直接剪切试验
土力学直剪试验(完整报告,含实验数据、强度图)
直接剪切实验一、实验目的直接剪切实验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，通常采用四个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切力进行剪切，测出破坏时剪应力，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。
二、实验原理：土的破坏都是剪切破坏，土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
土体的一部分对于另一部分移动时，便认为该点发生了剪切破坏。
无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比；粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还决定于土的粘聚力。
土的摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。
三、实验设备：1.应变控制式直剪仪：由剪切容器、垂直加压设备、水平力推力座、量力环等组成。
2.其它辅助设备：百分表、天平、环刀、秒表、饱和器、透水石、削土刀等。
四、实验步骤：1.按要求的干密度，称出一个环刀体积所需的风干试样。
本实验使用扰动土试样。
制备四份试样，在四种不同竖向压力下进行剪切试验。
2.取出剪切容器的加压盖及上部透水石，将上下盒对准，插入固定销。
3.将试样徐徐倒入剪切容器内，在试样面上依次放好透水石、加压盖、钢珠和加力框架。
4.徐徐转动手轮至量力环上的百分表长针微微转动为止，将百分表的长针=0。
调至零，即R5.在试样面上施加第一级垂直压力P=100kpa。
6.拔去固定销，以8s/r的均匀速率转动手轮，使试样在3--5分钟内剪破。
剪破标准：（1）当百分表读数不变或明显后退，(2)百分表指针不后退时，以剪切位移为4mm对应的剪应力为抗剪强度，这时剪切至剪切位移达6mm 时才停止剪切。
7.卸除压力，取下加力框架、钢珠、加压盖等，倒出试样，刷净剪切盒。
8.重复2-7步骤，改变垂直压力，使分别为200、300、400kpa进行试验。
五、数据分析：剪切位移为4mm 时对应的剪应力（kpa ）即抗剪强度如下表：20 73.6 326.4 181.792 22 73.6 366.4 181.792 24 73.5 406.5 181.545 26 73.6 446.4 181.792 4000 0 0 0 2 28.0 12.0 69.160 4 52.0 28.0 128.440 6 69.2 50.8 170.924 8 80.2 79.8 198.094 10 89.0 111 219.830 12 90.8 149.2 224.276 14 94.8 185.2 234.156 16 96.8 223.2 239.096 18 97.6 262.4 241.072 20 97.6 302.4 241.072 22 97.6 342.4 241.072 24 97.6 382.4 241.072 26 97.6 422.4 241.072100 61.26 200 121.03 300181.79400 241.07由图可知：抗剪强度指标：C=10，φ=31.2。
土力学直接剪切试验
土力学直接剪切试验
土力学直接剪切试验是一种用于研究土壤力学性质的试验方法。
该试验主要通过对土样在剪切平面上的应力-应变关系进行研究，来探究其剪切强度和变形特性等力学性质。
直接剪切试验通常采用正方形或圆形的土样，在试验开始前应将土样切平，并确保其表面光滑、平整。
试验时，土样被夹在两个平行的剪切面之间，以产生剪切应力。
在应用规定的剪切荷载后，土样将发生剪切变形，同时试验设备可以记录下荷载变化以及土样在剪切面上的应变变化。
直接剪切试验的结果可以用于计算土的剪切强度、摩擦角以及压缩强度等力学指标。
此外，直接剪切试验还可以用于研究土壤的孔隙结构、应力分布等问题。
直接剪切试验具有简单易行、结果准确等优点，已广泛应用于土力学领域，被广泛用于工程问题的研究及土力学试验教学中。
直接剪切试验
直接剪切试验1.1基本原理土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另外一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
测定土的抗剪强度，可以提供计算地基强度和地基稳定性用的基本指标，即土的内聚力和内摩擦角。
土的内摩擦角和内聚力与抗剪强度之间的关系由库仑公式表示：τ=tgφ+cστ—抗剪强度(kPa)；σ—为正应力(kPa)；φ--内摩擦角(度)；c--内聚力(kPa)。
直接对试样施加剪力的设备叫直接剪力仪，常用的直接剪力仪根据施加剪应力的特点分为应力控制式和应变控制式两种。
应力控制式是分级施加等量水平剪力于土样使之受剪，应变控制式是等速推动剪切容器使土样受剪。
以应变式最为常用。
仪器的主要部件剪切容器是由固定的上盒和活动的下盒(应变式)或固定的下盒与活动的上盒（应力式）等部件组成。
试样置于上下盒之间，在试样上先施加预定的法向压力σφ，然后以一定速率分级施加水平力对试样施加剪力，可借助于与上盒相接触的量力环的变形或以所加水平力与杠杆力臂比关系确定。
为求得的抗剪强度参数（c，φ），一般至少用4～5个试样，以同样的方法分别在不同的法向压力σ1、σ2、σ3……的作用下测出相应的τf1、τf2、τf3……的值，根据这些σ，τf值，即可在直角坐标中绘出抗剪强度曲线。
无论是饱和粘性土的抗剪强度试验，还是天然粘性土地基加荷过程中，空隙水压力的消散，即荷载在土体中产生的应力全部转化为有效应力，需要一定的固结时间来完成。
因此，土的固结过程，实际上也是土体强度不断增长的过程。
对同一种土，即使在同一法向压力下，由于见切前试样的固结过程和剪切试样的条件不同，其强度指标也是各异的，为了近似地模拟现场土体的剪切条件，即按照剪切前的固结过程、剪切时的排水条件以及加荷快慢情况，将直剪试验分为快剪，固结快剪和慢剪三中试验方法。
1.2仪器简介应变控制式直剪仪如图，其中环刀，内径61.8mm，高20mm.。
位移量测设备，百分表和传感器，百分表量程应为10mm，分度值0.01mm，传感器的精度应为零级。
简述直接剪切试验的优缺点
简述直接剪切试验的优缺点
直接剪切试验是材料力学中常见的一种试验方法，其优缺点如下所述。
优点：
1. 直接剪切试验是一种简单易行的试验方法，不需要复杂的试验装置，只需要简单的样品和试验机即可进行试验。
2. 直接剪切试验可以直接测量材料的剪切强度和剪切模量，这对于材料的力学性能研究非常重要。
3. 直接剪切试验不受拉伸和压缩试验中存在的边界效应的影响，因此可以更准确地测量材料的力学性能。
4. 直接剪切试验的样品形状较为简单，可以根据需要进行不同尺寸的试验，适用于多种材料。
5. 直接剪切试验可以用来研究材料的剪切破坏机制和剪切变形行为，对于材料的应用和改进具有重要意义。
缺点：
1. 直接剪切试验只能测量材料的剪切性能，不能测量其其他力学性能，如拉伸和压缩强度等。
2. 直接剪切试验中样品的几何形状和试验条件对试验结果有很大影响，因此需要进行精确的试验设计和数据处理。
3. 直接剪切试验中样品的边缘效应会对试验结果产生影响，特别是在小尺寸样品试验中。
4. 直接剪切试验需要进行多次试验以获得可靠的结果，因此需要较长的试验时间。
5. 直接剪切试验中样品的制备和夹持需要一定的技术和经验，如果操作不当会影响试验结果。
直接剪切试验作为一种简单易行的试验方法，可以用来测量材料的剪切性能，并对材料的力学性能研究和应用具有重要意义。
但是，其也存在一些缺点需要注意，例如需要进行多次试验、样品制备和夹持需要一定的技术和经验等。
因此，在进行直接剪切试验时，需要认真设计试验方案，精确处理数据，以获得准确可靠的试验结果。
高速铁道工程技术《直接剪切试验》
• 土的破坏主要是由于剪切引起的，剪切破 坏是土体破坏的重要特点
• 工程时间中与土的抗剪强度有关的工程主 要有以下3类
• 〔1〕土质土坝的稳定 • 〔2〕土压力 • 〔3〕地基的承载力问题
确定强度指标的试验
• 测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验。 • 按照常用的试验仪器将剪切试验分为： • 直接剪切试验 • 三轴压缩试验 • 无侧向抗压强度试验 • 十字板剪切试验 • 近似模拟
直接剪切试验
直接剪切试验仪器
直接剪切试验
直接剪切试验
直接剪切试验
• 在直剪试验过程中，不能量测孔隙水应力，也不能控制排水，所以只能以总应力法来表 示土的抗剪强度。但是为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率 的快慢可将之间试验划分为：
• 快剪 • 固结快剪 • 慢剪
直接剪切试验
直接剪切试验
• 直剪试验的缺点 • 1、剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面。 • 2、试验中试验的排水程度靠试验速的快慢控制。 • 3、由于上下土盒的错动，剪切过程中试样的有效面积减小，使试样中的应力分布不均
匀，主应力方向发生变化，当剪切变形
直接剪切试验
直接剪切试验（快剪法）（一）试验目的直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。
通常采用四个试样为一组，分别在不同的垂直压力σ下，施加水平剪应力进行剪切，求得破坏时的剪应力τ，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角φ和凝聚力C。
直剪试验分为快剪（Q）、固结快剪（CQ）和慢剪（S）三种试验方法。
在教学中可采用快剪法。
（二）试验原理快剪试验是在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪切力，以0.8~1.2mm/min的速率剪切，一般使试样在3～5min内剪破。
快剪法适用于测定粘性土天然强度。
附图9－1 应变控制式直剪仪结构示意图1－垂直变形百分表；2－垂直加压框架；3－推动座；4－剪切盒；5－试样；6－测力计；7－台板；8－杠杆；9－砝码（三）仪器设备1．应变控制式直接剪切仪：如附图9－1，有剪力盒、垂直加压框架、测力计及推动机构等。
2．其它：量表、砝码等。
（四）试验步骤1．切取试样：按工程需要用环刀切取一组试样，至少四个，并测定试样的密度及含水率。
如试样需要饱和，可对试样进行抽气饱和。
2．安装试样：对准上下盒，插入固定销钉。
在下盒内放入一透水石，上覆隔水蜡纸一张。
将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒，试样上放隔水蜡纸一张，再放上透水石，将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。
3．施加垂直压力：转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，调整测力计中的量表读数为零。
顺次加上盖板、钢珠压力框架。
每组四个试样，分别在四种不同的垂直压力下进行剪切。
在教学上，可取四个垂直压力分别为100、200、300、400kPa。
4．进行剪切：施加垂直压力后，立即拔出固定销钉，开动秒表，以每分钟4～6转的均匀速率旋转手轮（在教学中可采用每分钟6转）。
使试样在3～5分钟内剪破。
如测力计中的量表指针不再前进，或有显著后退，表示试样已经被剪破。
但一般宜剪至剪切变形达4mm。
若量表指针再继续增加，则剪切变形应达6mm为止。
手轮每转一圈，同时测记测力计量表读数，直到试样剪破为止。
直接剪切试验
直接剪切试验一、试验目的直接剪切试验就是直接对试样进行剪切试验，简称直剪试验，是测定土的抗剪强度的一种常用方法，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，测得试样破坏破坏时的剪应力τ，然后根据库伦定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角φ和粘聚力c 。
二、试验原理用库仑公式表示如下：粘性土 c tg +⋅=ϕστ 非粘性土ϕστtg ⋅= 式中：τ —土体抗剪强度（kPa ） σ—承受的垂直压力（kPa ϕ—内摩擦角 （°）； c —粘聚力（kPa ）。
图6—1τ～σ关系曲线 图6—2τ～△L 关系曲线三、试验方法根据土样在剪切过程中孔隙水变化情况的不同，常用的直剪方法有三种：1.不固结快剪法：加法向力后，讯速施加剪力，在3～5分钟内将土样剪破试样。
整个试验过程中土样的含水量保持不变；2.固结快剪法：施加法向力后，让试样固结排水，产生竖向压缩变形，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪破。
要求试样在剪切过程中含水量保持不变；3.固结慢剪法：施加法向力后，让试样固结排水，产生竖向压缩变形，待固结稳定后，缓慢施加水平剪力，使试样剪切破坏。
要求试样在剪切过程中孔隙水能及时消散。
四、不固结快剪试验 试验方法适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。
1.试验设备 （1）应变控制直剪仪：由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位 移测量系统组成。
见图6—3；（2）环刀：高度20mm ，内径61.8mm 。
（3）天平：感量0.1g 、称量500g ；（4）百分表：量程10mm ；（5）其它辅助工具：环刀、饱和器、削土刀、秒表、透水石、滤纸等。
2.试验步骤（1）按工程需要，从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度及含水率的扰动土试样。
切样方法同压密试验；（2）每组试验至少制备4个试样，按密度试验和含水率试验的方法测定试样的密度和含水率。
要求各试样间的重力密度差值不大于0.3kN/m 3，含水量不大于2%；（3）将上、下盒对准，插入固定销，在下盒内放入透水石和滤纸，将带有试样的环刀刀口向上，刀背向下，对准剪切盒口，放置滤纸和上透水石，将试样慢速推入剪切盒内，移去环刀，加上传力盖板；（4）安装滑动钢珠、剪切盒和量力环，施加0.01N/mm 2的预压荷载，转动手轮，将量力环中百分表读数调零。
土的直接剪切试验报告
土的直接剪切试验报告一、试验目的本次试验的目的是通过直接剪切试验来研究土的剪切性能，了解土的强度特性，为土的工程应用提供参考数据。
二、试验背景土的剪切性能是土力学研究的重要内容之一，直接剪切试验是一种常用的试验方法。
通过施加水平力和垂直力，对土样进行直接剪切，测定土的剪切应力和剪切应变，从而得到土的剪切强度参数。
三、试验方法1. 试验样品的制备：选取代表性的土样，制备成适当的尺寸和形状。
2. 试验设备的准备：准备好直接剪切试验设备，包括剪切箱、剪切刀、测力计等。
3. 试验过程：将土样放入剪切箱内，施加水平力和垂直力，进行剪切试验。
4. 数据记录：记录剪切试验中土样的变形情况和施加的力值。
5. 数据处理：根据试验数据计算土的剪切应力、剪切应变和剪切模量等参数。
四、试验结果分析根据试验数据的处理和分析，得到土的剪切应力-剪切应变曲线，通过曲线的斜率确定土的剪切强度参数，包括内摩擦角和剪切强度参数等。
根据试验结果，可以评价土的剪切性能和强度特性，为土的工程应用提供重要参考。
五、试验结论通过本次土的直接剪切试验，得到了土的剪切应力-剪切应变曲线，确定了土的剪切强度参数，包括内摩擦角和剪切强度参数等。
根据试验结果分析，对土的剪切性能进行了评价，为土的工程应用提供了重要的参考。
试验结果可为土力学研究和土的工程设计提供数据支持。
六、试验注意事项1. 在试验中应注意土样的制备和试验过程的严谨性，避免因操作不当而影响试验结果的准确性。
2. 在试验中应注意安全，严格遵守试验操作规程，避免发生意外事故。
3. 在试验中应认真记录试验数据，确保数据的准确性和完整性，为后续的数据处理和分析提供可靠的基础。
以上为土的直接剪切试验的试验报告，通过试验的进行和结果的分析，得到了土的剪切性能和强度特性的相关数据，为土的工程应用提供了重要的参考和依据。
试验结果的准确性和可靠性对土的工程设计和施工具有重要的意义，对土的剪切性能的研究也具有一定的理论和实际价值。
16 直接剪切试验
16 直接剪切试验16.1 一般规定16.1.1 直接剪切试验，一般应取4个试样，在直剪仪中分别施加不同竖向压力，再分别对它们施加水平剪切力进行剪切，求得破坏时的剪应力τ。
然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角Φ和黏聚力c。
16.1.2 直接剪试验可分为快剪、固结快剪、慢剪三种试验方法。
16.1.3 本试验适用于测定黏性土和粉土的抗剪强度参数c和Φ及土颗粒粒径小于2 mm砂类土的抗剪强度参数Φ。
渗透系数k>10－6cm/s的土不宜作快剪试验。
16.2 快剪试验为全量程0.2 %的传感器。
3 环刀：内径61.8 mm，高20 mm。
4透水板或不透水板：直径比环刀略小约0.2~0.5 mm。
5天平：称量500 g，分度值0.1 g。
1171186 其他：切土刀、滤纸、保湿器等。
16.2.2 试验操作应按下列步骤进行1 原状土试样制备应按本规程第3.3节的规定进行；扰动土试样制备应按本规程第 3.2节的规定进行；当试样需要进行饱和时，应按本规程第3.5节的规定进行。
2对准剪切容器的上下盒，插入固定销，在下盒内放入不透水板，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上面放不透水板（或透水板加薄膜塑料），然后将试样缓缓推入剪切盒内，再移去环刀。
3 转动传动装置，使上盒的前端钢珠刚好与测力计接触，调整测力计读数为零。
顺次加上传压板、钢珠、加压框架。
如需观测垂直变形，可安装垂直位移计，并记录初始读数。
4 施加垂直压力的大小应根据工程要求和土的软硬状态决定。
一般可按25、50、100、200kPa 或100、200、300、400 kPa 施加压力。
5 立即拔去固定销，将测力计调零后，开动秒表，以0.8~1.2 mm/min 的剪切速度对试样进行剪切，控制在3~5 min 内剪损。
当测力计的读数不变或出现后退，表示试样已被剪损，一般应剪切至剪切变形达4 mm 为止。
如测力计读数随剪切变形继续加大，则剪切变形应达到6 mm 为止。
11直接剪切试验解析
３．施加垂直压力Ｐ后，立即拔除固定销，开动秒表，以每分 钟4～12周（每转一周剪位移0.2mm;0.8mm/min）匀速转动手轮， 使试样在3～5min内剪破。剪破标准为：（1）量力环中量表 （百分表）指针不再前进，或有明显后退；（2）百分表指针 不后退 时 ，以剪切位移4mm对应的剪应力为抗剪强度，这时 使剪切位移达到6mm才停止剪切 ； ４．剪切完后，倒转手轮，移去 垂直压力，重复１～３的步骤对 余下的试样进行不同竖向应力作 用下的剪切试验。
试验步骤
（二）快剪试验
１．对准上、下盒，插入固定销，在下盒内放入下透水石，不 透水塑料膜，将试样对准剪切 盒口，放置上不透水塑料膜和 上透水石，将试样慢速推入剪切盒，移去环刀； ２．转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触，将量力环 中百分表读数调零。顺序加上 传力盖板、钢珠、压力框架；
试验步骤
法向力P作用时 试样不固结 剪力T作用时 强度指标 试样不排水
cQ , Q
cR , R
cS ,S
仪器设备
１．直剪仪，常用直剪仪为应变控制直剪仪。主要部件包 括：剪切容器 、法向力加力框架、水平力推力座及量力 环等。还有一种为应力控制直剪仪，与前者差别在于水平 力采用直接加载的方式而不是用控制剪位移的方式； ２．其它辅助设备：百分表、天平、环刀、饱和器、削土 刀、秒表、滤纸等。
直接剪切试验
试验目的
直接剪切试验简称直剪试验，它是测定土的抗剪强度 的常用方法。直剪试验通常采用四个试 样，分别在不同 的垂直压力作用下，施加水平剪切力进行剪切，取得水平 面破坏时的剪应力 ，然后根据库仑强度理论确定土的抗 剪强度指标：内摩擦角和粘聚力。
试验原理
f c tg
建筑施工：直接剪切试验
试验七直接剪切试验（快剪法）一、指标含义与试验目的土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。
通常采用四个试样为一组，分别在不同的垂直压力σ下，施加水平剪应力进行剪切，求得破坏时的剪应力τ，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角φ和凝聚力C 。
在确定地基土的承载力、挡土墙的土压力以及验算土坡的稳定性等时，都要用到抗剪强度指标。
二、试验方法试验原理直剪试验分为快剪（Q）、固结快剪（CQ）和慢剪（S）三种试验方法。
在教学中可采用快剪法。
快剪试验是在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪切力，以0.8~1.2mm/min的速率剪切，一般使试样在3～5min内剪破。
快剪法适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土，测定粘性土天然强度。
三、仪器设备1．应变控制式直接剪切仪：如附图7－1，有剪力盒、垂直加压框架、剪切传动装置、测力计及位移量测系统等。
2．环刀：内径61.8mm，高度20mm。
2．位移量测设备：百分表，量程为10mm，分度值为0.01mm。
附图7－1 应变控制式直剪仪结构示意图1－垂直变形百分表；2－垂直加压框架；3－推动座；4－剪切盒；5－试样；6－测力计；7－台板；8－杠杆；9－砝码四、试验步骤1．切取试样：根据工程需要，从原状土或制备成所需状态的扰动土中用环刀切四个试样，如系原状土样，切试样方向应与土在天然地层中的方向一致。
测定试样的密度及含水率。
如试样需要饱和，可对试样进行抽气饱和。
以上做法要求与固结试验相同。
2．安装试样：对准剪切容器上下盒，插入固定销钉。
在下盒内放入透水板，上覆隔水蜡纸（或硬塑料薄膜）一张。
将装有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放隔水蜡纸（或硬塑料薄膜）一张，再放上透水板，将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。
不需安装垂直位移量测装置。
3．施加垂直压力：转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，调整测力计中的量表读数为零。
直接剪切试验
土这种散粒体的强度特点。当正应力增大时，颗粒与颗粒间挤压得紧
密，若使之发生剪一切错动需要更大的剪应力，故抗剪强度大;反之 则小。
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第八章 直接剪切试验
• 2.黏性土的抗剪强度 • 3.有效应力表示的抗剪强度
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第八章 直接剪切试验
• (二)土的极限平衡条件 • 1.极限平衡状态 • 地基中任意一点的剪应力达到其抗剪强度时，该点即处于极限平衡状
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第八章 直接剪切试验
• (二)研究抗剪强度的意义 • 目前与抗剪强度有关的工程问题主要有下列三个方面: • (1)土工构筑物的稳定问题。 • (2)土压力问题，如挡土墙、地下结构等的周围土体，它的强度破
坏将造成过大的对墙体的侧向压力，以致可能导致构造物发生滑动、 倾覆等破坏事故。 • (3)土的承载力问题。土作为建筑物的地基，其承载力的确定是十 分关键的。如果上部结构传下的荷载引起的基底压力超过地基土的极 限承载力，地基土发生剪切破坏，将造成上部结构的严重破坏或倒塌， 或影响正常使用，这些都是工程上所不允许的。
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图8. 7
曲线
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图8. 8
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表8. 1 直接剪切试验记录表
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图8. 9 i-p 关系曲线
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第八章 直接剪切试验
• 4.直剪仪的优缺点及适用条件 • 优点:构造简单，操作方便。一般性的室内试验多采用这种仪器。 • 缺点:①剪切破坏面限定在上、下盒之间的水平面上，该面不一定
是土样抗剪强度最弱的面;②剪一切面上剪应力分布不均匀，土样的 剪一切破坏先从边缘开始，在边缘也产生应力集中;③在剪切过程中， 土样抗剪面积逐渐缩小，而计算土样抗剪强度时，却是按土样原截面 面积计算的;④不能严格控制排水条件，不能测量孔隙水压力。 • 直接剪切试验主要适用于一般工程项目。
试验五、直接剪切试验
试验五、直 接 剪 切 试 验（一）概述土的内摩擦角ϕ和粘聚力c 是土压力、地基承载力和土坡稳定等计算必不可少的指标。
直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。
该方法设备简单、便于操作,，因此，应用广泛。
直剪试验可分为快剪（q ）、固结快剪（cq ）和慢剪（s ）三种试验方法。
快剪是在试样上施加垂直应力后，立即施加水平力，试样在3~5分钟内剪坏；固结快剪是在试样上施加垂直应力后，待排水固结稳定，再立即施加水平力，试样也在3～5分钟内剪坏。
慢剪是在试样上施加垂直应力后使试样排水固结，然后缓慢地施加水平力，使试样排水后剪坏。
同一种土，由于试验方法不同，得到的土的抗剪强度指标也不相同。
（二）试验原理土的破坏都是剪切破坏。
当试样某一面上出现剪应力τ等于土的抗剪强度f τ时，该面达到极限平衡状态，试样被剪坏。
根据库伦定律可得如图 5-1的抗剪强度曲线，其表达式为ϕστtg f =（无粘性土） c +=ϕστtg f （粘性土）无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比，粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还决定于土的粘聚力。
因此，土的抗剪强度以抗剪强度指标ϕ和c 表示。
试验采用应变控制式剪力仪，剪切盒由上盒和下盒组成，试样置于剪切盒中，施加不同的垂直应力σ和水平力使试样剪坏，通过量测量力环的变形值，可算出剪应力的大小，得到相应的f τ，绘制σ—f τ曲线。
该曲线的倾角为内摩擦角ϕ，在纵轴上的截距即粘聚力c ，如图 5–1。
（三）仪器设备（1）应变控制式直剪仪：直接剪切仪有应力控制式和应变控制式两种。
其中应变控制式较为常用。
它包括剪切盒、加压及量测设备等，如图 5–2。
（2）环刀：内径6.18（或6.4）cm ，高2cm 。
（3）量表：量程5～10mm ，分度值0.01mm 。
（4）天平：称量500g ，感量0.1g 。
（5）其他：秒表、削土刀、钢丝锯、腊纸、凡士林、直尺等。
（四）操作步骤（1）制备试样。
第十六章 直接剪切试验
第十六章直接剪切试验
直接剪切试验是一种用于研究材料在剪切应力作用下的力学性质的试验方法。
在这种试验中，样品通常是一个矩形梁或圆柱体，被切成两部分，然后在剪切装置中用一定的速度施加剪切力，以测量样品的剪切强度和剪切模量。
直接剪切试验可以用于探测材料的强度和韧性，以及用于比较不同材料的性能。
在工程和建筑领域中，直接剪切试验常用于测试弹性体的性能，例如混凝土、岩石和土壤。
在地质研究中，直接剪切试验还可以用于研究岩石的断裂和滑动特性。
直接剪切试验的结果通常以剪切强度和剪切模量表示。
剪切强度是材料抵抗剪切应力的能力，它可以用来评估材料在剪切过程中的破坏强度。
剪切模量是材料在剪切应力下变形的程度，它可以用来描述材料的弹性性质。
这些性质可以通过直接剪切试验的结果来评估，并可以用于材料的设计和工程应用中。
试验五 直接剪切试验
试验六 直接剪切试验一、试验目的掌握土的室内直剪试验方法，并运用库仑-莫尔强度理论确定土的抗剪强度参数c 、ϕ值，了解c 、ϕ值在工程中的应用。
试验要求：由实验室提供试样，学生按照要求用快剪法在直剪仪上测定土的抗剪强度参数c 、ϕ值，绘制抗剪强度τ～剪切位移ΔL 关系图。
二、试验原理用库仑公式表示如下：粘性土 c tg +⋅=ϕστ 非粘性土ϕστtg ⋅= 式中：τ —土体抗剪强度（kPa ） σ—承受的垂直压力（kPa ϕ—内摩擦角 （°）；c —粘聚力（kPa ）。
图6—1τ～σ关系曲线 图6—2τ～△L 关系曲线三、试验方法根据土样在剪切过程中孔隙水变化情况的不同，常用的直剪方法有三种：1.不固结快剪法：加法向力后，讯速施加剪力，在3～5分钟内将土样剪破试样。
整个试验过程中土样的含水量保持不变；2.固结快剪法：施加法向力后，让试样固结排水，产生竖向压缩变形，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪破。
要求试样在剪切过程中含水量保持不变；3.固结慢剪法：施加法向力后，让试样固结排水，产生竖向压缩变形，待固结稳定后，缓慢施加水平剪力，使试样剪切破坏。
要求试样在剪切过程中孔隙水能及时消散。
四、不固结快剪试验试验方法适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。
1.试验设备（1）应变控制直剪仪：由剪切盒、垂 直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移测量系统组成。
见图6—3；（2）环刀：高度20mm ，内径61.8mm 。
（3）天平：感量0.1g 、称量500g ； （4）百分表：量程10mm ；（5）其它辅助工具：环刀、饱和器、削土刀、秒表、透水石、滤纸等。
2.试验步骤（1）按工程需要，从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度及含水率的扰动土试样。
切样方法同压密试验；（2）每组试验至少制备4个试样，按密度试验和含水率试验的方法测定试样的密度和含水率。
要求各试样间的重力密度差值不大于0.3kN/m 3，含水量不大于2%；（3）将上、下盒对准，插入固定销，在下盒内放入透水石和滤纸，将带有试样的环刀刀口向上，刀背向下，对准剪切盒口，放置滤纸和上透水石，将试样慢速推入剪切盒内，移去环刀，加上传力盖板；（4）安装滑动钢珠、剪切盒和量力环，施加0.01N/mm 2的预压荷载，转动手轮，将量力环中百分表读数调零。
直接剪切试验
试验八 直接剪切试验(一)概述直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验，是测定抗剪强度的一种常用方法，，通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力施加水平剪力，测试样破坏时的剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数ϕ与c (二)试验方法直接剪切试验一般可分为慢剪、固结快剪和快剪三种试验方法。
1.慢剪试验。
先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定(变形稳定标准为每小时变形不大于0.005mm)，再以小于每分钟0.02 mm 的剪切速量缓慢施加水平剪应力，在施加剪应力的过程中，使土样内始终不产生孔隙水压力，用几个土样在不同垂直压力下进行剪切，将得到有效应力抗剪强度参数c s 和Фs 值，但历时较长，剪切破坏时间可按下式估算 )18(5050−=t t f式中 t f ——达到破坏所经历的时间； t 50——固结度达到50%的时间。
2.固结快剪试验。
先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定，再以每分钟0.8mm 的剪切速率施加剪力，直至剪坏，一般在3～5min 内完成，适用于渗透系数小于10-6cm/s 的细粒土。
由于时间短促，剪力所产生的超静水压力不会转化为粒间的有效应力，用几个土样在不同垂直压力下进行慢剪，便能求得抗剪强度参数cq cq C 与ϕ 值，这种c cq 、cq ϕ值称为总应力法抗剪强度参数。
3.快剪试验。
采用原状土样尽量接近现场情况，以每分钟0.8mm 的剪切速率施加剪力，直至剪坏，一般在3～5 min 内完成，适用于渗透系数小于10-6cm/s 的细粒土。
种方法将使粒间有效应力维持原状，不受试验外力的影响，但由于这种粒间有效应力的数值无法求得，所以试验结果只能求得(σtanФq +c q )的混合值。
快速法适用于测定粘性土天然强度，但φq 角将会偏大。
(三)仪器设备1..直剪仪。
采用应变控制式直接剪切仪，如图8-1所示，由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。
直接剪切试验
试验八 直接剪切试验(一)概述直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验，是测定抗剪强度的一种常用方法，，通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力施加水平剪力，测试样破坏时的剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数ϕ与c (二)试验方法直接剪切试验一般可分为慢剪、固结快剪和快剪三种试验方法。
1.慢剪试验。
先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定(变形稳定标准为每小时变形不大于0.005mm)，再以小于每分钟0.02 mm 的剪切速量缓慢施加水平剪应力，在施加剪应力的过程中，使土样内始终不产生孔隙水压力，用几个土样在不同垂直压力下进行剪切，将得到有效应力抗剪强度参数c s 和Фs 值，但历时较长，剪切破坏时间可按下式估算 )18(5050−=t t f式中 t f ——达到破坏所经历的时间； t 50——固结度达到50%的时间。
2.固结快剪试验。
先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定，再以每分钟0.8mm 的剪切速率施加剪力，直至剪坏，一般在3～5min 内完成，适用于渗透系数小于10-6cm/s 的细粒土。
由于时间短促，剪力所产生的超静水压力不会转化为粒间的有效应力，用几个土样在不同垂直压力下进行慢剪，便能求得抗剪强度参数cq cq C 与ϕ 值，这种c cq 、cq ϕ值称为总应力法抗剪强度参数。
3.快剪试验。
采用原状土样尽量接近现场情况，以每分钟0.8mm 的剪切速率施加剪力，直至剪坏，一般在3～5 min 内完成，适用于渗透系数小于10-6cm/s 的细粒土。
种方法将使粒间有效应力维持原状，不受试验外力的影响，但由于这种粒间有效应力的数值无法求得，所以试验结果只能求得(σtanФq +c q )的混合值。
快速法适用于测定粘性土天然强度，但φq 角将会偏大。
(三)仪器设备1..直剪仪。
采用应变控制式直接剪切仪，如图8-1所示，由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。
直接剪切试验
直接剪切试验实验五直接剪切试验⼀、⼟的抗剪强度是⼟在外⼒作⽤下，其⼀部分⼟体对于另⼀部分⼟体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
⼆、实验⽬的：是测定⼟的抗剪强度，提供计算地基强度和稳定⽤的基本指标（内摩擦⾓和内聚⼒）。
内摩擦⾓和内聚⼒与抗剪强度之间的关系可以⽤库伦公式表⽰：τ = σ tan φ +с式中：τ——抗剪强度，即破坏剪应⼒，KPa ；σ——正应⼒，KPa ；φ——内摩擦⾓，度；c ——内聚⼒，KPa ；三、实验⽅法：快剪、固结快剪、慢剪3种实验⽅法。
现介绍快剪法。
快剪法：采⽤原状⼟样尽量接近现场情况，然后于较短时间内完成试验。
这种⽅法将使粒间有效应⼒维持原状，不受试验时外⼒的影响，由于这种粒间有效应⼒的数值⽆法求得，所以试验结果只能得出（σ tan φ +с）的混合值。
四、仪器设备1．应变控制式直剪仪(见图)。
主要部件包括：剪切盒（上剪切盒、下剪切盒），垂直加压框架，测⼒计、剪切传动装置及位移量测系统等；2．位移计（百分表）：量程10㎜，分度值0.01㎜；3．环⼑：内径6.18㎝，⾼2㎝；4．其它：切⼟⼑、钢丝锯等。
五、操作步骤（1）对准上下盒，插⼊固定销钉，在下盒内放⼊洁净透⽔板及塑料薄膜；（2）将装有试样的环⼑⼑⼝向上，平⼝向下，对准剪切盒上盒⼝，在试样上⾯放塑料薄膜及透⽔板，然后将试样徐徐压⼊盒底，移去环⼑。
并顺次加上活塞钢珠及加压框架。
（3）转动⼿轮，使上盒前端钢珠刚好测⼒计接触。
顺次加上加压盖板、钢珠、加压框架。
调整测⼒计百分表初读数。
（4）施加垂直压⼒，本试验⾄少取四个试样，分别加不同的垂直压⼒，其⼤⼩按估计所受计算荷载的范围⽽定。
⼀般可按25、50、100、200、300、及400KPa施加。
加荷时⼀次轻轻加上。
但必须注意，如⼟质松软，为防⽌试样被挤出，应分级施加，切不可⼀次加上去。
14（5）施加垂直压⼒后，⽴即拨去固定销钉，以0.8mm/min的剪切速度进⾏剪切，使试样在3~5min内剪损。
直接剪切试验
按本规程
之 和 规定进行试样安装 按本规程
之 规定进行试样固结 待试样固结稳定后进行剪切 剪
切速率 应 小 于
也可按式
估算剪切破坏时
间
式中
达到破坏所经历的时间
固结度达到 的时间
剪损标准按本规程
之 规定选取
按本规程
之 规定进行拆卸试样及测定含水率
计算和制图
按式
计算试样的剪应力
式中
剪应力
测力计率定系数
测力计读数
直接剪切试验
目的和适用范围
直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法 通
常采用 个试样 分别在不同的垂直压力 下 施加水平剪切力进
行剪切 求得破坏时的剪应力 然后根据库仑定律确定土的抗剪
强度参数 内摩擦角 和粘聚力
直接剪切试验分为快剪 固结快剪 和慢剪 种
试验方法
快剪试验 是在试样上施加垂直压力后立即快速施加
试样面积
单位换算系数
以剪应力为纵坐标 剪切位移为横坐标 绘制剪应力 与
剪切位移 关系曲线 见图
选取剪应力 与剪切位移 关系曲线上的峰值点或稳定
值作为抗剪强度 如图
中曲线上的箭头所示 如无明显峰
试样也可在其他仪器上固结 然后移至剪切盒内 继续固结至稳定后 再进行剪切
图
剪应力与剪切位移关系曲线
图
抗剪强度与垂直压力的关系曲线
直接剪切试验记录表 计算者 校核者 试验者 试验日期
剪切位移
剪切前固结时间 剪切前压缩量 剪切历时 抗剪强度
剪应力
垂直位移
从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度及含水
率的扰动土试样 制备方法应按
规程规定进
行
按
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直接剪切试验
1制备好的土样与剪力盒2放透水石、蜡纸于剪力盒底部
3放剪力盒上部份4对齐上下剪力盒
5用销钉固定 6将环刀土样置于剪力盒上
7加蜡纸 8加透水石
9用加压盖板将土样压入剪力盒中 10移去环刀
11装好土样的剪力盒 12将滑动槽中放入钢珠
13将剪力盒放入仪器 14放加压框
15选择手动挡位 16旋转手轮使仪器各部位接触
17仪器接触好时,百分表指针开始转动 18调杠杆水平
19施加荷载 20拔去销钉
21百分表归零 22选择自动挡挡位
23将开关打到剪切方向,开始剪切 24手轮每转一圈,读一次百分表读数
25 剪切至百分表读数不动或倒退时,停止剪切，卸载。
换第2块土样试验，一组剪切试验需3~5块土样。
直接剪切试验计算 试验结果整理
（1）计算每一试样的剪应力及剪应力剪切位移为
式中 ——试样的剪应力（kPa ）； ——剪切位移（0.01mm ）； C ——测力计率定系数（N/0.01mm ）； R ——测力计读数（0.01mm ）；
——手轮转一圈位移量，一般 ； n ——手轮转动的圈数；
——试样的初始面积，若环刀内径6.18cm ，其面积为
10
A CR 0
⨯=τR
l n L -∆=∆τ
L ∆l ∆mm 01.020⨯=∆l 0
A 2
30cm
数据计算表
手轮转数
50kPa 100kPa 200kPa 400kPa
R L∆τR L∆τR L∆τR L∆τ
1 2 3 4
30。