十字板剪切试验详细内容介绍
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：
十字板剪切试验
cu 2M 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；
2．将十字板头、离合器、轴杆与试验钻杆及导杆等逐
节接好下入孔内至十字板与孔底接触。各杆件要直，各 接头必须拧紧．以减少不必要的扭力损耗。
3．用手摇套在导杆上向右转动，使十字板离合齿啮合。
再将十字板徐徐压入土中至预定试验深度，并静置2～ 3min。
4．装好底座和加力、测力装置，以约1°／10 s速度旋转
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。
第四节 试验资料整理及 影响因素分析
土的总作用力p’f值。
6．拔下控制轴杆与十字板头连接的特制键，将十字板 轴杆向上提3～5cm，使连接轴杆与十字板头的离合器处 于离开状态，然后仍按步骤4可测得轴杆与土间的摩擦 力和仪器机械阻力值f。 则试验深度处原状土不排水抗剪强度为：
cu k p f f
重型土不排水抗剪强度(或称残余强度)为：
转盘，每转1°，测记钢环变形读数一次．直至读数不再 增大或开始减小时．即表示土体己被剪损。此时，施于钢 环的作用力(以钢环变形值乘以钢环变形系数算得)就是把 原状土剪损的总作用力pf值。 5．拔下连接导杆与测力装置的持制键，套上摇把，按顺 时针方向连续转动导杆、轴杆和十字板头6转．使土完全 扰动，再按步骤4以同样的剪切速度进行试验，可得重塑
十字板剪切试验方案
十字板剪切试验方案
一、试验目的
十字板剪切试验是为了测定土壤的抗剪强度，评估土壤在承受剪切力作用下的稳定性。
这对于地基设计、边坡稳定分析以及土壤加固等领域具有重要的意义。
二、试验原理
十字板剪切试验基于库仑定理，即剪切力与剪切位移之间的关系。
试验时，将十字板插入土壤中，施加垂直荷载，使十字板与土壤产生相对运动，从而使土壤发生剪切变形。
在试验过程中，测量剪切力和位移数据，计算出土壤的抗剪强度参数。
三、试验设备
1.十字板：通常为钢板制成，形状如十字，插入土壤中以产生剪切力。
2.千斤顶：用于施加垂直荷载，使十字板插入或拔出土壤。
3.位移计：测量十字板的剪切位移。
4.加载装置：包括压力传感器和测力计，用于测量施加在十字板上的力。
5.稳压电源及控制单元：用于提供电源和控制加载速率。
四、试验步骤
1.选择试验场地，清理表面杂物，平整地面。
2.将十字板插入土壤中，确保其稳定不动。
3.将千斤顶置于十字板上方，通过压力传感器和测力计测量施加
的垂直荷载。
4.启动稳压电源及控制单元，以恒定的速率增加垂直荷载，使十字板发生剪切位移。
5.记录试验过程中的剪切力和位移数据。
6.试验结束后，将十字板拔出，清理现场。
7.根据记录的数据，计算土壤的抗剪强度参数。
五、注意事项
1.在试验过程中，应确保十字板垂直，避免倾斜或晃动。
2.施加垂直荷载时应保持匀速，避免突然加速或减速。
3.在试验过程中，应注意观察土体的变形情况，如发现异常应立即停止试验。
十字板剪切试验
十字板剪切试验简介十字板剪切试验是一种常用的材料试验方法，主要用于评估材料的剪切性能。
该试验通过施加剪切力，在材料断裂前后测量其剪切应变和剪切应力，从而得出材料的剪切模量、极限剪切强度等参数。
本文将介绍十字板剪切试验的原理、实施步骤和数据分析方法。
原理十字板剪切试验使用一种称为十字板（shear test fixture）的装置来施加剪切力。
该装置通常包括一对夹具，材料被夹在夹具之间，施加的力使材料发生剪切变形。
通过在剪切试验中测量应变和应力，可以推导出材料的力学性能。
实施步骤1.样品准备：首先，准备试样，根据需要的尺寸和形状进行切割或制备。
2.安装样品：将试样夹在十字板装置的夹具之间，确保夹具均匀施加力。
3.施加力：通过机械装置或手动操作，在试样上施加剪切力，并同时记录施加的力大小。
4.测量应变和应力：使用应变计等传感器测量试样的应变，同时测量力的大小以计算应力。
5.记录数据：在试验过程中，要定期记录应变、应力和时间，以便后续分析。
6.分析数据：使用得到的数据，计算剪切模量、极限剪切强度等参数，评估材料的剪切性能。
数据分析方法在十字板剪切试验中，常用的数据分析方法包括：1.计算剪切模量：通过斜率方法或应变能方法计算材料的剪切模量。
2.确定极限剪切强度：在应力-应变曲线上找到最高点，即可确定材料的极限剪切强度。
3.绘制剪切应力-应变曲线：将应力与应变的关系绘制成曲线，直观展示材料的剪切性能。
结论通过十字板剪切试验，可以全面评估材料的剪切性能，为工程设计和材料选择提供重要参考。
本文介绍了十字板剪切试验的原理、实施步骤和数据分析方法，希望可以帮助读者更加深入了解这一常用的材料试验方法。
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。
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。
第六章十字板剪切试验
§6.2 试验的原理与仪器设备
2.轴杆 一般使用的轴杆直径为20mm。对于机械式十字 板仪，按轴杆与十字板头的连接方式，国内广泛使用 离合式，也有采用套筒式的。
离合式连接方式是利用一离合器装置，使轴杆与 十字板头能离合，以便分别作十字板总剪力试验和轴 杆摩擦校正试验。
套筒式轴杆是在轴杆外套上一个带有弹子盘的可 以自由转动的钢管，使轴杆不与土接触，从而避免了 二者的摩擦力。
十字板剪切试验可用于以下目的： （1）测定原位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。
§6.1 概述
VST主要用于测定饱水软粘土的不排水抗剪强度。 它具有下列优点：
(1) 不用取样，特别是对难以取样的灵敏度高的粘 性土，可以在现场对基本上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。
(2) 野外测试设备轻便，操作容易。 (3) 测试速度较快，效率高，成果整理简单。 其缺点是仅适用于江河湖海的沿岸地带的软土， 适应范围有限，对硬塑粘性土和含有砾石杂物的土不 宜采用，否则会损伤十字板头。
§6.2 试验的原理与 包括十字板头、试验用探杆、贯入 主机和测力与记录装置仪器等。
图中所示为板头侧 面的剪切阻力分布
Cu
Cu
图中所示为在板
头上、下面的剪
切阻力分布。
§6.2 试验的原理与仪器设备
圆柱体侧表面的抵抗矩力为：M1
CuDH
D 2
圆柱体上下底面的抵力抗矩为：M2
2Cu
1 D2
4
2 3
D 2
1 6
CuD3
则有：
M
M1M2
CuDH
十字板剪切试验原理及技术讲义(22页,图文丰富)[详细]
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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。
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
测试重塑土时，用扳手或管钳快速将探杆顺时 针方向旋转6圈，使十字板头周围的土充分扰 动后，立即拧紧钻杆夹具
四、测试数据处理
计算土的抗剪强度 Cu
Cu 10 K Ry
十字板常数K
2
0.00218cm3
D2H 1 D
3H
Cu — 传感器率定系数（kPa）；
— 传感器率定系数（N cm/ 单位读数）;
49.0
40
96
45
89
50
82
134.4 124.6 114.8
35 35
49.0 49.0
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
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：十字板剪切试验是一种常用的材料力学试验方法，通过施加垂直于材料平面的剪切力，研究材料的剪切性能。
十字板剪切试验
2023-11-05
目录
• 试验目的 • 试验原理 • 试验设备与材料 • 试验结果分析 • 试验方法改进和建议 • 相关文献和参考文献
01
试验目的
定义和概念
• 十字板剪切试验是一种用于测定土壤或岩石的抗剪强度指标 的试验方法。其基本原理是通过施加垂直荷载，使试样在十 字板上发生剪切位移，从而测定试样的剪切强度和摩擦系数 等抗剪参数。
使用高精度测量设备
采用高精度的测量设备，如激光测距仪、高精度压力传感器等， 以提高试验数据的精度。
严格控制环境条件
在试验过程中，应严格控制环境条件，如温度、湿度等，以确保 试验结果的准确性。
定期校准设备
对试验设备进行定期校准，确保设备的准确性和稳定性，从而提 高试验数据的精度。
试样制备的改进方法
采用标准化的试样制备方法
结果应用
将试验结果与实际工程设计相结合，为结构设计提供参考，提高结构的稳定 性和安全性。
试验结论和讨论
试验结论
根据试验结果分析，得出十字板剪切试验的结论，总结试验的成功与不足之处。
讨论
对试验结果进行讨论，分析误差来源、影响因素和改进方向，提出进一步完善的 建议。
05
试验方法改进和建议
提高试验精度的措施
加强操作人员的培训
对操作人员进行专业培训，提高其技能和操作水平，降低人为 误差。
采用自动化操作系统
尽可能采用自动化操作系统，以减少人为干扰和误差，提高试 验数据的准确性。
06
相关文献和参考文献
相关文献
文永奎, 赵文杰, 王清洲, 等. 十字板剪切试验在土壤工程中的应用研究. 水利水电科技进展, 2005, 25(3): 39-42.
十字板剪切试验,软黏性土原位测试的方法之一
十字板剪切试验十字板剪切试验（VST）是用插入士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，测定土的不排水剪的抗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（φ≈0）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士的不排水强度试验方法。
一、十字板剪切试验的设备1、十字板剪切试验设备由十字板头、试验用探杆、贯人主机、测力计与记录仪等组成，一般分为以下两种形式：（1）机械式：开口钢环式十字板剪切仪，按轴杆与十字板头的连接方式有离合式和牙嵌式两种。
国内广泛采用离合式，离合式连接方式是利用一离合器装置，使轴杆与十字板头能够离合，以便分别作十字板总剪力试验和轴杆摩擦校正试验。
开口钢环测力装置 十字板头（2）电测式：电阻应变式十字板剪切仪，其十字板头可通过扭力传感器与探杆相连接。
扭力柱的上下端分别与十字板头和轴杆相连接。
扭力柱的外套筒主要用以保护传感器，它的上端丝扣与扭力柱接头用环氧树脂固定，下端呈自由状态，并用润滑防水剂保持它与扭力柱的良好接触。
这样，应用这种装置就可以通过电阻应变传感器直接测读十字板头所受的扭力，而不受轴杆摩擦、钻杆弯曲及坍孔等因素的影响，提高了测试精度。
电测式-十字板头结构示意图1—十字板；2—扭力柱；3—应变片；4—套筒；5—出线孔；2、十字板头的规格十字板头宜采用不锈钢整体制造，且板面粗糙度不大于6.3µm。
对于不同土类应选用不同尺寸的十字板头，在浅部软弱的淤泥、淤泥质黏性士、软黏士中一般选择75mm×150mm的十字板头较为合适，在稍硬士中可用50mm×100mm的十字板头。
十字板头规格表3、贯入主机机械式十字板剪切试验应使用钻机或其他成孔机械预先成孔；电测式十字板采用静力触探贯人主机将十字板头压人指定深度。
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。
试验结果分析根据十字板剪切试验得到的试验结果，可以进行以下分析和评估： 1. 温度和湿度对材料性能的影响：通过对不同环境条件下的试验进行比较，评估温度和湿度对剪切强度和剪切模量的影响； 2. 材料性能的评估：根据试验结果计算剪切强度和剪切模量，评估材料在剪应力下的性能表现； 3. 结构设计的参考：根据试验结果，对材料的使用和结构设计提出建议，以提高材料的剪切性能。
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5
10 15 20 25
10
22 47 74 101
14.0 30.8 65.8
20
25 32 36 35
28.0
35.0
44.8 50.4 49.0 49.0
103.6
141.4 151.2 141.4 134.4
DH 2M
D 2
Cv
6
D C
3
H
Cv C H Cu
D
2
H
D 3
, R - 读数
M 可以通过电测仪表测出 M R
，如下
- 传感器的率定系数
由此 C u 就可确定出来。
FVST 是对压入粘土中的十字板头施加扭矩，使 十字板头以一定速率旋转，在土层中形成圆柱形 的破坏面，测定土剪切破坏时的最大扭矩，即可 得到土的抗剪强度。
30
35 40 45 50
108
101 96 89 82
35
35 35 35
3
49.0
49.0 49.0
124.6
114.8
K 0 . 00218 cm
C u 10 K R e
64 . 11 N cm / 单位读数
十字板剪切试验记剪应力（kPa） 应变仪读数 剪应力（kPa） 14.0 28.0 5 10 20 30.8 35.0 10 22 25 15 47 65.8 32 44.8 50.4 49.0 49.0 3.0 灵敏度 St
第三章 十字板剪切试验
一、定义
十字板剪切试验 (FVST： field vane shear test)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， 然后换算成土的抗剪 强度的一种测试方法。
FVST主要用于测定饱水软粘土的不排水抗剪强 度。它具有下列优点：
(1) 不用取样，特别是对难以取样的灵敏度高的 粘性土，可以在现场对基本上处于天然应力状 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。 (2) 野外测试设备轻便，操作容易。 (3) 测试速度较快，效率高，成果整理简单。
20
25 30 35 40
74
101 108 101 96
103.6
141.4 151.2 141.4 134.4
36
35 35 35 35
49.0
49.0 49.0
St Cu Cu
45
50
89
82
124.6
114.8
35
M
P
（二）现场十字板剪切测试
平整场地，安装机架，并固定 把板头压至测试深度 卡住钻杆，并调零 转动手柄，旋转钻杆，使板头产生扭矩(每10 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。 1. 2. 3. 4.
C u 10 K R y 十字板常数 K 2 D D H 1 3H
2 3
0 . 00218 cm
C u — 传感器率定系数（
kPa ）； N cm / 单位读数） ; 数。
— 传感器率定系数（
R y — 原状土剪损时表最大读
表格
计算重塑土的抗剪强度Cu′
q p 9C u h q f C u ( 软粘土 1；超固结粘土
0 .5 )
求软粘土灵敏度 野外十字板剪切实验是确定软粘土灵敏度的最 可靠的方法
Cu St Cu
其它 如确定地基土的强度
十字板剪切试验记录表
原状土 重塑土 转角 灵敏度 St （度） 应变仪读数 剪应力（kPa） 应变仪读数 剪应力（kPa） 5 10 15 20 25 10 22 47 74 101 14.0 30.8 65.8 20 25 32 36 35
C u ( 实用值
)
C u ( 实测值
)
六、结果的应用
估算地基容许承载力 对于内摩擦角为零的饱和软粘土，可以用下式 估算地基容许承载力[R] [R]=2Cu+h 式中： —基础底面以上土的容重； h—基础埋深。 预估单桩承载力 在饱和软粘土中，单桩的极限端阻力qp和极限 侧摩阻力qf可由下式计算
D 2 D 3
Cv C
4
D
3
2
12
H
D C
3
H
12
3
D
3
D1 C
H
D , H 为板头的直径和高度。 D 1为和十字板头接触处轴 M M 1 M
2
杆的直径 ( D 1 D ) D 2 Cv
M
3
DH
6
D C
3
H
M M 1 M
2
M
3
C 10 K R e
' u
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 土的各向异性 1）在板头范围内，土的非均一性 2）天然土层的抗剪强度的非等向性
十字板头的规格 指十字板头的形状、板厚及轴杆直径 板厚及轴杆直径越大，板头插入土中对土的 扰动越大，抗剪强度越小 75mm×150mm，厚3mm，轴径16mm 50mm×100mm，厚2mm，轴径13mm 排水条件 测定的结果为土的不排水抗剪强度（=0时 的C值），但实际测试中，已有部分排水， 所测Cu值偏大，应修正 其它
三、测试设备
1. 2. 3. 4. 5. 6. 压入主机 十字板头 扭力传感器 量测扭力的仪表 施加扭力装置 其它（探杆等）
四、测试步骤
（一）扭力传感器率定
将板头与传感器连接， 拧紧后，把板头插入率 定仪的规定座内； 逐级施加扭矩，并记录 仪表的读数，直到传感 器的最大容许扭矩； 绘制扭矩与读数的关系 曲线，确定传感器的率 定系数。
其缺点是仅适用于江河湖海的沿岸地带的软土， 适应范围有限，对硬塑粘性土和含有砾石杂物 的土不宜采用，否则会损伤十字板头。
二、测试原理
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。
圆柱体侧面的抗扭矩为 圆柱体底面的抗扭矩为 顶面的抗扭矩为： M
： M 1 DH ：M 2
103.6
141.4 151.2 141.4 134.4
30
35 40 45 50
108
101 96 89 82
35
35 35 35
3
124.6
114.8
K 0 . 00218 cm
C u 10 K R y
64 . 11 N cm / 单位读数
十字板剪切试验记录表
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。 测试重塑土时，用扳手或管钳快速将探杆顺时 针方向旋转6圈，使十字板头周围的土充分扰 动后，立即拧紧钻杆夹具
四、测试数据处理
计算土的抗剪强度 Cu