十字板剪切试验详细内容介绍

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
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。
转角 （度） 原状土 应变仪读数 剪应力（kPa） 应变仪读数 重塑土 剪应力（kPa） 灵敏度 St
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
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
十字板剪切试验记录表
原状土 重塑土 转角 （度） 应变仪读数 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

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.
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
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
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。
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
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
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 Βιβλιοθήκη Baidu 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
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。
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′
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
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
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