四、原位剪切试验

四、原位剪切试验

1. 试验的目的及意义

（1）由于现场直剪试验土样的受剪面积比室内试验大得多，且又是在现场直接进行试验的，因此较室内试验更能符合天然状态，得出的结果更加符合实际工程的技术要求。通过大面积现场直接剪切试验，求出现场原状土的抗剪强度参数φ、C ，研究观察现场原状土的抗剪性能。

（2）熟悉现场剪切试验的操作步骤。

2. 试验的适用范围

主要适用于粘性土、粉土、沙土以及他们组成的混合土层。

3. 试验仪器及制样工具

垂直加压千斤顶1个、水平加压千斤顶1个、百分表1个、垂直加压钢垫板2块、滚排1块、水平加压钢垫板2块、垂直加压斜撑反力装置1套、剪切盒1组，剪切盒面积为0.12平方米（32.5 cm ×37cm ）。

制样工具：锄头、铁铲、铁锹等。

4. 试验的基本原理

其试验符合库仑定律，根据库伦定律有

τf =C +σtan φ

式中，τf ——剪切面破坏面上的剪应力（kpa ）

C ——试验土体的粘聚力（kpa ） σ——破坏面上的法向应力（kpa ） φ——试验土体的内摩擦角 其中，τf 、σ按照下面计算

P F σ=

、 q

F

τ=

式中，P ——作用于剪切面的总法向应力（Mpa ）

q ——作用于剪切面的总剪切荷载（Mpa ） F ——剪切面面积（mm 2）

5.试验技术要求

（1）剪切盒罩在试验土体上时，底面应保持于周围土体面齐平，既不能悬空，也不能插入到土体当中。

（2）剪切盒上钢板应完全覆盖在试验土体顶面，不能接触剪切盒四周的钢板。

（3）水平千斤顶、竖直千斤顶、反力梁的安装都应位于试验土体的中轴位置。

（4）反力梁应充分接触混凝土插槽顶部

（5）百分表充分抵住剪切盒侧面。

（6）竖直千斤顶下的钢垫板不能偏移，以防加压时弹出。

（7）竖直千斤顶加压时始终稳定在4Mpa。

（8）水平千斤顶加压每0.2Mpa读数一次。

（9）水平油压表出现大幅回落时停止加压。

（10）五个人分工明确，协调统一。

6.试验操作步骤

（1）开挖试坑，开挖到预定深度后套入剪切盒套平整表面的土。

（2）在土体上表面放置垂直加压钢垫板，然后把滚排放在垂直加压钢垫板上，安放工字钢作为提供反力装置。

（3）安放垂直千斤顶，使千斤顶紧密压着钢垫板。

（4）安放水平加压钢垫板以及水平加压千斤顶，再安装百分表。

（5）开始施加垂直加压千斤顶，第一组试验的垂直千斤顶的压力为4Mpa，待垂直千斤顶稳定后开始施加水平加压千斤顶，每级按照0.2Mpa施加，稳定缓慢地加载，当水平加压千斤顶读数不再增大或者开始变小时停止施加水平力，记录下此时的水平加压千斤顶的读数和百分表读数。

（6）在原来施加水平力的相反方向施加水平力，使土体回到原来的位置上，然后按照第四步开始试验，此时得到的强度为残余强度。

7.试验数据

（1）土体原位峰值抗剪强度试验数据

峰值抗剪强度试验数据表

（2）土体原位残余抗剪强度试验数据

土体原位残余抗剪强度试验数据表

（3）千斤顶的率定曲线

水平千斤顶：y =1.75x 垂直千斤顶： y =1.8x −0.792

式中

Y ——千斤出力（KN ）

x ——为油压读数（MPa ）

8. 试验数据处理

（1）峰值抗剪强度试验数据

土体原位峰值抗剪强度试验数据处理表

由上图可得到土的粘聚力C=19.995kpa，内摩擦角为φ=19.397。（2）残余抗剪强度试验数据

土体原位残余抗剪强度试验数据处理表

由上图可得到土的粘聚力C=14.50kpa，内摩擦角为φ=25。