土的剪切试验

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 和黏聚力c。
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二、试验方法与适用范围






1、试验方法 快剪试验：在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平 剪应力。 固结快剪试验：在试样上施加垂直压力，待试样排水固结 稳定后，快速施加水平剪应力。 慢剪试验：在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程 中，均使试样排水固结。 2、适用范围： 适用于测定细粒土的抗剪强度指标c和及土颗粒的粒径小 于2mm的砂土的抗剪强度指标。渗透系数k大于10-6cm/s的 土不宜作快剪试验。
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（3）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，一个垂直压力要大于p，其他垂 直压力均小于p。但垂直压力的各级差值要大致相 等。也可以取垂直压力分别为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。 （4）如系饱和试样，则在施加垂直压力5min后， 往剪切盒水槽内注满水；如系非饱和试样，仅在 活塞周围包以湿棉花，以防止水分蒸发。 （5）在试样上施加规定的垂直压力后，测记垂 直变形读数。当每小时垂直变形读数变化不超过 0.005mm,认为以达到固结稳定。
项目4
土的剪切试验
1
土的抗剪强度
（三）土的抗剪强度的基本规律——库仑定律

1、库仑定律
f
砂土
1776年，库仑根据砂土剪切试验 库仑定律ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ土的抗剪强
度是剪切面上的法向总应 力 的线性函数
f

后来，根据粘性土剪切试验
f tan
f tan c

c
粘土
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一、试验目的
数据处理
破坏时所对应的n值一 定是n的倍数吗？ 不一定！
100
1.625 n 试 验 数 据 整 理 4 8 12 R 15 24 29 τ 8.1 13.0 15.7
垂直压力P
量力环系数C
200
1.625
300
1.625 τ
△L
0.65 1.36 2.11
n 4 8 12
R 24 32 36
△L
n 4 8
12

试验演示
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滚珠
14
底座-下盒
15
上盒
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对准上下盒，插入固定销钉
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在下盒内放洁净透水板和滤纸
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将土样轻轻压入环刀内,并整理将其切平
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对准剪切盒口放入环刀（刃口向上）
20
在试样上放滤纸
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在滤纸上放透水板
22
在透水板上放传压盖
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将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀
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0 100 200 300
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垂直压力P(kPa)
τ-△L曲线图
固定测力计
最好长点
25
固定测力计
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移动传动装臵（转动手轮），使上盒前端钢珠刚好与测力计接触
紧：逆时针旋转 松：顺时针旋转
上盒与测力计接触处
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移动传动装臵（转动手轮），使上盒前端钢珠刚好与测力计接触
最好长点 最好短点
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移动传动装臵（转动手轮），使上盒前端钢珠刚好与测力计接触
不太好！ 最好短点
τf1=18.9 τf2=22.2 τf3=25.5
力
τ(kPa) 10 5
0
1
2
3
4
5
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剪切位移△L(mm)
τ-△L曲线图
数据处理
τf1=18.9
抗 剪 强 度 τf(kPa) 30 25 τf3 τf2 20 τf1 15
P1=100
τf1=22.2
φ
P2=200
τf1=25.5
10
5 C
P3=300
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18.9
4.25

τ：逐渐增大↑
R：逐渐增大↑
CR 10 A0
A0 30cm 2 L 0.2n 0.01R C - 测力计率定系数 ( N / 0.01mm) R - 测力计读数（ 0.01mm)
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数据处理
误差分析： 取土样时不均匀; 试件的含水率、击实能量相差太大； 试验条件的影响等 剪 切 应 30 25 τf3 τf2 20 τf1 15 ③:300kPa ②:200kPa ①:100kPa
如何读数？（与指针旋转方向一致的数字） 指针顺时针旋转，因此读黑色数字！
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剪损的标准的判别
①当测力计的读数达到稳定，或有明显后退表示试样剪 损； ②一般宜剪切至剪切变形达到4mm； ③若测力计的读数继续增加，则剪切变形达到6mm为止。
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环刀号 环刀质量（g） 湿土+干土质量(g） 质量密度(g/cm3) 含水率（%）
10
（6）试样达到固结稳定后，拔去固定销， 开动秒表，以0.8mm/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。如果量力环中量表指针不再 前进或有显著后退，表示试样已剪坏。但 一般宜剪至剪切变形达到4mm。如果量力 环中量表指针继续前进，则剪切变形应达 到6mm为止。 （7）剪切结束后，吸去剪切盒中积水，倒 转手轮，尽快移去垂直压力、框架、钢珠、 加压盖板等。取出试样，测定剪切面附近 11 的含水率。
R 30 38 44
τ 16.3 20.6 23.5
△L
0.50 1.22 1.96
13.0 0.56 17.3 1.28
19.5 2.04 12
16
20
30
33
16.3
17.9
2.9
3.67
16
20
39
41
21.1 2.81 16
22.2 3.59 19
45
47
24.4
25.5
2.75
3.33
23
29
安装加压框架
安装前是否加吊盘？ 否
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施加垂直压力
如何施加荷载？（做三次试验） 第一个试件：一个砝码（100kp) 第二个试件：两个砝码（200kp) 第三个试件：三个砝码（300kp)
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拔去固定销钉
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调整测力计读数为零
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立即以0.8mm/min的剪切速度进行剪切（每分钟4-6转的均匀 速度旋转手轮），使试样在3-5min剪损。


（1）试样制备：从原状土样中切取原状土试样或 制备给定干密度和含水率的扰动土试样。按规范规 定，测定试样的密度及含水率。对于扰动土样需要 饱和时，按规范规定的方法进行抽气饱和 （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。调整测力 计读数为零。依次加上加压盖板、钢珠、加压框架， 安装垂直位移计，测记起始读数。

直剪试验优缺点
优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于 操作 缺点：
①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况， 不一定是土样的最薄弱面。 ②试验中不能严格控制排水条件，对透水性强的土尤为突 出，不能量测土样的孔隙水压力。 ③上下盒的错动，剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪 切面上的剪应力分布不均匀。
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三、土的剪切试验方法

直接剪切试验 1 1、试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）
应变控制式直剪仪：剪切盒、垂直加压框架、测力计、推 动机构等； 位移计（百分表）：量程5~10mm,分度值 0.01mm； 天平、环刀、削土刀、饱和器、秒表、滤纸、 直尺等。111
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2、操作步骤（黏性土）