十字板剪切试验精度保障措施研究
十字板剪切试验精度保障措施研究
摘要：为克服十字板剪切试验面临的环境、人工操作等干扰因素，通过引入
项目实例进行十字板剪切试验方法、测试对象的总结，并分别提出细化测试要点、优化平台选型、改进设计方案等精度保障措施，保证现场测试结果与标准值具备
良好一致性，为同类软土地基检测项目提供重要参考。
关键词：VST试验；地基检测；精度保障；堆载预压处理地基；处理效果
引言：十字板剪切试验（VST）是一种原位测试方法，适用于软弱地层的地
基检测作业，用于测定原位压力下土层的不排水抗剪强度。但在工程实践环节，
常因环境变化、设备操作等因素对试验指标精度产生干扰，研究应对上述影响因
素的具体改进措施，对于提升试验精度、辅助工程设计具有现实意义。
1试验分析
1.1项目概况
以某道路工程项目为例，项目建设场地属于冲击平原，侵蚀、剥蚀地貌，地
表主要为第四纪沉积物，属亚热带季风气候。在地质条件上，场地发育有饱和软
弱淤泥质黏土层，厚度约为24～36m，观察地质剖面可见灰色淤泥质粉质黏土、
灰色粉质黏土，含水率较高。本次主要任务为对工程K1+470～K1+590场地的软
土地基进行预处理，采用“塑料排水板+堆载预压法”施工技术方案，塑料排水
板深度为6.5～25m，预压荷载控制在56.7～81.1kPa范围内。通过初步整理沉降
观测数据、汇总场地沉降量计算结果，测得施工区域的软土固结度为90%。
1.2十字板剪切试验方法
根据DBJT15-60-2019《建筑地基基础检测规范》，试验设备选用电测式十字
板剪切仪，板宽为75mm、板高为150mm、板厚为3mm，轴杆直径16mm，刃角60°，面积比13%。该项目以淤泥质粉质粘土作为测试对象，共开设8个钻孔，目的在
于判断堆载预压后淤泥质粉质粘土的不排水抗剪峰值强度。在试验操作环节，预
先将探头电缆线一次穿入需用的全部探杆，完成探头、测量器、电缆的率定，检
查确认探头能够正常工作；将十字板头缓慢压入至试验点处，完成探杆卡接、调零；施加扭力，以6～12°/min转速旋转，每间隔1～2°测读一次数据，待出现
峰值后继续测度1min，取应变峰值读数记为原状土剪切破坏时的应变读数；松开
导杆夹具、调整零位，利用扳手将钻杆沿反方向旋转6圈，取应变峰值记为重塑
土剪切破坏时的应变读数；重复上述流程，按顺序进行下一试验点的剪切试验，
保证试验点数不少于3次，深度间距控制在1.5～2.0m范围内、最小值≥0.8m[1]。
1.3试验测试结果
通过获取该项目十字板剪切试验测试结果，统计施工点位数量为47处，测
得最大值为39.26击、最小值为19.28击，平均值为27.11击，标准差为5.708，变异系数为0.21。将软土地基处理前、后的地基土指标进行比较，堆载预压处理
前土层为淤泥，直剪快剪试验中黏聚力为7.5kPa、内摩擦角为1.7°，固结快剪
试验中黏聚力为18.72kPa、内摩擦角为6.39°；堆载预压处理后土层为淤泥质
粉质粘土，直剪快剪试验测得黏聚力为12.7kPa、内摩擦角为2.9°，固结快剪
试验测得黏聚力为19.1kPa、内摩擦角为8.8°，十字板剪切指标为27.11。在此
基础上，在回归抗剪强度指标计算环节，测得任一土层粘聚力回归值为22.87kPa、内摩擦角为5.04°，与固结快剪指标相近、高于直剪快剪试验指标，与工程实际
情况相符。
2试验精度保障措施及应用效果
2.1试验精度影响因素
综合上述试验结果可知，试验测得的抗剪强度均高于标准值，其影响因素主
要体现在以下三个方面：（1）作业区域环境，作业区域周围可能有市政路桥工
程建设施工，导致十字板头处的土层被扰动，引发试验数据失真现象；（2）测
试区域地表土层较厚，在套管跟进环节易出现失稳现象，且探杆可能受设备自重
影响出现侧向弯曲现象，干扰试验结果精度；（3）设备操作因素，诸如传感器
率定、探杆转动频率等因素均可能增加试验结果偏差[2]。
2.2细化试验检测要点
（1）土层灵敏度测试，该项目中场地发育有软弱淤泥质黏土层，具有孔隙
比大、含水量高的基本特征，加之现场勘察环节易在施工等干扰因素影响正常取样，需采用原位测试方法进行土壤检验。十字板剪切试验法作为一种原位测试方法，具有操作便捷、可靠度高特征，适用于对原状土、重塑土等不同类型土壤进
行抗剪强度测试，根据测试结果计算灵敏度，并辅助判定土壤流变、蠕变状态。
（2）地基承载力估算，道路工程现场地基检测需获取地基承载力等参数，
常采用十字板剪切试验法进行地基容许承载力q a测试，便于为后续开展土工试验
提供参考依据，减少指标测定的复杂度。将待测区域土层重度设为γ，基础埋深
为h，经指标修正后的不排水抗剪强度为C u，则地基容许承载力计算公式为：
（3）抗剪强度-深度变化关系，由于道路施工项目在现场勘察环节易受外部
其他环境因素的干扰，导致软弱土层测试面临扰动因素。常规室内开展抗剪强度
测试的方法无法反映出不同深度水平下固结饱和软弱黏土的不排水抗剪强度变化
规律，因此需选用十字板剪切试验法进行天然状态下土层的测定，在现场测试环
节伴随土层深度的增加，不排水抗剪强度呈同步增大趋势，由此实现对抗剪强度
-深度变化关系的直观呈现。
（4）边坡抗滑稳定性，工程项目拟建场地内发育有饱和软弱淤泥质黏土层，在靠近边坡位置存在大面积潜在滑动面，将削弱边坡的抗滑稳定性。引入十字板
剪切试验方法获取天然状态下土层抗剪强度的准确测试结果，保证试验分析与实
测数值具备较高吻合度，并辅助开展稳定性分析及工程方案设计。
（5）桩端、桩侧阻力计算，将十字板剪切试验法应用于地基处理环节，将
整合桩体类型、土壤成分、土层剖面结构等因素设置影响系数α，将修正后土层
不排水抗剪强度设为C u，用于完成桩端阻力q p、桩侧阻力q s计算，其公式分别为：
（6）土壤固结情况判定，参考不排水抗剪强度-深度变化曲线，当过地面原
点部位呈现为直线时，说明此处土壤为常规固结土；当曲线不过原点、与纵坐标
延伸出的轴线相交，说明此处土壤为超固结土。通过整合土壤固结情况的判定结果，同样适用于对工程地基处理情况进行检测。
2.3其他精度保障措施
（1）优化试验平台选型，根据不同施工场地特征、交通环境等因素进行试
验操作平台的合理选型，如对于周围环境因素复杂、扰动变量大的工程项目，可
选用堆载预压处理地基施工工艺，配合支护结构等技术方案的应用，保证操作稳
定性与试验结果精度。（2）改进平台设计，将套管与平台进行分离设计，使试
验装置在施工区域保持静态运行，并在套管靠近市政管线等部位增设稳管板，防
止套管随土层变化出现较大位置变动，克服环境因素对测试结果产生的干扰。
结论：通过优化试验平台选型、改善地基检测工艺方案，可有效提升试验结
果精度。后续还需根据土层物理力学指标与区域历史检测数据进行土层抗剪强度、灵敏度等指标的综合判断，保证取样测试结果能够真实反映出地基承载力等指标，为后续地基处理、工程设计等提供数据支持。
参考文献：
[1]叶礼明.十字板剪切试验仪影响校准结果因素的分析[J].城市建设理论研究,2020,(29):67-68.
[2]梁文成,王兴乐,祝刘文,等.海床式十字板剪切试验和静力触探试验两用
仪的研制与验证[J].地质装备,2020,(04):19-23.
十字板剪切试验精度保障措施研究
十字板剪切试验精度保障措施研究 摘要：为克服十字板剪切试验面临的环境、人工操作等干扰因素，通过引入 项目实例进行十字板剪切试验方法、测试对象的总结，并分别提出细化测试要点、优化平台选型、改进设计方案等精度保障措施，保证现场测试结果与标准值具备 良好一致性，为同类软土地基检测项目提供重要参考。 关键词：VST试验；地基检测；精度保障；堆载预压处理地基；处理效果 引言：十字板剪切试验（VST）是一种原位测试方法，适用于软弱地层的地 基检测作业，用于测定原位压力下土层的不排水抗剪强度。但在工程实践环节， 常因环境变化、设备操作等因素对试验指标精度产生干扰，研究应对上述影响因 素的具体改进措施，对于提升试验精度、辅助工程设计具有现实意义。 1试验分析 1.1项目概况 以某道路工程项目为例，项目建设场地属于冲击平原，侵蚀、剥蚀地貌，地 表主要为第四纪沉积物，属亚热带季风气候。在地质条件上，场地发育有饱和软 弱淤泥质黏土层，厚度约为24～36m，观察地质剖面可见灰色淤泥质粉质黏土、 灰色粉质黏土，含水率较高。本次主要任务为对工程K1+470～K1+590场地的软 土地基进行预处理，采用“塑料排水板+堆载预压法”施工技术方案，塑料排水 板深度为6.5～25m，预压荷载控制在56.7～81.1kPa范围内。通过初步整理沉降 观测数据、汇总场地沉降量计算结果，测得施工区域的软土固结度为90%。 1.2十字板剪切试验方法 根据DBJT15-60-2019《建筑地基基础检测规范》，试验设备选用电测式十字 板剪切仪，板宽为75mm、板高为150mm、板厚为3mm，轴杆直径16mm，刃角60°，面积比13%。该项目以淤泥质粉质粘土作为测试对象，共开设8个钻孔，目的在 于判断堆载预压后淤泥质粉质粘土的不排水抗剪峰值强度。在试验操作环节，预
十字板剪切试验
十字板剪切试验 十字板剪切试验定义和适用范围十字板剪切试验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换算其抗剪强度它相当于摩擦角时的粘聚力值十字板剪切试验按力的传递方式分为电测式和机械式两类本规程适用于原位测定饱和软粘土的不排水总强度和灵敏度引用标准现场十字板剪切仪土工仪器的基本参数及通用技术条件第二篇原位测试仪器电测式十字板剪切试验仪器设备压入主机应能将十字板头垂直压入土中可采用触探主机或其它压入设备十字板头基本参数应符合表的规定其机械和材料要求应符合该标准和的规定扭力量测仪表传感器和量测仪表应符合表及和的规定扭力装置由蜗轮蜗杆变速齿轮钻杆夹具和手柄组成其他钻杆水平尺管钳等仪器设备的检定和校准测力传感器通过施加扭矩的圆盘和误差不大于的专用砖码参照负荷传感器试行检定规程的方法进行检定其结果应满足本规程的要求操作步骤在试验点两旁将地锚旋入土中安装和固定压入主机用分度值为的水平尺校平并安装好施加扭力的装置将十字板头接在扭力传感器上并拧紧把穿好电缆的钻杆插入扭力装置的钻杆夹具孔内将传感器的电缆插头与穿过钻杆的电缆插座连接并进行防水处理接通量测仪表然后拧紧钻杆钻杆应平直接头要拧紧宜在十字板以上的钻杆接头处加扩孔器将十字板头压入土中预定的试验深度后调整机架使钻杆位于机架面板导孔中心拧紧扭力装置上的钻杆夹具并将量测仪表调零或读取初读数顺时针方向转动扭力装置上的手摇柄当量测仪表读数开始增大时即开动秒表以的速率旋转钻杆每转测记读数次应在内测得峰值当读数出现峰值或稳定值后再继续旋转测记峰值或稳定值作为原状土剪切破坏时的读数松开钻杆夹具用板手或管钳快速将钻杆顺时针方向旋转圈使十字板头周围的土充分扰动后立即拧紧钻杆夹具按本规程的规定测记重塑土剪切破坏时的读数重塑土的抗剪强度试验视工程需要而定一般情况下可酌情减少试验次数如需继续进行试验可松开钻杆夹具将十字板头压至下一个试验深度
十字板剪切试验
十字板剪切试验 1.适用范围 十字板剪切试验可用于检测软黏性土及其预压处理地基的不排水抗剪度和灵敏度。 2.仪器设备 十字板剪切仪根据其测力方式，主要分为机械式和电测试。 机械式十字板剪切仪是利用蜗轮旋转插入土层中的十字板头，由开口钢环测出抵抗力矩，计算土的抗剪强度。 电测试十字板剪切仪是通过在十字板头上连接一贴有电阻片的受扭力矩的传感器，用电阻应变仪测剪切扭力。 3.十字板形状宜为矩形，宽高比1:2，板厚宜为2-3mm；其规格宜为表的规格 5.十字板剪切仪的性能指标应符合下列规定: (1)实验前，十字板探头应连同量测仪器，电缆进行率定，室内探头率定测力传感器的 非线性误差，重复性误差，滞后误差，归零误差均应小于1%FS，现场归零误差应小于3%，温度漂移应小于0.01%FS/℃，绝缘电阻不小于500MΩ。 (2)十字板剪切仪的测量精度应达到1kPa. (3)仪器应能在温度-10-45℃的环境中工作。 5.1十字板剪切试验的测量仪器宜采用专用的试验记录仪。 5.2十字板剪切试验的信号传输线应采用屏蔽电缆。 5.3触探管应顺直，每节触探杆相对弯曲宜小于0.5%，丝扣完好无裂纹。 6.现场检测 平整场地和安装仪器设备应符合下列规定： 1.检测孔应避开地下电缆，管线及其他地下设施； 2.当检测附近处地面不平时，应平整场地； 3.设备安装应平稳。 6.1机械式十字板剪切仪试验操作应符合下列规定： 1.利用钻孔辅助设备成孔，将套管下至预测深度以上3-5倍套管直径处，并清除孔内 残土。 2.将十字板头，轴杆与探杆逐节连接并拧紧，然后放下孔内至十字板头与孔底接触。 3.接上导杆，将底座插过导杆固定在套管上，用制紧螺钉拧紧，然后将十字板头压入 土内预测深度处；当试验深度处为较硬层时，应穿过该层在进行试验。十字板插入至试验深度后，至少应静止3min，方可开始试验。 4.先提升导杆2-3mm，使离合器脱离，用旋转手柄快速旋转导杆十余圈，使轴杆摩擦减至最低值，然后在合上离合器。 5.安装扭力测量设备，测读初始读数Po。 6.施加扭力，以6°-12°/min的转速旋转，每1°-2°测读数据一次。当出现峰值或稳定值后，再继续测读1min。其峰值或稳定值读数即为原状土剪破坏时的读数P f。
十字板剪切试验在某地基处理工程中的应用
十字板剪切试验在某地基处理工程中的应用[摘要]电测十字板剪切试验是一项适合于饱和软粘性土的原位测试手段，试 验指标准确度较高、操作简便。在软土地基堆载预压处理过程中，用十字板剪切试验测定地基强度的变化，能够有效控制施工速率及检验软土地基的加固程度，从而取得较好的社会效益和经济效益，保证整个施工过程的安全性。本文结合具体实例，对十字板剪切试验在其地基处理中的应用进行了探讨。 [关键词]十字板剪切试验地基处理地基承栽力处理效果 0引言 十字板剪切试验是一种现场原位测试手段，特别适用于测定软土抗剪强度和残余抗剪强度可提供承载力、判断软土固结程度、软土灵敏度，计算路基稳定性等。该方法经验较多，理论较完善，数据可靠，可在软土地基勘察中应推广使用，并积累当地经验，以提供准确的地质参数，提高勘察质量。 1工程概况 某工程地面高程为4.10～5.30米，场地地势平坦开阔。场地软土地层主要为淤泥、淤泥质亚粘土。其中淤泥为灰黑、灰～深灰色，含少量有机质，具臭味，夹2～3毫米厚粉砂夹层。淤泥与粉砂呈互层状，淤泥薄层厚20～30毫米，局部夹粉砂透镜体，饱和，流塑状态，常含贝壳及海生物残骸，厚度较大（8.90～19.70米）且较稳定。淤泥质亚粘土为灰黑、深灰色，含少量有机质，略具臭味，不均匀含粉细砂20%～25% ，局部夹薄层粉砂透镜体或软可塑状粘土透镜体，饱和，流塑状态，层厚0.90～22.10米。 2十字板剪切试验原理及步骤 2.1试验原理 十字板试验仪是进行十字板剪切试验的主要仪器设备，主要由十字板头、传力系统、施力装置和测力装置等组成。目前，国内常用的有机械式和电测式两种，电测式十字板是利用传感器将土抗剪破坏时的力矩转变成电信号，再用仪器量测。 2.2试验操作步骤 （1）选择十字板头尺寸，一般使用50#100毫米，对浅层的淤泥、淤泥质土可采用75#100毫米的板头。 （2）把十字板安装在电阻应变式板头上，并与28毫米探杆、信号线、应变采集仪连接。
十字板剪切试验原理
十字板剪切试验原理 引言： 十字板剪切试验是一种常用的材料力学试验方法，用于研究材料的剪切性能。本文将介绍十字板剪切试验的原理及其应用。 一、试验原理： 十字板剪切试验是通过施加垂直于材料平面的剪切力，使材料发生切变变形，从而研究材料的剪切性能。试验中，使用一个十字形的剪切刀具，将材料夹持在两个平行的板之间。施加剪切力后，通过测量材料的切变角度和剪切力，可以得到材料的剪切应力和剪切模量等力学参数。 二、试验步骤： 1. 准备工作：选择适当的试样和试验设备，保证试样的尺寸和形状符合标准要求。 2. 固定试样：将试样夹持在十字板的两个平行板之间，确保试样处于水平位置。 3. 施加剪切力：通过旋转刀具，施加垂直于材料平面的剪切力，使试样发生剪切变形。 4. 测量变形：使用测量仪器，测量试样在剪切过程中的变形情况，包括切变角度、剪切力等。 5. 数据处理：根据测量数据，计算材料的剪切应力、剪切模量等力
学参数。 三、应用领域： 十字板剪切试验广泛应用于材料力学研究和工程实践中。主要应用于以下几个方面： 1. 材料性能研究：十字板剪切试验可以用于研究材料的剪切性能，如剪切应力-应变曲线、剪切强度等参数的测定。 2. 材料比较：通过对不同材料进行十字板剪切试验，可以比较不同材料的剪切性能，评估其适用性和优劣。 3. 材料改性：通过十字板剪切试验，可以评估材料在不同条件下的剪切性能，有助于材料的改性和优化设计。 4. 工程应用：十字板剪切试验可以用于评估工程材料的剪切强度，为工程设计提供参考依据。 四、试验注意事项： 1. 选择合适的试样形状和尺寸，确保试样在剪切过程中不会发生破坏。 2. 试验过程中要注意保持试样的水平位置，避免外界因素对试验结果的影响。 3. 试验前需要对试验设备进行校准，确保测量结果的准确性。 4. 试验过程中要注意安全操作，避免发生意外事故。 结论：
十字板剪切试验的应用综述
十字板剪切试验的应用综述 一般而言，十字板剪切试验在测试饱和软粘土在不排水的前提下所具有的灵敏度和抗剪强度等一系列参数试验中比较常用，在试验时，按规定的尺寸和形状将十字板头下孔入底，按照一定的速度效率将板头扭动，一直坚持到将土板剪开，然后在测试出十字板在旋转时圆柱体表面形成的抵抗力矩值，以便得出土板在抗剪时的强度值，其结果就等于在自然状态下，不对土板进行排水、固结时的十字板抗剪强度。目前来说，剪切试验中最常用的设备就是十字板试验仪和微型十字板仪，前者在原位试验，后者则对与野外采集回来的土样试验。但无论哪种试验设备，都有比较局限的适用范围和使用条件，尤其是在水利工程上勘察岩土的工程，必须进行水上饱和软粘土抗剪力度的试验，而不是在任何情况、任何时间段都能具备进行测试的条件。本文结合滨海城市临港三期海域岩土工程上得出的勘察实践结果，分析了三种十字板的实验结果，找出了各自的对应关系，在解决由于外界自然因素对于试验的限制上有了比较好的解决方案。 一、试验设备及原理和使用条件 十字板剪切试验简称VST，十字板剪切仪采用轻便式、开口钢环式、和电测式方法进行试验，设备由十字板头包含上部轴杆连接部件、导杆、钻组成，测试扭力的装置由蜗轮、蜗杆、开口钢环、转盘、齿轮导杆、固定套、底盘、底座组成。在沿海区域进行十字板剪切实验室，应使用电测式十字板仪，且必须让其保持水平状态，同时配备能使试验孔在试验时不产生探杆弯曲或者偏斜等一系列设施。在试验时如果利用机械式十字板剪切仪，应采取一些措施防止管套由于自身的重力引起的下沉和套管与船体分离，同时留在底部的土量不成超过十厘米。水上作业不同于其他环境，能让水文条件、自然现象满足水上作业的条件少之又少。在对饱和软粘性土进行取样时比较困难，由于在取样时受到外界自然因素的影响，会改变其自然结构，所以取样时应取受压变形大、承载力低和灵敏度较高的特点的土样，在运输、试验、切样时，应使用“长型薄壁”取土器来减少不同程度引起的扰动，由于饱和软粘土本身触变性较高，所以在切样和剪切时也容易受到干扰，致使土层结构受到损坏，导致最终强度指标的结果失去真实性。因此在水面平静时，水深达到五到六厘米，测试点在小于水下深度十五米的情况下，应使用电测式十字板进行试验；在风力较大（一般在达到四级）浪高（达到零点五时）、水流速度过大、测点较深（超过水面十五米）的情况下，应采用机械式十字板剪切
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。 其二为铁路工程地质原位测试规程的办法，当I p≤20时，折减系数取1.0， 当介于20到40之间时，折减系数取0.9。
十字板剪切试验在某地基处理工程中的应用
十字板剪切试验在某地基处理工程 中的应用 随着建筑工程的不断发展，地基工程的重要性越来越受到人们的关注，而地基处理工程中的十字板剪切试验是一种常见的试验方法，通过对其应用分析，可以发现在地基处理中，十字板剪切试验具有重要的意义。 一、十字板剪切试验的基本原理十字板剪切试验是利用剪应力来判定土层的稳定性等级，其基本原理是将试验样本放置在固定的试验装置中，然后向上施加垂直剪应力，将试样表面分为四块，这四块分别受到压缩和剪切应力的作用。通过这种方法，可以测定土层的垂直和水平变形以及抗剪强度等性质，从而得出理论计算值。 二、十字板剪切试验的应用范围十字板剪切试验主要应用于土工、岩土和地基工程中，能够精确测定不同土层的强度和稳定性，并且还可以评估各种条件下的土壤变形、局部稳定性和承载力的影响。在地基处理工程中，十字板剪切试验被广泛应用于以下几个方面： 1. 增强地基承载力地基处理工程的基础是增强地基承载力，此时十字板剪切试验可以通过评估不同地基处理技术的影响，帮助工程师确定最佳的地基处理方案。例如，人工加固地基，使用地基加强板等工程手段均需要进行十字板剪切试验来评估其效果。
2. 检验地基处理效果十字板剪切试验也用于检验地基处 理的效果，如果在试验后，土壤的强度和稳定性得到了改善，则说明地基处理效果良好。例如，对基础深度、基坑支护方式、填土厚度等因素的影响进行测试，以评估其对土层抗剪强度的影响。 3. 评估地基软弱性十字板剪切试验还可以评估地基的软 弱性和抗剪强度，为采取适当的治理措施提供重要依据。例如，对地基基础的处理进行针对性的试验，以促进其承载能力的提高，并防止地基在施工和使用过程中发生松动和坍塌等现象。 三、十字板剪切试验的优势十字板剪切试验具有以下几个优势： 1. 精准十字板剪切试验可以提供高精度的数据，以准确 评估土层的抗剪强度和稳定性，为地基处理工程提供科学依据。 2. 简单十字板剪切试验的步骤简单，易于操作，试验样 品的制备简单，可以快速准确地获得所需数据。 3. 可重复十字板剪切试验可以重复进行，以检验结果的 可靠性和准确性。 4. 适用范围广十字板剪切试验可以用于评估各种土层的 抗剪强度和稳定性，对地基处理工程有广泛的适用性。 总之，十字板剪切试验作为一种常见地基处理方法，被广泛应用于土工、岩土和地基工程中，在上述方面都具有非常重要的应用价值。未来，也应进一步加强科学技术的研发和应用，为地基工程的发展做出更大的贡献。
浅述十字板试验的应用
浅述十字板试验的应用 十字板剪切试验在测试饱和软粘土的抗剪强度中已经被广泛的应用，它是在计算地基的围堤稳定性、固结历史、承载力以及饱和软粘土灵敏度等相应力学参数必不可少的测试方法。该试验所测得的抗剪强度与试验深度處天然土层在原始压力下固结的不排水抗剪强度。 标签：十字板试验；不排水抗剪强度；饱和软粘土 4.3 数据差异的原因分析 根据表3可得由现场原位十字板试验换算得到的承载力标准值较大，幅度约10～15%左右，现就原因做简单分析如下：（1）由于室内土工试验数据是根据采取的土样试验所得，土样在采取和运输等过程中不可避免的会造成一定的扰动，而且软土高灵敏度极高，轻微扰动就有可能造成很大的影响。（2）十字板试验在试验过程中要求旋转速度为1°/10s，但是在实际操作中，可能存在一定的人为误差，造成一定的试验数据偏差。（3）十字板试验测定的结果为土的不排水抗剪强度（Φ=0时的C值），但实际测试中，已有部分排水，所测Cu值偏大。（4）由于本工程试验土层局部含有少量粉砂团块，也会造成十字板试验数据偏大。（5）由于二者得到的承载力特征值数据结果是根据经验公式得到，可能存在一定的差异性。（6）由于土样及十字板试验位置不可能完全一样，土体本身存在一定的差异性，也可能造成数据的差异。 5 结束语 十字板抗剪强度是在原位土层条件下测出的软黏土不排水抗剪强度，与室内试验所得的抗剪强度指标相比，它更能反映软黏土层的实际强度，可为工程提供更加准确的力学参数，值得在饱和软粘土地域推广和使用。 参考文献 [1]徐小明，杨鸿钧.关于十字板剪切试验成果分析中主要问题的探讨[J].港工技术. [2]刘亚洲，权锋，黄兴.十字板剪切试验在软土地基勘察中的应用[J].勘察科学技术. [3]温州瓯江口瓯帆河处理和检测报告[R].
十字板剪切试验计算
十字板剪切试验 试验目的：1、掌握十字板剪切试验的工作原理； 2、掌握十字板剪切试验的实用方法及注意事项； 3、试验数据的处理。 一、十字板剪切试验的基本原理 十字板剪切试验包括钻孔十字班剪切试验和贯入电测十字板剪切试验，其基本原理都是：施加一定的扭转力矩，将土体剪坏，测定土体对抗扭剪的最大力矩，通过换算得到土体抗剪强度值(假定a=0)。假设土体是各向同性介质，即水平面的不排水抗剪强度(Cu)h与垂直面上的不排水抗剪强度(Cu)v相同：(Cu)v=(Cu)h。旋转十字板头时，在土体中形成一个直径为D，高为H的圆柱剪切破坏面。由于假设土体是各向同性的，因此该圆柱剪损面的侧表面及顶底面上各点的抗剪强度相等，则旋转过程中，土体产生的最大抗扭矩M 由圆柱侧表面的抵抗扭矩。 二、十字板剪切试验的基本技术要求 (1)十字板尺寸：常用的十字板尺寸十字板尺寸表8-33 为矩形，高径比(H/D为2)。国外使Array用的十字板尺寸与国内常用的十字 板尺寸不同，见表8-33。 (2)对于钻孔十字板剪切试验， 十字板插入孔底以下的深度应大于5 倍钻孔径，以保证十字板能在不扰动土中进行剪切试验。 (3)十字板插入土中与开始扭剪的间歇时间应小于5min。因为插入时产生的超孔隙水压力的消散，会使侧向有效应力增长。拖斯坦桑(Torstensson(1977))发现间歇时间为1h和7d的，试验所得不排水抗剪强度比间歇时间为5min的，约分别增长9%和19%。 (4)扭剪速率也应很好控制。剪切速率过慢，由于排水导致强大增长。剪切速率过快，对饱和软粘性土由于粘滞效应也使强度增长。一般应控制扭剪速率为1。～2。/10s，并以此作为统一的标准速率，以便能在不排水条件下进行剪切试验。测记每扭转1。的扭矩，当扭矩出现峰值或稳定值后，要继续测读1min，以便确认峰值或稳定扭矩。 (5)重塑土的不排水抗剪强度，应在峰值强度或稳定值强度出现后，顺剪切扭转方向连续转动6圈后测定。 (6)十字板剪切板试验抗剪强度的测定精度应达到1～2kPa。
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： 2 1D DH c M u ⨯ =π3 226 1 232412D c D D c M u u ππ=⨯⨯⨯=)3 (2161223H D D 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 R f 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 M c u += 3 22π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 R c f u -+= π) 3 (22H D D R k += π
十字板剪切试验实施细则
一、术语 十字板剪切试验：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，测定土的不排水抗剪强度的一种原位测试方法。 二、试验目的和适用范围 十字板剪切试验可用于检测软粘土及其预压处理地基的不排水抗剪强度和灵敏度。 根据《建筑地基处理技术规范》5.4.2条第2款：“应对预压的地基土进行原位十字板剪切试验和室内土工试验。必要时，尚应进行现场载荷试验，试验数量不应少于3点。” 三、试验设备 十字板剪切仪根据其测力方式，主要分为机械式和电测式。 机械式十字板剪切仪是利用蜗轮旋转插入土层中的十字板头，由开口钢环测出抵抗力矩，计算土的抗剪强度。 电测式十字板剪切仪是通过在十字板头上连接一贴有电阻片的受扭力矩的传感器，用电阻应变仪测剪切扭力。 十字板剪切试验设备主要为压入主机、十字板头、扭力传感器、量测扭力仪表、施加扭力装置。 四、原理 用插入软粘土的十字板头，以一定的速率旋转，将土体破坏，测出土的抵抗力矩，通过换算得到土体的抗剪强度，它相当于内摩擦角φu=0时的凝聚力值。
五、执行标准 国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021-2001； 行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2002； 广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60-2008。 六、操作步骤 目前现场十字板剪切测试基本上采用电测十字板剪切仪，其操作步骤如下： 1、试验前，十字板探头应连同量测仪器、电缆进行率定； 2、十字板探头压入前，宜将探头的电缆线一次穿入需用的全部探杆； 3、现场量测仪器应与率定探头时的量测仪器相同。贯入前，应连接量测仪器对探头进行试力，检查探头是否能正常工作； 4、将十字板头直接缓慢贯入至欲测深度处，使用旋转装置卡盘卡住探杆；至少应静止3min后，测读初始读数ε0或调整零位，方可开始正式试验； 5、施加扭力，以6°~12°/min的转速旋转，每1°~2°测读数据一次．当出现峰值或稳定值后，再继续测读１min。其峰值或稳定值读数即为原状土剪切破坏时的读数ε。 ６、松开导杆夹具，测读初始读数ε0＇或调整零位,再用扳手或管钳快速将钻杆反方向转动6圈,使十字板头周围土充分扰动,进行重塑土的试验,测得最大计数ε0＇。 7、依次进行下一个测试深度处的剪切试验；
十字板
第四节十字板剪切试验 十字板剪切试验是将插入软土中的十字扳头，以一定的速率旋转，在土层中形成圆柱形的破坏面，测出土的抵抗力矩，从而换算其土的抗剪强度。十字板剪切试验可用于原位测定饱和软粘土(φb=0)的不排水抗剪强度和估算软粘土 的灵敏度。试验深度一般不超过30m。为测定软粘土不排水抗剪强度随深度的变化，十字板剪切试验的布置，对均质土试验点竖向间距可取1m，对非均质或夹薄层粉细砂的软粘性土，宜先作静力触探，结合土层变化，选择软粘土进行试验。 一、试验仪器和设备 目前我国使用的十字板有机械式和电测式两种。机械十字板每作一次剪切试验要清孔，费工费时，工效较低；电测十字板克服了机械式十字板的缺点，工效高，测试精度较高。 机械式十字板力的传递和计量均依靠机械的能力，需配备钻孔设备，成孔后下放十字板进行试验。 电测式十字板是用传感器将土抗剪破坏时力矩大小转变成电信号，并用仪器量测出来，常用的为轻便式十字板、静力触探两用，不用钻孔设备。试验时直接将十字板头以静力压入土层中，测试完后，再将十字板压入下一层上继续试验，实现连续贯入，可比机械式十字板测试效率提高5倍以上。见图4﹣12。 试验仪器主要由下列四部分组成： 1.测力装置。开口钢环式测力装置。2.十字板头。国内外多采用矩形十字板头，径高比为1:2的标准型。板厚宜为2～3mm。常用的规格有50mm×100mm和75mm×l50mm两种。前者适用于稍硬粘性土。图4﹣13为十字板头。3.轴杆。一般使用的轴杆直径为20mm。4.设备。设备主要有钻机、秒表及百分表等。
二、试验要求及试验要点 （一）试验的—般要求为： 1.钻孔要求平直，不弯曲，应配用Φ33mm和Φ42mm专用十字板试验探杆。 2.钻孔要求垂直。 3.钢环最大允许力矩80kN·m。 4.钢环半年率定一次或每项工程进行前率定。率定时应逐级加荷和卸荷，测记相应的钢环变形。至少重复3次,以3次量表读数的平均值(差值不超过0.005 mm)。 5.十字板板头形状宜为矩形，径高比1:2，板厚宜为2～3mm。 6.十字板头插入钻孔底的深度不应小于钻孔或套管直径的3～5倍 7. 十字板插入至试验深度后，至少应静止2～3min，方可开始试验。 8.扭转剪切速率宜采用(1度～2度)/10s，并应在测得峰值强度后继续测记 1min。 9.在峰值强度或稳定值测试完后，顺扭转方向连续转动6圈后，测定重塑土的不排水抗剪强度。 10.对开口钢环十字板剪切仪，应修正轴杆与土间的摩阻力的影响 (二)试验要点 这里主要介绍机械式十字板剪力仪试验要点，电测式十字板剪力仪试验要点可参考以下内容及有关规范。 1.在试验地点，用回转钻机开孔(不宜用击入法)，下套管至预定试验深度以上3～5倍套管直径处。 2.用螺旋钻或提土器清孔，在钻孔内虚土不宜超过15cm。在软土钻进时，应在
十字板剪切实验
高等土力学22页 将十字钢板插入土中，施加扭矩达到最大值T max 时，十字板在土中被扭动（如高土图1-29），通过那个扭矩来计算土的抗剪强度，关于野外实验，板高与外径之比一样为H/D=2。关于各向同性的土： max f 3 T 6= 7πD 事实上，现场土常常是各向异性的，关于正常固结土，水平面上的抗剪强度一样大于垂直面上的抗剪强度。用上述公式计算的τf 一样偏大，常通过修正后利用。 适用于软塑到硬塑状态的粘土，关于饱和软粘土，它测得的抗剪强度相当于不排水抗剪强度c u 。 十字板剪切实验是在钻孔中进行的，其目的是测定饱水软粘土的抗剪强度。 十字板剪切试验适用条件： （1）沿海软土分布地区但不会有砂层、砾石、贝壳等成分的软粘土。 （2）会有粉砂夹层者，其测定结果往往偏大。 可以获得的物理力学性质参数 软土的不排水抗剪强度（Cu ）； 计算重塑土不排水抗剪强（Cu`），绘制抗剪强度随实验深度的转变曲线； 计算出的灵敏度（S ），估量地基允许承载力[R]及确信软土路堤的临界高度或极限高度和变形模量（E0）。 要紧实验目的 1.测求饱和粘性土的不排水 抗剪强度和灵敏度； 不排水抗剪强度峰 2.估算地基土承载力和单桩 十字板剪 值cu(kPa)和残余值 承载力； 3.切实验 c’u(kPa) 3 计算边坡稳固性； 4.判定软粘性土的应力历史 。 注意事项： 1实验进程中，插入不同深度、十字板插入深度不该小于钻孔或套管直径的3-5倍；孔间距大于米。 2、十字板插入土后应停留2-3分钟，太短或太长会使强度减小或增大。 3、剪切速度一样为1°-2°/10秒，过快（粘滞性）过慢（固结）会使强度增加。一样3-10分钟会显现峰值后应继续剪切1分钟。 4、测出峰值后应快速转动6周，测重塑土的不排水抗剪强度。 5、十字板的规格：板高/板宽=2，刃角60°，面积比=13%-14%（越小越好）。 6、由于圆柱侧面和顶面达到剪切破坏不是同时的，因此强度并非是真正的峰值，是一种平均抗剪强度
十字板剪切试验在珠三角深厚软土基坑工程中的应用
十字板剪切试验在珠三角深厚软土基坑工程中的应用 朱思军;杨光华;陈富强;张玉成 【摘要】由于淤泥的结构性较强，被扰动后其强度会大幅下降，故通过常规的室内试验得到的淤泥的强度参数一般都偏低，往往导致基坑支护过于保守，该文尝试采用闫澍旺等人提出的根据十字板剪切试验测得的峰值抗剪强度，推导出淤泥的强度参数，对基坑支护设计进行优化，这一方法在实际基坑工程中成功运用，说明该方法可行，可供类似工程参考。%Due to the high structure, the strength of silt will substantially reduce when it's being disturbed.So the silt's strength pa-rameter of indoor tests is often lower than the intrinsic one.Thus, resulting in over-conservative design value in foundation pit sup-port.To solve this problem, peak shear strength measured by vane shear test to derivate the strength parameter of the silt which was proposed by YAN Shuwang and etc.It is successfully used in practical foundation pit engineering show that this way is feasible.This provides reference for similar engineering. 【期刊名称】《广东水利水电》 【年(卷),期】2016(000)006 【总页数】6页(P28-33) 【关键词】十字板;深厚软土;基坑 【作者】朱思军;杨光华;陈富强;张玉成
十字板剪切试验
十字板剪切试验 引言 十字板剪切试验是一种常用的力学测试方法，用于评估材料的剪切强度和剪切模量。该试验通常在材料力学性能测试中广泛应用，包括金属、塑料、木材等各种材料。本文将介绍十字板剪切试验的基本原理、试验设备和操作步骤，并解读试验结果的意义。 基本原理 十字板剪切试验是通过施加垂直于十字板上方的剪切力来测试材料的强度和刚度。该试验基于以下原理： - 剪切力的作用：垂直于十字板剪切面的剪切力会导致材料在剪切面上发生相对滑移； - 应变测量：在施加剪切力的过程中，可以通过对试样两侧的位移进行测量，计算得出剪应变； - 剪切强度和剪切模量：剪切强度表示材料在剪切应力下发生破坏的能力，剪切模量表示材料在剪切力下的刚度。
试验设备 进行十字板剪切试验所需的主要设备包括：1. 十字板样品：可以是金属、塑料或其他材料制成的标准样品，形状为正方形； 2. 剪切试验机：根据要求选择合适的试验机，具备可靠的控制系统和数据采集功能； 3. 测试夹具：用于固定十字板样品并 施加剪切力。 操作步骤 进行十字板剪切试验的操作步骤如下： 1. 准备样品：选择 合适的十字板样品，确保其尺寸符合规定要求，清洁样品表面以去除杂质； 2. 安装样品：将样品固定在剪切试验机的测试 夹具中，确保样品位于剪切平面上； 3. 设置试验参数：根据 试验要求，设置剪切速度、加载方式和采样频率等试验参数； 4. 施加剪切力：启动试验机，逐渐施加剪切力，记录加载过程中试样的变形情况； 5. 停止试验：当试样发生破坏或达到一 定的变形时，停止加载，并记录下此时的剪切力； 6. 数据处理：根据采集的数据计算剪应变、剪切强度和剪切模量等试验结果。
十字板剪切试验的综合应用
十字板剪切试验的综合应用 1 前言 十字板剪切试验是适用于测定饱和软粘土的不排水抗剪强度及灵敏度等参数的测试试验，试验时将十字板头插入土中，以一定速率对板头施加扭力，直到将土剪损，测出十字板旋转时所形成的圆柱体表面处的抵抗力矩，从而换算出土的抗剪强度，其数值相当于在天然状态下的不固结不排水土的抗剪强度。目前使用的十字板剪切试验设备可分为微型十字板仪和十字板试验仪，前者用于对野外所取的土样进行试验，后者用于在原位进行试验。原位测试的十字板剪切仪分电测式十字板剪切仪和机械式十字板剪切仪。 无论是微型十字板剪切仪，还是电测式十字板剪切仪和机械式十字板剪切仪，其使用条件和适用范围都有各自的局限性，尤其是水运工程的岩土工程勘察，在水上作业环境下测定饱和软粘土的抗剪强度，是必须的试验，但不是任何时段、任何自然条件都具备原位测试的试验条件。本文结合滨海新区临港工业区三期海域岩土工程勘察实践，通过对微型十字板剪切仪、电测式十字板剪切仪和机械式十字板剪切仪试验结果的综合应用，通过对三种十字板试验结果的分析研究，找其相关关系，基本解决十字板试验受制于自然条件此问题，取得了很好效果。 2 设备及使用条件 在海域进行十字板原位剪切试验时，采用电测式十字板仪时，要求始终保持机座处于水平状态，应有保证试验孔不产生偏斜和探杆不弯曲等措施,探杆弯曲度≤0.05%～ 0.1%,探杆同轴公差小于φ＜1mm [1]，在300kPa水压下恒压1小时后，绝缘电阻应大于300MΩ；采用机械式十字板剪切仪进行试验时，应采取套管与船分离和预防套管自重下沉措施，孔底残土不应大于10 cm。在水上作业环境条件下，满足以上作业条件的自然气象、水文条件很少。由于饱水软粘性土取样困难，且一般具有承载能力低、受压变形大、灵敏性高的结构特点，在取样过程中容易扰动而改变其天然结构，同时在取样、运输、切样及试验的过程中，会受到不同程度的扰动，即使使用长型薄壁取土器，由于饱和软粘性土的高触变性，在开土切样和加压剪切时也容易受到较大的干扰，土体结构也容易受到破坏，导致在应力松弛和再压缩条件下取得的强度指标失真。为此，在风平浪静、水深5m～6m、测点位于水面下深度≤15m 条件下，适用电测式十字板仪进行试验；在风力达4级、浪高达0.5m, 流速较大、测点深度超过水面下15m的条件下，适用机械式十字板剪切仪进行试验；在风力≥4级,浪高≥0.5m,流速大，原位十字板无法进行，可在钻探船船舱中，现场对土样盒中的土样采用微型十字板剪切仪进行十字板剪切试验。