十字板剪切试验机操作原理及读数原理，M=RC（RY-Rg），于是代入上式可得：
由此可见十字板剪切试验的抗剪强度和试验点深度呈线性关系，命一个常数δ，使它等于
cu可表示为：
δ是一个常数，其值大小取决于十字板头的尺寸和土体的静止侧压力系数k0。
根据抗剪强度与深度的关系式，以深度为自变量，以抗剪强度为因变量，可以对所有的十字板剪切试验数据采用最小二乘法得到抗剪强度随深度变化的回归直线，从而求得土体的φ值：
而对于十字板剪切试验成果的应用，不同工程类型、不同的规范手册也都不尽相同，本文将对主要的成果处理和应用进行分析，并对其适用性及局限性进行探讨。
原位十字板试验评价上海软黏土灵敏性的可靠性_高彦斌
Abstract: The geotechnical investigation data from a real project in Shanghai as well as other relevant published data are analyzed. It is found that the sensitivity obtained by the FVT test is significantly smaller than the results of the unconfined compression test (UCT). Thus the sensitivity of soft clay will be underestimated by FVT. The vane-shear remolding method (not the artifical remolding method) makes the FVT obtain much higher remolded strength and therefore the lower sensitivity than UCT. The influences of test methods and in-situ stress state can be neglected. It is pointed out that much attention should be paid to this phenomenon in order to properly evaluate the sensitivity of the marine soft clay distributed in the coastal areas of China. Key words: soft clay; sensitivity; field van-shear test; unconfined compression test
浅谈有关十字板剪切试验
浅谈有关十字板剪切试验摘要：文章论述了十字板剪切适用于饱和软粘土，特别适用于难于取样或试样在自重作用下不能保持原有形状的软粘土。
它的优点是构造简单，操作方便，试验时对土的结构扰动也较小，故在实际中广泛得到应用。
关键词：十字板剪切试验原理适用范围应用Abstract: The article discusses the vane shear applied to the saturated soft clay, especially suitable for difficult to sample or specimen under the gravity can maintain the original shape of the soft clay. It has the advantages of simple structure, convenient operation, test of soil structure perturbation small, and so widely applied in the actual projectsKey Words: vane shear test principle applicable scope application前言十字板剪切试验于1928年在瑞士奥尔桑首先提出。
在我国于1954年开始使用十字板剪切试验以来，在沿海软土地区被广泛使用。
十字板剪切试验是快速测定饱和软粘土层快剪强度的一种简易而可靠的原位测试方法。
这种方法侧得的抗剪强度值，相当于试验深度处天然土层的不排水抗剪强度，在理论上它相当于三轴不排水剪的总强度，或无侧限抗压强度的一半（=0）。
由于十字板剪切试验不需采取土样，特别对于难以取样的灵敏性高的粘性土，它可以在现场基本保持天然应力状态下进行扭剪。
长期以来十字板剪切试验被认为是一种较为有效的、可靠的现场测试方法，与钻探取样室内试验相比，土体的扰动较小，而且试验简便。
十字板强度分析
现场十字板强度分析1.真空预压前要处理的淤泥质粉质粘土特性●地层特征深灰色，饱和，流动～流塑，土质较均匀,粉粒含量较高，局部夹粉土薄层，薄层厚3～5cm；由于吹填不均，局部区域粉土层较厚，层厚约20~50cm，呈透镜体状（DH3孔）。
该层分布连续，层厚较均匀，层厚 2.7~2.9m，层顶高程为+4.16~+4.43m。
地层分析：真空预压处理的这层淤泥质粉质粘土层局部夹粉土薄层，同时由于吹填不均，局部区域粉土层较厚，这在真空预压打板阶段进行的场地硬层探摸时有直观的反映。
在原泥面一下1.5m-2.0m的区域以及3.5-4.0m的区域存在硬层。
这些分布的粉土薄层以及粉土层可能导致十字板数据变化较大。
●处理前地层的十字板强度表一处理前地层的十字板强度处理前十字板强度反映出土层在处理前的强度较低，土层中存在较厚的粉土层以及粉土薄层。
2.处理后土层的十字板数据以及推算的地基承载力根据港口工程地质勘察规范附录C的淤泥质土地基承载力计算公式，处理后的淤泥质土的地基承载力可以根据以下公式推算：fγ=3(1)+CuDf：容许承载力（kPa）Cu：十字板抗剪强度（kPa）γ：基础底面以上土的加权平均重度（kN/m3）D：基础埋置深度（m）表二处理后地层的十字板强度以及推算的地基承载力（注：场区地下水位根据监测结果取地面以下3m，处理后土层的重度取16.7kN/m3）处理后土层的十字板强度数值随深度变化幅度很大，这可能与处理土层中包含的粉质粘土薄层以及场区中普遍存在的粉土层有关。
3.现场十字板试验操作分析现场工人转动十字板满足规范10s转动一度的要求，且转动速率在整个测试过程中保持稳定，现场十字板强度数值受工人转动十字板速率的影响应该很小。
十字板剪切试验确定软土地基承载力的研究
韩 鹏
（天 津 市 北洋 水 运水 利 勘 察 设 计 研 究 院有 限公 司 ，天 津 ３０００００）
摘 要 ：采 用查表 法和 经验公式法 ，估算 了天津滨海软 土地基的承载 力 ，从 适用性 、便捷性 以及计算 结果等 方面 ，对两种 方 法进行
了对比分析 ，结 果表 明《软土地 区岩 土工程勘 察规 程》推荐 的经验公式物理 概念清楚、计算方便 ，适 用性最好 。
表法来估算地基 承载力 ，很少采用 十字板剪切 强度估算 软土 地基
字板剪切强度 的修正方法 ：
承 载 力 。 目前 ，根 据 卜字 板 剪 切 试 验 计 算 软 土 地 基 承 载 力 经 验 公
Ｃ ＝ Ｃ
（２）
式法 主要有两种 ：第一种是《岩土工程勘察规范》介绍 的中国建筑
其 中，ｃ 为修正后 的十字板抗 剪强度 ，ｋＰａ；Ｃ 为未修 正的 卜
科学研究 院 、华东 电力设计 院公式 ；第二种是 《软土地 区岩士工程 字 板 抗 剪 强 度 ，ｋＰａ； 为 修 正 系 数 。
勘察规程 》推荐公式 。
目前 因 内 主要 采 用 的 卜字 板 剪 切 强 度 的 修 【ｌ 方 法 有 两 种 ，
本 文 阐 述 的 查 表 法 及 两 种 经 验 公 式 详 见 下 文 ，
１）Ｌ｝Ｉ国建 筑 科 学 研 究 院 、华 东 电 力设 汁 院公 式 （ 卜文 ｌｌ１称
式 法 和查 表 法 。查 表 法 确 定 地 基 承 载 力 在 天 津 积 累 较 多 的 工 程 （１），式 （２））：
经验 ，天津市地方规 范《岩土 工程技 术 规范 》中第 ２．２．１～５．２．９
原状土天然含水率 ｗ／％ ｌ ３６ Ｉ ４０ Ｉ ４５ Ｉ ５０ பைடு நூலகம் ５５ Ｉ ６５ 【 ７０ Ｉ
十字板剪切试验,软黏性土原位测试的方法之一
十字板剪切试验十字板剪切试验（VST）是用插入士中的标准十字板探头，以一定速率扭转，量测土破坏时的抵抗力矩，测定土的不排水剪的抗剪强度和残余抗剪强度。
十字板剪切试验可用于测定饱和软黏性土（φ≈0）的不排水抗剪强度和灵敏度。
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。
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定士的不排水强度试验方法。
一、十字板剪切试验的设备1、十字板剪切试验设备由十字板头、试验用探杆、贯人主机、测力计与记录仪等组成，一般分为以下两种形式：（1）机械式：开口钢环式十字板剪切仪，按轴杆与十字板头的连接方式有离合式和牙嵌式两种。
国内广泛采用离合式，离合式连接方式是利用一离合器装置，使轴杆与十字板头能够离合，以便分别作十字板总剪力试验和轴杆摩擦校正试验。
开口钢环测力装置 十字板头（2）电测式：电阻应变式十字板剪切仪，其十字板头可通过扭力传感器与探杆相连接。
扭力柱的上下端分别与十字板头和轴杆相连接。
扭力柱的外套筒主要用以保护传感器，它的上端丝扣与扭力柱接头用环氧树脂固定，下端呈自由状态，并用润滑防水剂保持它与扭力柱的良好接触。
这样，应用这种装置就可以通过电阻应变传感器直接测读十字板头所受的扭力，而不受轴杆摩擦、钻杆弯曲及坍孔等因素的影响，提高了测试精度。
电测式-十字板头结构示意图1—十字板；2—扭力柱；3—应变片；4—套筒；5—出线孔；2、十字板头的规格十字板头宜采用不锈钢整体制造，且板面粗糙度不大于6.3µm。
对于不同土类应选用不同尺寸的十字板头，在浅部软弱的淤泥、淤泥质黏性士、软黏士中一般选择75mm×150mm的十字板头较为合适，在稍硬士中可用50mm×100mm的十字板头。
十字板头规格表3、贯入主机机械式十字板剪切试验应使用钻机或其他成孔机械预先成孔；电测式十字板采用静力触探贯人主机将十字板头压人指定深度。
十字板剪切试验在软粘土岸坡稳定计算中的应用
M2
DH
D 2
fv
（3）
式中， fv ——竖直面上土的抗剪强度，kPa。
在确定十字板抗剪强度时，需假定土体为各向同性介质，
即： fh = fv ，若设 fh = fv = cu ，综合上述表达式，可得：
M
M1 M2
1 2
D
2
H
1 6
D3
cu
（4）
上式中 cu ——常用的十字板抗剪强度，kPa。
面图如图 1 示，各土层物理力学性质指标见表 1。依据该岸
坡现场十字板试验资料绘制了十字板强度与深度的关系图，
如图 2，根据上节理论，进行了回归分析，得到回归线性方
程 ： Y 2.19H 7.13 ， 由 此 可 得 十 字 板 回 归 强 度 指 标
c 7.13kPa， 16.5°（计算时 K0 取 0.72）。与表 1
（1）
M1 是试验处土柱上下底面的抗剪强度对圆心产生的抗
扭力矩。其表达式为：
M1
2
D2 4
l
fh
（2）
其中， l —上下面剪应力对圆心的平均力臂，取
l
2 3
D 2
D 3
；
fh —水平面上的抗剪强度，kPa。
M 2 为土柱侧面上的剪应力对圆心产生的抗扭力矩。其表 达式：
而在实际中，土体自重固结状态下，水平面上的有效正
应 力 和 竖 直 面 上 的 有 效 正 应 力 分 别 为 ' Ut ' z 和
浅析十字板剪切试验数据整理及应用
浅析十字板剪切试验数据整理及应用摘要：十字板剪切试验在软土地基勘察中应用十分广泛，各个规范中对其数据整理及应用不尽相同，论文根据规范对数据的整理及应用进行了比较分析。
关键词：十字板剪切试验；软土；整理；应用1引言十字板剪切实验是用插入土中的标准十字板探头，以一定速率扭转，量测土破坏时的抵抗力矩，测定土的不排水剪强度和残余抗剪强度。
十字板剪切试验可用于测定饱和软黏性土的不排水抗剪强度和灵敏度。
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。
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定土的不排水强度试验方法。
十字板剪切试验因其构造简单，操作方便，广泛运用于软土地基现场原位测试中。
2数据整理2.1计算公式以开口钢环式十字板剪切试验为例，《工程地质手册》第五版中计算公式如下：C u=K·C（R y－R g）C u—土的不排水抗剪强度（kpa）C—钢环系数（kN/0.01mm）R y—原状土剪损时量表最大读数（0.01mm）R g—轴杆与土摩擦时量表最大读数（0.01mm）K—十字板常数（m－2）《土工试验方法标准》GB/T50123-2019，计算公式：C u=10K·C（R y－R g）C u—土的不排水抗剪强度（kpa）C—钢环系数（N/mm）R y—原状土剪损时量表最大读数（mm）R g—轴杆与土摩擦时量表最大读数（mm）K—十字板常数（cm－2）两者公式基本相同，但是各参数单位不同，计算时应注意单位换算。
2.2强度修正十字板剪切试验所测得的不排水抗剪强度峰值，一般认为是偏高的，土的长期强度只有峰值强度的60%~70%。
因此在工程中，需根据土质条件和当地经验对十字板测定的值作必要的修正，以供设计采用。
图1 修正系数《工程地质手册》第五版推荐了两种强度修正方法，其一为Daccal修正法，即根据图1中塑性指数I p获取修正系数，曲线1适用于液性指数I l＞1.1的土，曲线2适用于其他软土。
粘土边坡的安全系数计算
4
第二章 粘土边坡安全系数计算的一般方法
• 整体圆弧滑动法 • 条分法 • 瑞典条分法 • 毕肖普条分法 • 普通条分法（简布法） • 有限元法
2019/11/2
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第二章 粘土边坡安全系数计算的一般方法
• 圆弧滑动法：在工程设计中常假定土坡滑动面为 圆弧面，建立这一假定的稳定分析方法，称为圆 弧滑动法。
坡、3直立边坡。
•
三、按使用年限分类：可分为永久性边坡和临时性边坡。
2019/11/2
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第一章 绪论
• 4、边坡的应用背景：边坡作用的范围异常广泛，较为 常用的如工程中基坑的建造、堤坝的建造、公路的路堤、 汽车火车道路轨道的防护、山体下挡土墙的设计等等
• 5、边坡稳定性安全系数：一般定义为沿假定滑裂面的 抗滑力与滑动力的比值，当该比值大于1时，坡体稳定； 等于1时，坡体处于极限平衡状态；小于1时，边坡即发 生破坏。
• 普通条分法（简布法）:假定条块间水平作用力 的位置每个条块都满足全部静力平衡条件和极限 平衡条件，滑动土体的整体力矩平衡条件也自然 得到满足，而且它适用于任何滑动面而不必规定 滑动面是一个圆弧面。
• 有限元法：把土坡当成变形体，按照土的变形特 性，计算出土坡内的应力分布，然后再引入圆弧 滑动面的概念，验算滑动土体的整体抗滑稳定性。
14
• 6、边坡安全系数研究的目的和意义：边坡不仅作用广 泛、而且其所处位置起的决定性作用也较大，关系着整 个工程的成败与否甚至人们的生命财产安全，因此详细 计算出各个边坡的安全系数显得异常重要，不仅可以提 高整个工程的实用效率，同时也可以为人们提供更多的 保障。无论计算量大小，都必不可少。
2019/11/2
F sT T R R W ic W o isits g iiin cili
饱和软黏土十字板强度的相关性研究
饱和软黏土十字板强度的相关性研究万中喜;刘丹忠【摘要】水运工程地基海相沉积的软黏土地层较多,软黏土十字板强度指标是进行地基和边坡稳定验算的重要指标,但在海上进行十字板试验受风浪、潮汐影响,实施较为困难,试验数据的相关性研究较少.结合多个港口软黏土十字板测试成果数据,分析了十字板强度与有效自重应力及标贯击数的相关性,并建立了相关公式,对软黏土十字板强度指标的获取和应用具有实用和借鉴意义.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】5页(P176-180)【关键词】软黏土;十字板强度;有效自重应力;标贯击数;相关性【作者】万中喜;刘丹忠【作者单位】中交水运规划设计院有限公司,北京 100007;长江武汉航道工程局,湖北武汉 430000【正文语种】中文【中图分类】TU447海相沉积的软黏土是水运工程常见地层，软黏土十字板强度指标是进行地基和边坡稳定验算的重要指标[1]，该指标是在原位地层条件下测出的软黏土不排水抗剪强度，与室内试验强度指标相比，它更能反映软黏土层的实际强度，使软黏土地基设计更能挖掘软黏土强度潜力，提高设计精度和质量。
但水运工程一般位于内河或滨海，工程勘察涉及水上施工，十字板原位试验操作复杂，水上作业受风浪、潮汐等因素影响，需要固定平台或稳定的操作条件，试验一般在船载浮式平台上进行，将十字板固定在钻孔套管上，试验时将套管与船载平台脱开，避免平台波动对十字板试验的影响，操作较为复杂且效率很低。
据前人研究，软黏土强度与其它土性指标间存在较好相关性，如Terzaghi等在著名的《工程实践中的土力学》[2]给出了软黏土无侧限抗压强度与标贯击数之间的对应关系；英国建造业研究与信息协会（CIRIA）[3]给出了三轴不排水强度与标贯击数的关系；谭再坤[4]给出了缅甸蒂洛瓦船厂软黏土和天津港软黏土十字板强度与深度的线性关系；笔者[5]给出了黄骅港软黏土十字板强度与深度的线性关系；交通部一航局设研院[6]建立了软黏土十字板强度与静探比贯入阻力之间的线性关系。
十字板剪切试验确定软土地基承载力的研究
十字板剪切试验确定软土地基承载力的研究韩鹏【摘要】采用查表法和经验公式法，估算了天津滨海软土地基的承载力，从适用性、便捷性以及计算结果等方面，对两种方法进行了对比分析，结果表明《软土地区岩土工程勘察规程》推荐的经验公式物理概念清楚、计算方便，适用性最好。
%The paper adopts the look-up table method and experience formula method,estimates the loading capacity of the coastal soft-soil foun-dation of Tianjin,undertakes the comparative analysis of the two methods from the adoptability,convenience,and calculation results,and proves by the result that the experience formula recommended by Survey Regulation for Geotechnical Project of Soft-Soil Areas are clear in concepts and convenient for calculation with the best adoptability.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2016(042)011【总页数】2页(P92-93)【关键词】地基承载力;十字板剪切强度;经验公式法;查表法【作者】韩鹏【作者单位】天津市北洋水运水利勘察设计研究院有限公司，天津 300000【正文语种】中文【中图分类】TU447十字板剪切试验经过60多年的发展，目前已经广泛的应用于沿海软土地区的实际工程中。
目前，十字板剪切试验成果的应用范围主要包括确定地基承载力、计算单桩承载力、计算边坡稳定、判定软粘性土的固结历史和检测软土地基的加固效果等方面。
十字板剪切试验详细内容介绍
一、定义
十字板剪切试验 (FVST： field vane shear test)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， 然后换算成土的抗剪 强度的一种测试方法。
FVST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。
二、测试原理
图中所示为板头侧 面的剪切阻力分布
Cv
CH
图中所示为在板 头上、下面的剪 切阻力分布。
圆柱体侧面的抗扭矩为 圆柱体底面的抗扭矩为 顶面的抗扭矩为： M
： M 1 DH ：M 2
103.6
141.4 151.2 141.4 134.4
30
35 40 45 50
108
101 96 89 82
35
35 35 35
3
124.6
114.8
K 0 . 00218 cm
C u 10 K R y
64 . 11 N cm / 单位读数
十字板剪切试验记录表
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
十字板剪切试验操作及其测试成果的应用
十字板剪切试验操作及其测试成果的应用摘要：本文对十字板剪切试验操作方法作简要阐述，结合工程实例中的测试成果对其适用范围和参数整理提出见解。
关键词：软土; 比贯入阻力; 不排水抗剪强度; 堤防工程1 前言十字板剪切试验以称现场十字板剪切试验。
是一种剪切速率比较快的试验方法，主要适用于测定饱和软粘土的不排水抗剪强度和灵敏度。
通过十字板头在土体中以一定的速度旋转直至土体破坏，根据已建立的扭力与土抗剪强度间的关系，便可计算出地基土的抗剪强度。
近年来随着国家对水利工程投入的增加，我省一大批沿江水利堤防工程被列入国家重点建设项目中，而沿江堤防工程所处位置为长江中下游平原、圩区地貌。
第四系广泛分布，堤防堤基土层大多为淤泥质土（软土），厚度几米至数十米不等，堤防加高后极易产生边坡滑动、沉降变形等问题，因此运用现场十字板剪切试验确定软粘土不排水抗剪强度对堤防工程边坡、堤防高度的设计显得犹为重要。
2 工程概况当涂县地处水阳江、青弋江下游圩区，承担了江流域80%是流域洪水的主要入江通道，境内有青山河、运粮河、姑溪河。
历史上洪涝灾害频发，新中国成立以来，流域大力开展防洪工程建设，先后建成陈村水库、港口湾水库等重要防洪控制性工程，水阳江中游南漪湖综合治理工程也已完成，为调蓄水阳江中游地区洪水发挥了一定的作用。
流域中下游部分堤防也进行了加固，流域防洪能力有所提高，但整体防洪能力仍较弱。
目前当涂县大公圩、湖阳圩、团结圩、连千圩区总耕地面积75.4 万亩，总人口65.2万，辖11镇3乡。
涉及黄池河、青山河、运粮河、姑溪河、石臼湖一线。
圩区内地势较低洼，内涝灾害较为严重。
堤身筑土主要在沿堤附近就近取土，部分堤段质量较差，结构较松散，且筑堤时清基不彻底，堤身局部发生散浸、渗漏现象，抗冲性能差。
同时由于筑堤时就近取土，大部分堤段堤内临塘，存在安全隐患。
特别在水阳江开卡、工程即将实施的情况下，流域下游水网圩区将面临较大的防洪压力，现状堤防的险情将加剧。
施工期软土边坡稳定分析中抗剪强度指标的确定方法
施工期软土边坡稳定分析中抗剪强度指标的确定方法侯晋芳;刘爱民;闫澍旺;孙万禾【摘要】灵敏度高、抗剪强度低的软土边坡、码头工程施工期安全储备低,易发生失稳破坏.十字板强度一般被作为施工期稳定分析较常采用的抗剪强度指标,但据工程经验表明,十字板强度计算的施工期的安全系数偏低.经分析,十字板强度不能反映实际土体滑动面的抗剪强度,是抗剪强度中的最小值.由此,基于摩尔-库伦抗剪强度公式,考虑土体各向异性等建立了十字板强度与深度的线性方程,可将抗剪强度指标回归出来.将回归出的抗剪强度指标用于数个实际边坡中,表明在塑性指数为20左右的土中,安全系数可提高到1.0～1.1,较准确地反映了土体真实抗剪强度.同时,就稳定安全系数与塑性指数的关系作了探讨,提出将安全系数修正到1.0的方法.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2009(000)012【总页数】4页(P178-181)【关键词】软黏土;十字板强度;抗剪强度指标;回归分析;安全系数;塑性指数【作者】侯晋芳;刘爱民;闫澍旺;孙万禾【作者单位】中交天津港湾工程研究院有限公司,天津,300222;中交天津港湾工程研究院有限公司,天津,300222;天津大学建筑工程学院,天津,300072;中交天津港湾工程研究院有限公司,天津,300222【正文语种】中文【中图分类】U418.5+2天津港的码头、岸坡大都修建在软黏土地基上，施工期的稳定性问题十分突出。
软黏土地基抗剪强度小，灵敏度高，渗透性小，施工期软黏土来不及排水固结，扰动后强度大大降低，时常会发生滑坡危险，因此，施工期是控制工况（以下方法均是针对施工期来进行）。
计算方法和抗剪强度指标是稳定性分析的两个方面，其中后者被认为是影响分析结果的主要因素。
在早期的边坡设计中采用快剪强度指标，取样时对软黏土扰动大，稳定边坡的安全系数只有0.6~0.8[1]；后采用固结快剪强度指标，安全系数为1.2~1.3[1]，这是因为固结指标过高地估计了处于欠固结状态的软黏土的抗剪强度；近年，取样时受扰动小的野外十字板强度被广泛采用，但采用该指标计算出的安全系数仍小于1.0[1-2]。
十字板剪切试验成果分析报告
深圳蛇口太子湾片区改造工程勘察十字板剪切试验成果分析报告一．前言深圳蛇口太子湾片区改造工程施工图设计阶段补充勘察和围堤区补充勘察两个阶段共完成十字板剪切试验钻孔13个，试验土层主要针对该工程区域下卧的淤泥质粉质粘土层（层号④2）。
由于施工场地地理位置特殊、水深较深，同时地层埋藏较深和厚度厚薄不均匀、上覆盖层淤泥及粉质粘土厚度较厚，以及土层物理力学性质较为复杂的特点，我院2010年5月完成的《深圳蛇口太子湾片区改造工程工程地质勘察报告》建议十字板剪切试验成果不能直接作为稳定计算的主要依据。
2010年5月27日～28日，在深圳召开的“深圳蛇口太子湾片区改造项目油轮母港工程重大技术方案专家咨询会”形成的专家意见：“普遍认为该土层是相对较好的软土层，建议勘察单位对该土层十字板剪切测试结果进一步分析整理，提出可供设计使用的参数。
”，会议认为该项目进行的十字板剪切试验经过进一步分析整理，可以作为稳定计算的依据之一。
根据专家意见，我院对淤泥质粉质粘土层（层号④2）的十字板剪切试验成果进行重新分析、统计并提出推荐指标供设计使用。
二．淤泥质粉质粘土层（层号④2）十字板剪切试验成果统计————————————————————————————————————————————————1. 客运码头区统计数据客运码头区④2层十字板剪切试验成果统计表表1统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数20 20 20最大值97.68 60.32 1.70最小值41.04 32.54 1.14平均值63.18 45.65 1.39标准差12.58 6.35 0.19变异系数0.20 0.14 0.14小值平均值55.61 42.61 1.32推荐值33.37 25.57 0.79 客运码头区④2-1层十字板剪切试验成果统计表表2统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数 1 1 1最大值62.45 37.49 1.67最小值62.45 37.49 1.67平均值62.45 37.49 1.67标准差变异系数推荐值31.23 18.75 0.83客运码头区④2-2层十字板剪切试验成果统计表表3统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数15 15 15最大值97.68 60.32 1.70最小值41.04 32.54 1.14平均值62.10 45.71 1.36标准差14.38 6.95 0.20变异系数0.23 0.15 0.15小值平均值53.99 43.52 1.25推荐值32.39 26.11 0.75 ————————————————————————————————————————————————客运码头区④2-3层十字板剪切试验成果统计表表4统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数 4 4 4最大值71.01 49.68 1.53最小值64.26 45.54 1.36平均值67.44 47.47 1.42标准差 2.77 1.84 0.07变异系数0.04 0.04 0.05推荐值33.72 23.73 0.712. 邮轮区统计数据邮轮区④2层十字板剪切试验成果统计表表5统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数17 17 17最大值94.50 62.84 3.06最小值52.41 18.36 1.23平均值76.96 45.31 1.77标准差11.95 10.85 0.39变异系数0.16 0.24 0.22小值平均值66.27 36.67 1.94推荐值39.76 22.00 1.16邮轮区④2-1层十字板剪切试验成果统计表表6统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数8 8 8最大值84.06 53.46 3.06最小值52.41 18.36 1.49平均值68.57 38.86 1.88标准差11.58 11.69 0.52变异系数0.17 0.30 0.28小值平均值58.87 29.35 2.17推荐值35.32 17.61 1.30 ————————————————————————————————————————————————邮轮区④2-2层十字板剪切试验成果统计表表7统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数 5 5 5最大值94.50 52.67 1.84最小值77.15 45.45 1.62平均值85.38 48.94 1.75标准差 6.76 3.52 0.09变异系数0.08 0.07 0.05小值平均值82.21 48.18 1.71推荐值49.33 28.91 1.03邮轮区④2-3层十字板剪切试验成果统计表表8统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数 4 4 4最大值90.07 62.84 1.94最小值77.37 43.66 1.23平均值83.22 53.65 1.58标准差 5.42 8.18 0.29变异系数0.07 0.15 0.18推荐值49.93 32.19 0.953. 预留客运码头区统计数据预留客运码头区④2层十字板剪切试验成果统计表表9统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数32 32 32最大值96.48 57.80 2.11最小值26.96 14.51 1.43平均值64.77 39.02 1.68标准差17.95 11.36 0.14变异系数0.28 0.29 0.08小值平均值52.41 31.24 1.69推荐值31.45 18.74 1.02 ————————————————————————————————————————————————预留客运码头区④2-1层十字板剪切试验成果统计表表10统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数7 7 7最大值64.62 34.18 1.93最小值26.96 14.51 1.47平均值44.00 25.34 1.75标准差14.54 8.20 0.16变异系数0.33 0.32 0.09小值平均值37.77 22.81 1.68推荐值22.66 13.69 1.01预留客运码头区④2-2层十字板剪切试验成果统计表表11统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数18 18 18最大值96.48 56.35 2.11最小值38.05 24.88 1.43平均值66.33 39.95 1.67标准差13.60 8.46 0.15变异系数0.21 0.21 0.09小值平均值57.91 35.08 1.66推荐值34.74 21.05 0.99 预留客运码头区④2-3层十字板剪切试验成果统计表表12统计项目原状土强度（KPa）重塑土强度（KPa）灵敏度统计个数7 7 7最大值93.68 57.80 1.68最小值68.98 43.14 1.54平均值81.54 50.30 1.62标准差9.53 5.18 0.05变异系数0.12 0.10 0.03小值平均值75.37 47.03 1.60推荐值45.22 28.22 0.96 ————————————————————————————————————————————————三．提出推荐值的依据1. 根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）10.6.4条之规定：“十字板剪切试验测得的不排水抗剪强度峰值，一般认为是偏高的，土的长期强度只有峰值强度的60%~70%。
第三章6 十字板剪切试验(岩土测试技术)资料
R y — 原状土剪损时表最大读数。
表格
计算重塑土的抗剪强度Cu/
Cu 10 K Re
表格
R e — 重塑土剪坏时表的读数
计算土的灵敏度St
St
Cu Cu
表格
绘制抗剪强度与转角的关系曲线
绘制抗剪强度与深 度的关系曲线
五、测试精度影响因素
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
转角
原状土
重塑土
灵敏度
（度） 应变仪读数 剪应力（kPa） 应变仪读数 剪应力（kPa） St
5
10
14.0
20
10
22
30.8
25
15
47
65.8
32
20
74
103.6
36
25
101
141.4
35
30
108
151.2
35
35
101
141.4
35
40
96
134.4
35
45
89
124.6
35
50
82
114.8
秒使摇柄转动一圈，每转动一圈测记应变读 数一次。 ) 5. 测量扭矩直至峰值出现 6. 松动钻杆 7. 完全扰动测试土体，重复2-5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。
1. 压入主机 2. 十字板头 3. 扭力传感器 4. 量测扭力的仪表 5. 施加扭力装置 6. 其它（探杆等）
十字板剪切试验报告
十字板剪切试验1.1试验的目的及意义（1）测定原应力条件下软粘性土的不排水抗剪强度；（2）评定软粘性土的灵敏度；（3）计算地基的承载力；（4）判断软粘性土的固结历史。
1.2试验的适用范围原位测定饱水软粘土的抗剪强度，所测得的抗剪强度值，相当于试验深度处于天然土层，在原位压力下固结的不排水抗剪强度。
1.3试验的仪器设备本次实验采用的是机械式十字板剪切仪（1）十字板头：矩形，高度为10公分，直径为5公分。
（2）轴杆：使用的轴杆直径为20mm，轴杆与十字板头连接的采用离合器装置，使轴杆和十字板头能够离合，以便分别作十字板总剪应力试验和轴杆摩擦校正试验。
（3）测力装置：采用开口钢环测力装置。
1.4实验原理十字板剪切试验的原理，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，测定土体抵抗扭损的最大力矩，通过换算得到土体不排水抗剪强度u c 值（假定0≈ϕ）。
十字板头旋转过程中假定在土体产生一个高度为H （十字板头的高度）、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、下底面上每一点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1M 和圆柱上、下底面的抵抗力矩2M 两部分组成，即21M M M +=。
其中：21DDH c M u ⨯=π32261232412D c D D c M u u ππ=⨯⨯⨯=)3(2161223H DD c D c D DH c M u u u +=+⨯=πππ式中 —十字板抗剪强度；—u c —十字板头直径；—D —十字板头高度。
—H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Rf p M f ）（-=式中 剪损土体的总作用力；——f p—施力转盘半径。
—R 代入得：上式右端第一个因子，对一定规格（D 和H 均为十字板几何尺寸）的十字板仪为一常数，称为十字板常数k 即）（H D D Mc u +=322π杆脱离进行测定；与轴试验时通过使十字板仪力和仪器机械阻力，在—轴杆与土体间的摩擦—f )()3(22f p H D D Rc f u -+=π)3(22H DD Rk +=π则有)(f p k c fu -=即为十字板剪切试验换算土的抗剪强度的计算公式。
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要 ：本 文 通 过 对 野 外 十字 板 强 度 进 行 数 理 统 计 ， 回归 出 土 壤 的 强度 指 标 ：并 用 这 一 指 标 来 计 算 土 坡 的 安 全 系
数 ， 而 避 免 了用 土 体 各 方 向 中强 度 最 小 的竖 向剪 切 面 上 的 抗 剪 强 度 来 计 算 安 全 系数 导 致 求 得 的安 全 系 数 偏 小 的 从 问题 ，并 考 虑 了 固结 度 的 影 响 。详 细 舟 绍 了用 十 字 板 强 度 回归 土 壤 强 度 指 标 的理 论 、方 法 和公 式 。最 后 附 有 用 本 文 所 舟 绍 的方 法 计 算 了若 干 项 实 际工 程 的安 全 系 数 ．用 以说 明该 方 法 在 工 程 中 的实 际应 用 。 关键 词 ：十字 板 ；软 牯 土 ；土 坡 稳 定 ｆ线 性 回归 ；欠 固 结
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巾 田囊 灌 ■ 设 ２０ 年４ 第软 粘 土土 坡 安 全 系数 的研 究
乔 春 生 ，闫 澍 旺 张 丽 丽。 ， ，赵 洪 亮
（ ． 津 大 学 岩土 工 程 研 究 所 ．天 津 １天 摘 ３ ０ ７ ２ ００ ２ ．天 津 港 务 局 ，天 津 ３ ０ ５ ） ｆ ０４ ６
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中 围 分类 号 ：Ｔ ３ Ｕ４ ２
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ： １ ０—６ ８ ２ ０ ）２０ ４—４ ０ ３３ ８ （ ０ ２０ —０ ９０
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