第3页十字板剪切试验记录表格
岩土工程测试第六章十字板剪切试验
对于自钻式电测十字板剪切仪．可以采用静力触探的贯入 机具将十字板头压入到试验深度，则不存在下套管和钻孔护 壁问题。 电测式十字板剪切仪在进行重塑土剪切试验时也存在问题。 按《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）的技术要求， 在原状土峰值强度测试完毕后，应连续转动6圈，使十字板 头周围土体充分扰动。但由于电测法中电缆的存在，当探杆、 扭力柱与十字板头一起连续转动时，电缆的缠绕，甚至接头 处被扭断，使该项技术要求难以很好地执行。
五、十字板剪切试验的应用
测定原位应力条件下软粘土的不排水抗剪强度；
评定软粘性土的灵敏度； 计算地基的承载力； 判断软粘土的固结历史。
第二节 试验的原理与仪器设备
一、试验基本原理 十字板剪切试验的原理表述： 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
侧表面的抵抗力矩M1和圆柱上下面
的抵抗力矩M2两部分组成。即M＝ M1十M2。其中：
D
H
D 1 M 1 cuDH cuD 2 H 2 2
1 2 D 1 2 M 2 2cu πD cu πD 3 4 3 2 6
1 D M M 1 M 2 cuD 2 H 2 3
2M cu 则 2 D D ( H ) 3 式中，cu—— 十字板抗剪强度； D—— 十字板头直径； H—— 十字板头高度。
（1）普通十字板仪 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：
M ( p f f )R
pf——剪损土体的总作用力； f——轴杆与土体间的摩擦力和仪器机械阻力，试验时通 过使十字板仪与轴杆脱离进行测定； R——施力转盘半径。 将上式代入cu表达式，得：
10-十字板剪切试验成果图
23.9 000
淤泥质粉
中粗砂④
24.00 25.00
试验人：
检查：
十字板剪切试验成果图
仪器型号 测试孔号 孔口标高
层底 层底 深度 标高 (m) (m)
As—1
ZK6 2.81
十字板规格 75mm*15 01m29m.00m
十字板常数 -3
率 定测 试
试验方法 0.167958kPa
原状土十字板剪切强度（kPa)
10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00
12.50 14.20 4.10 3.76 13.50 15.40 5.30 3.06 14.50 16.20 5.70 3.18 15.50 18.10 4.90 3.53 16.50 17.30 4.30 3.98 17.50 17.10 4.80 3.29
5
10
15
20
25
30
35
测试 深度 (m)
原状 重塑 土强 土强 度度
(kPa) (kPa)
灵 敏 度
1.00
4.50 18.50 7.06 2.62
2.00
3.00 3.70 000 素填土①
4.00
5.00
5.50 17.20 6.72 2.56 6.50 17.80 6.50 2.74 7.50 16.50 5.70 2.89
6.00
8.50 16.00 5.40 2.96
7.00
9.50 15.50 4.20 3.69
8.00
10.3 000
淤泥质粉
9.00 10.00
13.50 11.20 3.20 3.50
12.8 000
岩土工程测试第五章十字板剪切试验
三、评价地基土的原位状态
1、估算地基土的液性指数
Johnson（1988）对大量试验结果进行了统计，得到
如下经验关系式：
cu
v
0.171 0.235I L
式中，cu——原状土的十字板抗剪强度；
σ’v——土中竖向有效应力。
2、评价地基土的应力历史 （1）利用十字板不排水抗剪强度与深度的关系曲线， 可判断土的固结应力历史。如图所示。
电测式十字板剪切仪与钢环式的主要区别在于，其测 力设备不用钢环，而是在十字板头上方连接贴有电阻应变 片的受扭力柱的传感器。在地面上用电子仪器直接测十字 扳头的剪切扭力，可不必进行探杆及轴杆的摩擦校正。因 此，电测式十字板剪切仪操作简单、试验成果比较稳定， 因而应用广泛。
第三节 试验方法及技术要求
二、估算单桩极限承载力
按美国石油协会(1980)相关规程，桩侧极限摩阻力pf， 可按下式估计：
pf＝αcu
式中α为折减系数．根据下列条件取值： 当cu＜=25kPa时，α＝1.0； 当cu>=75kPa时，α＝0.5； 当25kPa<cu＜75kPa时，α在0.5~1.0之间线性插值。
桩端极限端承力pb近似取为：pb＝9cu 根据这两式，可估算单桩的极限承载力。
二、十字板剪切试验的发展
此项技术最初由瑞典人在1919年提出来的，到40
年代有巨大进展。其间，英国Skempton等人结合φ=0 原理（φ=0 theory）的概念及应用上作了很大贡献。
此后，在世界范围内获得广泛应用。
在我国，50年代由南京水利科学院引进，并在沿 海诸省及多条河流的冲积平原软粘土地区得到广泛应 用。历时十余年的工作奠定了在我国的应用基础。此 后，我国很多单位在设备的改进和应用实验方面做了 大量工作。
4.4 十字板剪切试验
28.0
25
35.0
32
44.8
36
50.4
35
49.0
35
49.0
35
49.0
35
49.0
35
49.0
灵敏度 St
3.0
St
Cu Cu
绘制抗剪强度与转角的关系曲线
绘制抗剪强度与深度的 关系曲线
5.试验成果应用
一、评定软土地基承载力 承载力的计算主要取决于土的不排水抗剪强度。如
中国建筑科学研究院的经验：
二、十字板剪切试验的分类
（1）根据十字板仪的不同，十字板剪切试验可分为普通十字板和电测 十字板； （2）根据贯入方式的不同，又可分为预钻孔十字板剪切试验和自钻式 十字板剪切试验。 （3）从技术发展和使用方便的角度，自钻式电测十字板仪具有明显的 优势。
三、优缺点及适用性
适用土性：被沿海软土地区广泛使用，适用于均质饱和软粘土。 优点：（1）不用取样，特别是对难以取样的灵敏度高的粘性土， 处于天然应力状态下的土层进行扭剪。所求软土抗剪强度指标比 其他方法都可靠；
粘土中，选择75mm×150mm的十字板头较为合适，在稍硬土中，可用 50mm×100mm的十字板头。 ➢ 钻孔十字板剪切试验时，十字板头插入孔底以下的深度不应小于 3～5倍钻孔直径，以保证十字板能在未扰动土中进行剪切试验。一般， 在同一孔内进行不同深度点的剪切试验时，试验间距不小于0.75～ 1.0m。
65.8
32
44.8
20
74
103.6
36
50.4
25
101
141.4
35
49.0
30
108
151.2
35
第三章6 十字板剪切试验(岩土测试技术)资料
R y — 原状土剪损时表最大读数。
表格
计算重塑土的抗剪强度Cu/
Cu 10 K Re
表格
R e — 重塑土剪坏时表的读数
计算土的灵敏度St
St
Cu Cu
表格
绘制抗剪强度与转角的关系曲线
绘制抗剪强度与深 度的关系曲线
五、测试精度影响因素
十字板头的旋转速率 1）剪切（旋转）速率越大，抗剪强度越大， 应规定一个统一的旋转速率（1°/10s） 2）对一般粘性土，最大的抗剪强度出现在 20-30之间，所用时间为3-5min，属不排水 抗剪强度
转角
原状土
重塑土
灵敏度
（度） 应变仪读数 剪应力（kPa） 应变仪读数 剪应力（kPa） St
5
10
14.0
20
10
22
30.8
25
15
47
65.8
32
20
74
103.6
36
25
101
141.4
35
30
108
151.2
35
35
101
141.4
35
40
96
134.4
35
45
89
124.6
35
50
82
114.8
秒使摇柄转动一圈，每转动一圈测记应变读 数一次。 ) 5. 测量扭矩直至峰值出现 6. 松动钻杆 7. 完全扰动测试土体，重复2-5测量扰动土的剪 切强度。
注意事项：
应先将电缆穿过施加扭力装置的中心孔，然后 再穿入探杆；
在扭剪前，应读取初始读数或将仪器调零；
匀速转动手摇柄，摇柄每转一圈，十字板头旋 转一度。
1. 压入主机 2. 十字板头 3. 扭力传感器 4. 量测扭力的仪表 5. 施加扭力装置 6. 其它（探杆等）
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），通过这个扭矩来计算土的抗剪强度，对于野外试验，板高与外径之比一般为H/D=2。
对于各向同性的土：maxf 3T 6=7πD实际上，现场土常常是各向异性的，对于正常固结土，水平面上的抗剪强度一般大于垂直面上的抗剪强度。
用上述公式计算的τf 一般偏大，常经过修正后使用。
适用于软塑到硬塑状态的粘土，对于饱和软粘土，它测得的抗剪强度相当于不排水抗剪强度c u 。
十字板剪切试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。
十字板剪切试验工程适用条件：（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`），绘制抗剪强度随试验深度的变化曲线；计算出的灵敏度（S ），估计地基容许承载力[R]及确定软土路堤的临界高度或极限高度和变形模量（E0）。
主要试验目的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.切试验 c’u(kPa) 3 计算边坡稳定性；4.判断软粘性土的应力历史 。
注意事项：1试验过程中，插入不同深度、十字板插入深度不应小于钻孔或套管直径的3-5倍；孔间距大于0.75-1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、剪切速度一般为1°-2°/10秒，过快（粘滞性）过慢（固结）会使强度增加。
一般3-10分钟会出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，因此强度并不是真正的峰值，是一种平均抗剪强度实验3：十字板剪切试验这是一种原位测试土抗剪强度的方法。
十字板剪切试验报告
十字板剪切试验１、１试验得目得及意义（１)测定原应力条件下软粘性土得不排水抗剪强度；(2)评定软粘性土得灵敏度；（3)计算地基得承载力；（4)判断软粘性土得固结历史。
1、2试验得适用范围原位测定饱水软粘土得抗剪强度，所测得得抗剪强度值,相当于试验深度处于天然土层,在原位压力下固结得不排水抗剪强度。
１、３试验得仪器设备本次实验采用得就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:使用得轴杆直径为20mm，轴杆与十字板头连接得采用离合器装置,使轴杆与十字板头能够离合，以便分别作十字板总剪应力试验与轴杆摩擦校正试验。
(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得原理，即在钻孔某深度得软粘土中插入规定形状与尺寸得十字板头，施加扭转力矩，将土体剪切破坏,测定土体抵抗扭损得最大力矩,通过换算得到土体不排水抗剪强度值(假定）。
十字板头旋转过程中假定在土体产生一个高度为（十字板头得高度）、直径为（十字板头得直径）得圆柱状剪损面，并假定该剪损面得侧面与上、下底面上每一点土得抗剪强度都相等。
在剪损过程中土体产生得最大抵抗力矩由圆柱侧表面得抵抗力矩与圆柱上、下底面得抵抗力矩两部分组成,即.其中：式中对于普通十字板仪,上式中得值应等于试验测得得总力矩减去轴杆与土体间得摩擦力矩与仪器机械摩阻力矩，即式中杆脱离进行测定；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代入得：上式右端第一个因子,对一定规格(与均为十字板几何尺寸）得十字板仪为一常数，称为十字板常数即则有即为十字板剪切试验换算土得抗剪强度得计算公式。
1、5执行技术标准根据《岩土工程勘察规范》（GB５0021—2０0９)，十字板剪切试验应满足以下主要技术要求:(1）钻孔十字板剪切试验时，十字板头插入孔底以下得深度不应小于3—5倍钻孔直径,以保证十字板头能在未扰动土中进行剪切试验.(2)十字板头插入土中试验深度后，应至少静止２-3分钟,方可开始剪切试验。
十字板剪其试验PPT学习教案
十 5
字 章
板 十
剪 字
切 板
试 剪
验 切
试
验
图中所示为板头侧面的剪切阻力分布
Cv
CH
图中所示为在板头上、下面的剪切阻 力分布 。
喉
升
疹 毕
围 听
钮 揽
骤 丈
好 汛
亢 柒
奖 祝
第6页/共40页
耳 鼓 哨 滑 蝇 受 捶 凶 曼 稻 顺 忘 亥 凶 删 峨
狸 院
腻 北
碴 君
幕 丝
偏 每
滤 鸡
监 箭
憋 豌
杜
苛
覆 蜘
敛 将
兰 谭
斟 稗
织 耗
柱 分
杨 玄
第13页/共40页
衔 二 炙 尸 裸 钙 柱 士 莉 氟 权 瞩 炸 湃 蝇 岿
弊 污
滴 忌
涨 最
铣 懦
施 逛
迸 忱
泊 汤
呛 椅
诫 址
惧 赃
以 菠
胶 服
缓 僳
现 悠
抢 淀
抉 [
杨 指
第 南
5]
章 第
十 5
字 章
板 十
剪 字
切 板
试 剪
验 实
第 在
5验
章 第
Jackson(1969)提出，对计算抗剪 强度Cu的公式进行修正，表示 为:
叁
律
且 烧
古 瞅
之 配
窝 鹤
氢 崩
棒 蔼
娩 父
第16页/共40页
郊 里 浅 彭 耶 哲 送 紧 潮 贸 僧 芽 讨 趴 勿 内
梗 云
杖 谤
微 乓
迪 彩
杂 奄
仗 搬
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：21DDH c M u ⨯=π32261232412D c D D c M u u ππ=⨯⨯⨯=)3(2161223H DD 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Rf 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 Mc u +=322π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 Rc f u -+=π)3(22H DD Rk +=π则有)(f p k c fu -=即为十字板剪切试验换算土的抗剪强度的计算公式。