直接剪切实验
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。
土的直接剪切试验报告
土的直接剪切试验报告直接剪切试验是土力学中常用的试验方法之一，用于研究土壤在剪切力作用下的变形特性和强度特性。
试验通过施加水平剪切力来破坏土体的结构，以获得土壤的剪切强度参数和剪切变形特性。
本报告将对直接剪切试验的常规步骤、试验参数和试验结果进行描述和分析。
试验目的：直接剪切试验的主要目的是确定土壤的剪切动力学性质，包括土壤的剪切强度、剪切模量和剪切变形特性等。
这些参数对土体的稳定性评估和工程设计具有重要的参考价值。
试验设备和样品准备：直接剪切试验所需的主要设备包括直接剪切仪、测力仪、千斤顶、压力计、编码器等。
试验前需要对土壤样品进行准备，包括收集样品、清洗、调整含水量和颗粒大小分布等。
试验步骤：1. 首先，将土壤样品填充到直接剪切仪的剪切箱中，并按照一定的高度和均匀程度压实。
2. 在样品上方放置刚性平板，用千斤顶施加垂直荷载使样品完全密实，并记录施加的垂直荷载值。
3. 将水平分隔板安装在样品上方，通过调节水平分隔板与样品之间的间隙来确定正应力水平，同时记录正应力值。
4. 在水平分隔板之上安装测力仪和压力计等设备，用以测量和记录剪切力和剪切位移。
5. 按照预定的速率施加剪切力，同时记录剪切力和剪切位移的值，直至土样破坏或达到所需的试验截止条件。
试验参数：在直接剪切试验中，常用的参数包括剪切强度参数、剪切模量和剪切变形特性等。
剪切强度参数包括黏聚力（cohesive force）和内摩擦角（internal friction angle）。
剪切模量反映土壤对剪切应变的抵抗程度，是衡量土体刚性和变形能力的指标。
剪切变形特性包括土壤的剪切变形曲线、剪切模量的变化规律和剪切带的发展等。
试验结果分析：根据试验数据，可以绘制剪切力-位移曲线和正应力-位移曲线，分析土体的破坏过程和强度特性。
同时，可以计算黏聚力和内摩擦角，并与其他试验数据进行比较，验证结果的合理性和可靠性。
对剪切变形特性进行分析，可以确定土壤在剪切作用下的变形特点和变形模量。
直接剪切试验原理
直接剪切试验原理直接剪切试验是一种常用的材料力学试验方法，用于测定材料的切割强度和剪切模量等力学性能参数。
在工程实践中，直接剪切试验被广泛应用于土壤、岩石、混凝土、金属等材料的强度和变形特性研究中。
本文将对直接剪切试验的原理进行详细介绍，以便读者更好地理解和应用这一试验方法。
首先，直接剪切试验是通过施加一个水平的剪切力和一个垂直的正应力来对材料进行切割，从而研究材料的切割强度和变形特性。
在试验中，材料样品被置于两个相对移动的剪切载荷板之间，一侧施加水平的剪切力，另一侧施加垂直的正应力。
通过测量施加的力和材料的变形，可以得到材料的切割强度和剪切模量等力学性能参数。
其次，直接剪切试验的原理基于莫尔－库伦岩石力学准则和库仑剪切准则。
根据莫尔－库伦准则，材料在达到破坏状态时，剪切面上的切应力和法向应力之间存在一定的线性关系；而库仑剪切准则则描述了材料在达到破坏状态时，剪切面上的切应力和法向应力之间的非线性关系。
通过直接剪切试验，可以验证和应用这些力学准则，从而揭示材料的内在力学性质。
再次，直接剪切试验的原理还涉及到材料的应变硬化特性。
在试验中，随着施加的剪切力的增加，材料会发生变形，并伴随着应变硬化效应的出现。
应变硬化是指材料在受到外力作用后，其应变随着应力的增加而不断增大的现象。
通过对材料的应变硬化特性进行研究，可以更好地理解材料的强度和变形行为。
最后，直接剪切试验的原理还包括了试验数据的处理和分析方法。
在试验中，需要测量和记录施加的力和材料的变形，然后利用这些数据计算出材料的切割强度和剪切模量等力学性能参数。
同时，还需要对试验数据进行统计分析和图表展示，以便更直观地展现材料的力学性能特征。
综上所述，直接剪切试验是一种重要的材料力学试验方法，其原理涉及到施加剪切力和正应力对材料进行切割，验证和应用莫尔－库伦准则和库仑剪切准则，研究材料的应变硬化特性，以及处理和分析试验数据等内容。
通过对直接剪切试验原理的深入理解，可以更好地应用这一试验方法，并为材料的强度和变形特性研究提供重要的参考依据。
土的直接剪切试验
土的直接剪切试验一、基本原理直接剪切试验的原理是根据库伦定律，土的内摩擦力与剪切面上的法向压力成正比，将同一种土制备成几个土样，分别在不同的法向压力下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得其剪坏时剪应力，即为抗剪强度τf，然后根据剪切定律确定土的抗剪强度指标φ和c。
本次试验主题词：法向应力；剪应力；抗剪强度；快剪法；慢剪法，固结快剪法。
二、仪器设备目前广泛使用杠杆式应变式直剪仪，示意图如下。
试验设备包括：试样盒（分上、下两部分，上盒固定，下盒放在钢珠上，可以在水平方向滑动）、百分表（用以量测竖直变形）、加荷框架（采用杠杆传动的加荷方法，杠杆比为1:10）、推动座、剪切容器、测力计（亦称应力环）、环刀（内径6.18cm、高20cm）、切土工具、滤纸（蜡纸）、毛玻璃板、秒表及润滑油等。
三、操作步骤1．切取土样，按照要求切取3-4个原状土样2．仪器检查。
上下盒间接触及盒内应涂抹凡士林，以减少阻力，百分表是否灵敏，插销是否失灵，钢珠是否脱落。
3．安装试样对准上下盒，插入固定销，在下盒内放入透水石一块，放入蜡纸一张，将带有土样的环刀、刃口朝上、对准盒口，将试样推入盒内，然后在试验样上放上蜡纸、透水石及盒盖，装入仪器内，加上压力，转动手轮，让其接触，拨掉插销，开始实验。
4．垂直加压。
一般垂直压力分别为0.1、0.2、0.3、0.4 MPa，若土质松软，可调整加压荷载，以免挤出。
5．水平剪切。
转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与量力环接触。
调整量力环中的百分表读数为零。
拔出固定销，开动秒表，固结快剪和快剪法以每分钟6转匀速旋转手轮，使试样在3-5分钟内剪坏。
如量力环中百分表指针不再前进，或者显著后退，表示试样已剪坏。
若百分表读数无峰值，则剪切变形达6mm才能停止。
同时测记手轮转数n和量力环测微表读数R0。
慢剪法剪切速率应小于0.02mm/min，一般采用电动装置。
四、计算及试验误差1、根据下式计算测得剪应力式中:τ——剪应力，kPaKl——量力环率定系数，N/0.01mmR——百分表读数，0.01mmγ——剪位移，0.01mmn——手轮转数A——试样初始汤面积，cm2ΔL——手轮转一圈的位移量，0.01mm。
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。
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转动手轮，使上盒前端钢珠 刚好与测力计接触。调整测 力计读数为零。依次加上加 压盖板、加压框架，测记起 始读数。
操作步骤
06
施加垂直压力：一个垂直压 力相当于现场预期的最大压 力 p，但实验过程 中垂直压力的各级差值要大 致相等。
取垂直压力分别为100、200、300、 400kPa各级垂直压力可一次轻轻施加，若 土质软弱，也可以分级施加以防试样挤出。
直接剪切实验
第六组
盾构3164
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操作步骤
08
拔去固定销，开动秒表，以 0.8~1.2mm/min的速率剪切（每分钟4~6 转的均匀速度旋转手轮），使试样在 3~5min剪损。试样每产生剪切位移0.1mm 测记测力计和位移读数，直至量力计读书出 现峰值，应继续剪切至剪切位移为4mm时停 机，记下破坏值。当剪切过程无峰值时，应 剪切至剪切位移为6mm时停机。5）剪切结 束后，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、 加压盖板等。取出试样，将仪器设备清理干 净
法向力与所加砝码对应表
09
计算
10
绘图
11
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（图1），取曲线上剪应力的峰值为 抗剪强度，无峰值时，取剪切位移4mm所对应的剪应力 为抗剪强度。
绘图
12
以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强 度与垂直压力关系曲线（图2），直线的倾角为摩擦角 ，直线在纵坐标上的截距为粘聚力。
1 实验目的
2 仪器设备 3 操作步骤 4 计算 5 实验记录
02
实验目的
03
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。
实验仪器
04
实验记录
13
手轮转数 转
（1） 10.01mm （2）
剪切位移 0.01mm
剪应力 kPa
（30）=（1）*20-（2） （4）=（2）*C*10/A0
谢谢欣赏
1) 应变控制式直剪仪：剪切盒、垂直加压框 架、测力计、推动器等；
2) 位移计（百分表）：量程10mm,分度值 0.01mm；
3) 天平、环刀（内径61.8mm、高度20mm） 、削土刀、秒表、滤纸、直尺等
操作步骤
05
1)试样制备：取过2mm或 5mm筛的土样，制备实验 所需土样。
2)试样安装：对准上下盒，插入固定销。在 下盒内放湿滤纸和透水板。将装有试样的环 刀平口向下，对准剪切盒口，在试样顶面放 湿滤纸和透水板，然后将试样徐徐推入剪切 盒内，移去环刀。
转动手轮，使上盒前端钢珠 刚好与测力计接触。依次加 上加压盖板、加压框架，测 记起始读数。
操作步骤
07
拔去固定销，开动秒表，以0.8~1.2mm/min的速率剪切（每分钟4~6转的均匀速度旋转手轮），使试样在 3~5min剪损。试样每产生剪切位移0.1mm测记测力计和位移读数，直至量力计读书出现峰值，应继续剪切至剪切 位移为4mm时停机，记下破坏值。当剪切过程无峰值时，应剪切至剪切位移为6mm时停机。5）剪切结束后，倒 转手轮，尽快移去垂直压力、框架、加压盖板等。取出试样，将仪器设备清理干净
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