土力学试验指导书之-直剪试验

土力学试验指导书之-直剪试验
试验项目三
直剪试验
试验目的：
测定土样在不同正压力下的抗剪强度指标——内摩擦角和粘聚力，为估算地基承载力、评价地基及土坡的稳定性、计算挡土墙土压力等提供必需的资料。

试验方法：
通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力p下，施加水平剪切力进行剪切，测得剪切破坏时的剪应力τ。

然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角φ和粘聚力c。

根据试验时的剪切速率和排水条件不同，直接剪切试验可分为：快剪、固结快剪和慢剪三种方法。

试验方法的选择，原则上应该尽量模拟工程的实际情况，如施工情况，土层排水条件等(学生试验一般采用快剪方法)。

试验指导书：
直接剪切试验
一、目的
1、掌握应变控制式直剪仪快剪的操作方法；
2、测定土样在不同正压力下的抗剪强度并确定土的内摩擦角和内聚力；
3、巩固抗剪强度的理论概念。

二、试验原理
当地基上施加外荷载后，如取出一单元体来分析时，在单元体任意角度a的平面上（主应力面除外），如图7-1上m－n平面，作用着法向
应力σn和剪应力τn,而剪应力有使m-n面以上土体
向左滑动的趋势。

因此，土颗粒之间的阻力便要阻
止它滑动，这阻力称为抗剪强度τf。

因此，剪应力τn和抗剪强度τf在不同的荷载作
用下有可能出现下列三种情况：
⑴当荷载较小时，τn<τf，土体尚处于弹性压缩
阶段，土体内尚未形成剪切滑动面；
⑵当荷载继续增加，使τn＝τf，这时土体内已开
始形成剪切滑动面；但尚未滑动而是处于极限平衡
状态。

从理论上说只要外载稍有增加，土体内某面
m-n上便开始剪切滑动。

⑶如荷载继续加大，使τn>τf，这时剪应力超过
土的抗剪强度（实际这是不可能的，因当τn>τf时土
中应力将重分配），直至在土体内某一面上的剪应力
大于抗剪强度时，便形成了剪切滑动面，使土体沿滑动面滑动。

而在工程上所关心的是土体在什么情况下处于极限平衡状态，如何求得土的抗剪强度。

剪切试验便是解决这个问题，可在同一种土样上施加不同的法向力，进行剪切，将剪切
破坏时的剪应力作为土的抗剪强度。

按照库伦定律，剪应力与法向应力近似成线性关系。

因此可根据不同的法向应力和相应的抗剪强度得τf～σn曲线。

同时该曲线可用直线来代替，在直线上任意一点的纵坐标表示在土体内某一个平面处于极限平衡状态时土的抗剪强度。

三、主要仪器设备
应变控制式直剪仪——1（图7-2）砝码若干；
测微表（量程10mm，精度0.01mm）——1；秒表——1；
切土环刀——1；切土刀——1；
铝盒——2；推土塞——1；
方玻璃——2；腊纸——2；
螺丝起子——1。

四、试验步骤：
1、取下加压框架，了解剪刀盒的构造。

剪刀盒分上、下盒，下盒放在钢珠滑槽上，下
图7－4 抗剪强度与
内摩擦角，如图7－4所示。

六、实验时注意事项：
⑴在剪切开始前，一定要检查一下，上、下盒的固定插销是否拔掉。

⑵剪切时转动手轮速度是6圈/分，在试验前可先练习一下，以便控制剪切速度。

⑶读数可直接读测微表的小格数（每格相当于0.01mm ），而后以格数最多的一次乘以测力环校正系数A ，便是抗剪强度。

直剪试验试验记录表
工程名称试验者
土样说明计算者
试验日期校核者
试样编号剪切前固结时间：m i n 仪器编号剪切前压缩量：m m 垂直压力kPa 剪切历时：m i n 测力计率定系数C= N/0.01mm
手轮转数（转）
测力
计读
数
（0.01
mm）
抗
剪
强
度
(k
Pa
)
测力
计读
数
（0.01
mm）
抗
剪
强
度
(k
Pa
)
测力
计读
数
（0.01
mm）
抗
剪
强
度
(k
Pa
)
测力
计读
数
（0.01
mm）
抗
剪
强
度
(k
Pa
)
1 2 3 4 5 6
8 9
10
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13
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