岩土力学剪切实验
第10章现场剪切试验
• 为防止制备过程中，因吸(浸)水、应力松驰 或扰动而导致试体膨胀，可采用以下方法: • 1)切断地下水来源; • 2)用水泥砂浆抹试体顶面，而后在其上 施加一定的垂直荷载。 • 为避免在安装垂直、水平(剪切)加载系统 和试验过程中损坏试体，可在试体上浇注 钢筋混凝土保护罩，其底部应处在预定的 剪切面以上。
• (3)施加剪切荷载(剪力) • 直剪试验是一组试体在不同垂直压应力作用下 进行剪切的试验。试验前，应预估最大剪力作为 试验的依据。剪切荷载位于剪切缝中心(平推法) 或作用于剪切面中心(斜推法)。 • 1)平推法和斜推法剪切情况 • 平推法，用极限平衡状态的库仑(Coulomb)公式， 预估最大剪力。
2. 岩体现场三轴试验
• 2.1 试验原理和目的 • 岩体现场三轴试验是，试体在三个互相垂直(正 交)的压应力亦即垂直向压应力和两个侧向压应力 作用下，测定其强度和变形性质的试验。分为常 规(等侧压)三轴试验和真三轴试验。 • 岩体现场三轴试验的目的是为工程(建筑物地基、 地下洞室和岩质边坡)设计提供参数，并为研究岩 石力学性质和破坏机理提供资料。
• 直剪试验过程中，如遇调整或更换量表、 液压千斤顶(或液压钢枕)补压、发现混凝土 或试体松动掉块、出现裂缝或破裂声等现 象，应随时记录，供成果整理时查考。 • (4)试验结束 • 直剪试验结束后，依次将剪切和垂直荷载 退为零，拆除测量仪表、支架、剪切和垂 直加载设备，而后按相关要求进行试体和 剪切面描述。
•
2.4 试验程序
• 2)垂直加载系统设备安装 • 首先清除试体顶面岩屑，而后用水泥砂浆将其 抹平。待砂浆初凝后，在其上涂薄层润滑剂(如黄 油等)，以减少垫板与试体面之间的摩阻力。而后 在其上依次安装垫块、液压千斤顶(或液压钢枕)、 传.力柱等，最后用混凝土(或水泥砂浆)填塞顶部， 使垂直加载系统与洞顶围岩紧密结合。试验如在 露天(或基坑内)进行，在垂直加载系统上应设置 反力框架。应使垂直加载系统作用力的合力作用 于试体顶面中心。 • 3)位移量表安装位移测量系统由支座、接杆、量 表和标头组成。
岩石剪切试验报告
岩石剪切试验报告
（1）试验名称：岩石剪切实验。
（2）试验目的：通过直剪实验来测定岩石的抗剪强度，并根据摩尔理论，求得抗剪强度参数：内摩擦角Ψ和粘聚力C，对我们正确认识岩石的性质有着重要意义。
（3）试验原理:对五个试件施加不同法向荷载，用平推法施加法相剪切力，直至试件破坏，计算抗剪强度，根据摩尔理论最终绘图和计算求得岩石的黏聚力C与内摩擦角Ψ。
（4）试件制备：制备不同直径高度的圆柱体试件。
（5）试验成果整理
A．原始记录表
岩石剪切试验记录表
岩石名称无描述
岩样描述无描述
含水状态无描述
试件编号直径
cm
高度
cm
轴向载荷
kN
正应力
MPa
剪应力
MPa
1 5.668 7.912 7.200 2.854 13.634
2 5.608 8.012 14.060 5.692 22.056
3 5.604 7.844 28.040 11.368 28.360
4 5.592 7.848 56.220 22.891 41.316
5 5.020 7.814 112.080 56.628 75.095
B.作图
绘制剪应力-正应力图
基于这些散点，绘出拟合直线
C.参数计算结果
岩石的剪切强度参数c值、φ值c=14.414MPa φ=47.468°。
土工试验直接剪切试验
土工试验直接剪切试验21.1一般规定21.1.1本试验方法分为快剪、固结快剪和慢剪三种。
21.1.2快剪试验和固结快剪试验的土样宜为渗透系数小于1×10-6cm／s 的细粒土。
21.2仪器设备21.2.1本试验所用的仪器设备应符合以下规定：1应变把握式直剪仪(图21．2．1)：包括剪切盒(水槽、上剪切盒、下剪切盒)，垂直加压框架，负荷传感器或测力计及推动机构等，其技术条件应符合现行国家标准《岩土工程仪器根本参数及通用技术条件》GB／T 15406 的规定；图21．2．1 应变把握式直剪仪构造示意图1-垂直变形百分表；2-垂直加压框架；3-推动座；4-剪切盒；5-试样；6-测力计；7-台板；8-杠杆；9-砝码2位移传感器或位移计(百分表)：量程5mm～10mm，分度值0．01mm；3天平：称量500g，分度值0．1g。
21.2.2本试验所用的其他仪器设备应符合以下规定：1 环刀：内径6．18cm，高2cm；2 其他：饱和器、削土刀或钢丝锯、秒表、滤纸、直尺。
21.3操作步骤21.3.1试样制备应按以下步骤进展：1黏性土试样制备：1)从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度及含水率的扰动土试样。
制备方法应符合本标准第4．5 节的规定；2)测定试样的含水率及密度，应符合本标准第5．2 节及本标准第6．2 节的规定。
对于试样需要饱和时，应按本标准第4．6 节规定的方法进展抽气饱和。
2砂类土试样制备：1)取过2mm 筛孔的代表性风干砂样1200g 备用。
按要求的干密度称每个试样所需风干砂量，准确至0．1g；2)对准上下盒，插入固定销，将干净的透水板放入剪切盒内；3)将预备好的砂样倒入剪力盒内，拂平外表，放上一块硬木块，用手轻小扣打，使试样到达要求的干密度。
然后取出硬木块。
3垂直压力应符合以下规定：每组试验应取4 个试样，在4 种不同垂直压力下进展剪切试验。
可依据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力，垂直压力的各级差值要大致相等。
岩体力学 岩石的拉伸、剪切以及三轴压缩试验
优点？缺点？
τ f(Mpa)
σ （MP
2.
抗切试验（下图分别为单剪和双剪试验）：
剪切面上无压应力的剪切试验
3.
弱面抗剪强度（摩擦强度）试验：
摩擦强度 残余强度 非弹性变形
作业：
1、名词解释：残余强度、泊松比 2、你认为花岗岩和粉砂岩在常规三轴压缩试 验中，它们的弹性模量分别会出现什么变化？ 为什么？ 3、课后习题第6题。 sin48=0.743，sin55=0.819，sin64=0.899 cos48=0.669，cos55=0.573，cos64=0.438
四、三轴压缩状态下的岩石变形特性
1、岩石在常规三轴试验条件下的变形特性
岩石在常规三轴试验条件下的莫尔强度包络线
直线型莫尔强度包络线
曲线型莫尔强度包络线
常规三轴压缩试验中围压对岩石刚度的影响
常规三轴压缩试验中围压对岩石变形及其强度的影响
2、岩石在真三轴试验条件下的变形特性
现场三轴压缩试验
二
岩石的抗拉强度
1. 定义：岩石试件在受到轴向拉应力后试件发生破坏时的 单位面积上所受的拉力。 2. 直接拉伸法： (1) 单轴直接拉伸法 抗拉强度： P—试件能承受的最大拉力； A—垂直拉应力方向试件的截面积。
Rt P / A
(2) 限制性直接拉伸法
限制性直接拉伸装置示意图
P ( d 2 d1 ) 3 2 d1
岩石的抗剪强度
定义 指岩石在一定的应力条件下（主要指 压应力），所能抵抗的最大剪应力，常 用 表示
1.
抗剪断强度试验（下图为试验室直剪试验）：
土力学实验-三轴剪切实验
大连理工大学土木水利学院岩土工程实验室 2009年11月
实验四
三轴剪切试验
1.试验目的、原理及意义：
试验目的： 理解三轴试验与直剪试验的特点，增加感性认识，学会整 理三轴试验数据，并求出砂土的固结排水剪强度指标
Cd d
C c样，分别在不同的恒定 周围压力（即小主应力 3）下，施加轴向压力[即产生主 应力差 1 3 ]，进行剪切直至破坏；然后根据摩尔-库 伦理论求得抗剪强度参数。
意义：①根据实际的工程需要选择合适的试验方 法，提供合理的强度指标。②为有限元等数值分 析提供所需的参数
2.操作步骤：
3.记录与计算：
4.讨论 三轴试验与直剪试验的比较 优点： ①可测孔隙水压力，反映有效应力原理 ②可测体积变化，反映剪胀剪缩；算出较为真实 的受力面积 ③全面反映抗剪强度情况，破坏面为最薄弱面 ④可整理出应力应变关系的本构参数，应用于数 值计算 缺点：记录和整理数据繁琐
土力学剪切实验实验报告
土力学剪切实验实验报告实验报告：土力学剪切实验一、实验目的通过土力学剪切实验，研究土壤的抗剪特性，了解土壤的剪切强度和抗剪力的变化规律，为土壤工程设计提供依据。
二、实验原理三、实验材料与设备1.实验材料：土壤样本（取自实际工程现场）2.实验设备：剪切试验仪、土壤箱、荷载控制系统、位移测量系统等。
四、实验步骤1.准备土壤样本：根据实验需要，取适量土壤样本，经过筛选去除颗粒较大的土壤。
2.土壤湿度调节：根据实验需要，调节土壤湿度，使其符合实验要求。
3.土壤填充：将土壤均匀地填充到土壤箱中，并进行压实，以消除土壤内部的空隙。
4.样本制备：在土壤箱中放置剪切试验器，调节试验器的位置和尺寸，制备具有标准尺寸和形状的土壤样本。
5.施加荷载：通过荷载控制系统，向土壤样本施加垂直荷载，记录施加的荷载大小和变化情况。
6.施加剪力：通过剪切试验仪，施加水平剪力，产生土壤的剪切变形，记录剪切力的大小和变化情况。
7.测量位移：借助位移测量系统，测量土壤样本在剪切过程中的位移情况。
8.数据处理：结合实验数据，绘制荷载-位移曲线、剪切力-位移曲线等，计算土壤样本的抗剪力和剪切强度等力学参数。
五、实验结果与分析根据实验数据，绘制荷载-位移曲线和剪切力-位移曲线，得到土壤样本在不同荷载和位移条件下的抗剪特性。
根据曲线的形态，可以得出以下结论：1.荷载-位移曲线：随着施加荷载的增加，土壤样本的位移逐渐增大，但位移增大的速率逐渐减小。
2.剪切力-位移曲线：随着剪切位移的增加，剪切力也逐渐增加，并达到峰值后逐渐减小。
根据实验数据和曲线分析，可以计算土壤样本的抗剪力和剪切强度。
通过比较不同条件下的数据，可以得出土壤剪切特性的变化规律，为土壤工程设计提供依据。
六、实验总结通过土力学剪切实验，我们了解了土壤的剪切强度和抗剪力的变化规律。
实验结果可以为土壤工程设计提供重要的参数和依据，帮助工程师选择合适的土壤材料和设计合理的工程结构。
在实验过程中，我们发现实验结果可能受到土壤样本的湿度、压实度等因素的影响，因此在实际工程中，还需按照具体情况选择最适合的剪切实验方法和参数。
实验三-岩石的剪切强度试验
实验三 岩石的剪切强度试验一、实验目的与要求岩石在剪切载荷作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度，是反映岩石力学性质的重要参数之一.剪切实验根据剪切面上有无正应力分为直剪实验和压剪实验.通过采用压剪实验即角模压剪实验测得岩石的内摩擦角和黏聚集力。
通过本实验要了解标准试件的加工机械、加工过程及检测程序了解岩石抗剪实验所用模具的结构组成、掌握实验过程及实验数据处理的方法. 二、实验仪器 （一）设备1. 材料实验机。
2. 岩石试样加工机械：锯石机、磨石机或磨床。
3. 变角剪切夹具。
(二）量具1. 游标卡尺，精度0。
02mm 。
2. 钢板尺。
3. 直角尺。
4. 百分表架。
5. 百分表。
6. 水平检测台。
三、试件规格、加工精度、数量 (一) 标准试件采用5cm ×5cm ×5cm 的正方形试件。
(二) 加工精度1. 试件各边长公差不得超过+0.3−0.1mm2. 两端面不平行度不大于0.1mm 。
3. 相邻两平面的不垂直度:将试件放在水平检测台上，用直角尺紧贴试件垂直边侧，要求两者之间无明显缝隙 (三) 试件数量应根据实验方式确定，当取5个以上的剪切角度，每个角度下做一个试件的剪切试验时，所需试件最低数量为5个;当取3个角度，每个角度下做3个试件的剪切实验，取其算术平均值时，所需试件最低数量为9个.当采取第二种实验方式时，在计算平均值的同时，应计算偏离度.若偏离度超过20%，则应增补试件数量，使偏离度不大于20％. 四、实验原理通过变角剪切夹具作用在试块上的力P 可分解为与剪切面垂直的正应力和与剪切面平行的剪应力。
当P 大到某一值时，剪应力大于岩石的黏聚力与因正应力而产生的摩擦力之和时，岩石即被剪切破坏.此时，可通过已知的α值和破坏载荷P ，计算得到几组正应力σ和剪应力τ，最终通过绘图和计算求得岩石的黏聚力C 与内摩擦角ψ。
五、实验内容1. 了解标准试件的加工机械、检测机具，规程对尺寸和精度的要求及检测方法；2. 学会材料实验机的操作方法及变角剪切模具的使用方法;3. 学会变角剪切实验方法，岩石的内摩擦角及黏聚力的计算方法。
土力学直剪试验(完整报告-含实验数据、强度图)
直接剪切实验一、实验目的直接剪切实验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，通常采用四个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切力进行剪切，测出破坏时剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角φ和粘聚力c。
二、实验原理：土的破坏都是剪切破坏，土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
土体的一部分对于另一部分移动时，便认为该点发生了剪切破坏。
无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比；粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还决定于土的粘聚力。
土的摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。
三、实验设备：1.应变控制式直剪仪：由剪切容器、垂直加压设备、水平力推力座、量力环等组成。
2.其它辅助设备：百分表、天平、环刀、秒表、饱和器、透水石、削土刀等。
四、实验步骤：1.按要求的干密度，称出一个环刀体积所需的风干试样。
本实验使用扰动土试样。
制备四份试样，在四种不同竖向压力下进行剪切试验。
2.取出剪切容器的加压盖及上部透水石，将上下盒对准，插入固定销。
3.将试样徐徐倒入剪切容器内，在试样面上依次放好透水石、加压盖、钢珠和加力框架。
4.徐徐转动手轮至量力环上的百分表长针微微转动为止，将百分表的长针调至零，即R=0。
5.在试样面上施加第一级垂直压力P=100kpa。
6.拔去固定销，以8s/r的均匀速率转动手轮，使试样在3--5分钟内剪破。
剪破标准：（1）当百分表读数不变或明显后退，(2)百分表指针不后退时，以剪切位移为4mm对应的剪应力为抗剪强度，这时剪切至剪切位移达6mm时才停止剪切。
7.卸除压力，取下加力框架、钢珠、加压盖等，倒出试样，刷净剪切盒。
8.重复2-7步骤，改变垂直压力，使分别为200、300、400kpa进行试验。
五、数据分析：14 94.8 185.2 234.15616 96.8 223.2 239.09618 97.6 262.4 241.07220 97.6 302.4 241.07222 97.6 342.4 241.07224 97.6 382.4 241.07226 97.6 422.4 241.072剪切位移为4mm时对应的剪应力（kpa）即抗剪强度如下表：100 61.26200 121.03300 181.79400 241.07由图可知：抗剪强度指标：C=10，φ=31.2THANKS !!!致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考。
岩石力学实验-岩石剪切强度试验
实验七、岩石抗剪强度的测定一、实验目的了解岩石抗剪实验所用模具的结构组成、掌握实验过程及实验数据处理的办法二、实验仪器及工具（一）设备1、材料实验机2、变角剪切夹具（二）量具游标卡尺三、实验原理通过变角剪切夹具作用在试块上的力P可分解为与剪切面垂直的正应力和与剪切面平行的剪应力。
当P大到某一值时，剪应力大于岩石的黏聚力与因正应力而产生的摩擦力之和时，岩石即被剪切破坏。
此时，可通过已知的α值和破坏载荷P，计算得到几组正应力σ和剪应力τ，最终通过绘图和计算求得岩石的黏聚力C与内摩擦角ψ。
四、实验步骤1、核对岩石名称和岩样编号，描述试件颜色、颗粒、层理、节理、裂隙、风化程度、含水状态以及加工过程中出现的问题；2、在45o~65o范围内选择3个或5个以上剪切角度并在试件上画出剪切线；3、检查试件加工精度，测量试件尺寸；4、估算试样最大破坏载荷P max，满足0.2P0<P max<0.8P0（P0为试验机加载最大值）；5、调整材料试验机度盘指针为零，使材料试验机处于工作状态；6、夹具与试件调整好后，以0.5~1.0MPa/s的速度加载直至破坏；7、对试件破坏情况进行描述或摄影。
五、实验内容1、学会材料实验机的操作方法及变角剪切模具的使用方法；2、学会变角剪切实验方法，岩石的内摩擦角及黏聚力的计算方法。
六、实验注意事项1、记录岩石试件的完整状态及加工精度；2、选择合适的材料实验机或度盘值；3、选择合适的倾角α。
α<40o时试件可能因在过大的σ作用下，不按预定的剪切面破坏，呈现单向压缩时破坏现象。
α>65o时可能引起拉应力，使试块呈现拉伸破坏； 4、选择合适的加载速率七、实验现象及数据记录、处理1、当倾角α=40o 时，取试样一做剪切强度试验： 试样一厚度：71.77mm 试样一宽度：72.59mm 试样一长度：72.89mm 试件所受试验力开始至时间破坏过程受力图：试件剪断破坏载荷为86.59KN ；试件剪切破坏后的情况：2、当倾角α=50o 时，取试样二做剪切强度试验：试样二尺寸大小如下： 试样二厚度：71.10mm 试样二宽度：72.74mm试样二长度：71.25mm100002000030000400005000060000700008000090000100000172143214285356427498569640711782853924995106611371208127913501421149215631634170517761847岩石剪切强度（试样一）试验力(N)位移(mm)试件剪断破坏载荷为73.02KN ；试件剪切破坏后的情况：o 试样三厚度：71.55mm 试样三宽度：71.14mm 试样三长度：71.81mm 试件所受试验力开始至时间破坏过程受力图：100002000030000400005000060000700008000014283124165206247288329370411452493534575616657698739780821862903944985102610671108岩石剪切强度（试样二）试验力(N)位移(mm)试件剪断破坏载荷为63.02KN；试件剪切破坏后的情况：八、心得体会通过此次实验，让我加深了对煤岩剪切强度试验的认识，学会了怎样测定煤岩的剪切强度，在测量环节充分认识到，做实验要时刻保持科学严谨的态度，稍有差错就有可能导致误差增大从而导致实验失败。
岩石剪切试验方法与分析
岩石剪切试验方法与分析岩石剪切试验是地质工程领域中一项重要的实验方法，用于研究岩石的力学性质和稳定性。
本文将介绍岩石剪切试验的基本原理、实验方法以及相关数据分析。
1. 基本原理岩石剪切试验是模拟岩石受力的实验方法，通过施加剪切力来破坏岩石结构，从而测定岩石的抗剪强度。
在剪切试验中，先将岩石样品制成规定的几何形状，通常为直角 prismatic 条样。
然后施加剪切力，使样品产生变形和破坏，观察并记录相应的力学参数。
2. 实验方法2.1 样品制备在进行岩石剪切试验之前，首先需要制备代表性的岩石样品。
根据实际需求，选择适当的岩石样本，并根据试验要求将其切割成规定的尺寸和形状。
常用的样品形状有直角 prismatic 样品、圆柱样品等。
2.2 试验装置与加载方式岩石剪切试验中常用的装置是剪切试验机。
样品通过夹具固定在试验机上，施加上下剪切力来产生相对位移。
常用的加载方式有恒速加载和恒应变加载。
前者是以给定的速度施加剪切力，后者则是根据样品的变形情况来调整施力。
2.3 数据记录在进行剪切试验时，需要实时记录试验过程中的应力与应变数据。
常用的记录方式有横向应变计、纵向应变计和负荷电子称等。
通过这些装置，可以准确测量样品的变形情况和受力情况。
3. 数据分析剪切试验结束后，需要对实验得到的数据进行分析。
常见的分析参数有岩石的抗剪强度、剪胀特性、破坏模式等。
3.1 抗剪强度岩石的抗剪强度是指在一定的剪切应力作用下，岩石样品发生破坏前所能承受的最大剪切应力。
通过剪切试验得到的应力-应变曲线可以确定岩石的抗剪强度。
通常，剪切应力与剪切应变可用斜率来表示。
3.2 剪胀特性剪胀是指岩石在受到剪切力作用时的体积变化。
剪胀特性对岩石的工程性能具有很大影响。
通过观察试验中的径向应变，可以评估岩石的剪胀特性。
3.3 破坏模式剪切试验中，岩石样品会出现不同的破坏模式，如剪切破裂、折裂、压碎等。
破坏模式的观察与分析可以帮助工程师判断岩石的稳定性和工程应用潜力。
实验三 岩石的剪切强度试验
1. 对岩石进行分组编号，记为 1 组(1,2,3 号）,２组（4，5，6 号），3 组（７，8，9 号)填
入表 1 内；
2. 1 组试件剪切角均为 70°，2 组试件剪切角均为 60°,3 组试件剪切角均为 50°，在试
件上画出剪切线；
3. 检查试件加工精度，测量试件尺寸，并填入表１内;
4. 选择压力机度盘值时,一般满足下式：0、2Ｐ0＜Pｍax＜43;τ3）= 2、614MＰa τｐ 2=（τ4+τ5+τ６)＝ ３、528MPa τp 3=（τ7+τ8+τ９)= ６、30８ＭPa
(二) 偏离度得计算
Mσ1＝=0、４7MPa
Mσ2＝０、548MPa
Ｍσ3=１、2６7MPa
Ｍτ1＝=1、３02ＭＰa
Mτ2=0、９５0ＭPa
5. 调整材料试验机度盘指针为零,使材料试验机处于工作状态。将已调好角度得变角剪切
夹具下座放在材料实验机上,使中心线与承压板中心线重合，装上试件并安好夹具上座，
调整承压板球形座,使变角剪切夹具受力均匀。按操作规程开动材料试验机,施加数百牛
载荷，检查试件及变角夹具放置就是否良好，若产生偏载需卸载重调。
荷 Ｐ 6１
624
146 １１1 ８
２８ ５４
/KN
平均破
13、628
１9、95９
35、69３
坏载荷
P/ＫN
(注：为方便剪切面积取其截面积)
(一) 剪切破坏面上正应力与剪应力
σ1==0、62５MＰａ
σ３==1、29MPa
同理 σ4=1、798MPａ σ５=1、64８MPa σ6=2、6６４MＰa
σ7＝3、1７３MPa σ8=２、6６6MPａ σ9=5、0８7MPa
中国石油大学剪切实验报告
中国石油大学海洋岩土力学实验报告实验日期：成绩：班级：学号：姓名：教师：刘志慧同组者：具体实验内容：格式样板如下，字体均用宋体。
剪切实验报告一、实验目的直接剪切实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下，施加水平剪切力进行剪切，求得破坏时的剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角和粘聚力。
二、实验原理（35）土的破坏都是剪切破坏，土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
土体的一部分对于另一部分移动时，便认为该点发生了剪切破坏。
无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比；粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还取决于土的粘聚力。
土的内摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。
三、实验仪器设备固结剪切仪环刀凡士林滤纸天平土样刮刀钢丝锯毛玻璃四、实验步骤1.按土样试验规程逐联施加垂直压力100kPa，200kPa、300kPa、400kPa2.待固结稳定后，拔出插销，准备剪切3.打开固结剪切仪，选择剪切速度0.002mm/min，开始剪切4.当推动丝杆前进到测力环中的百分表开始变化时，立即开始计时直到土样破损时，剪切位i （mm），其中m为剪切速度，t为记录下来的时间移的量为mt5.在土样破损时测读出的剪切力，绘制剪切应力与剪切位移的关系曲线，得出抗剪强度，再由抗剪强度和垂直压力的关系曲线得到内摩擦角和凝聚力6.剪切结束后，按退回五、实验数据处理（60）（根据实验数据绘制剪切应力与剪切位移的关系曲线，得出抗剪强度，再由抗剪强度和垂直压力的关系曲线得到内摩擦角和粘聚力）表1 100kPa直接剪切记录表剪切前固结时间剪切前压缩量0.852mm垂直压力：100kPa 剪切时历：min测力计系数：1.613 kPa/0.01mm 抗剪强度：72.595kPa序号测力计读数剪应力剪切位移1 0.5 0.8065 02 3.5 5.6455 0.17163 5 8.065 0.20124 7.5 12.0975 0.2495 9.8 15.8074 0.29576 13 20.969 0.35367 19.2 30.9696 0.49078 22 35.486 0.5729 25 40.325 0.644910 27.8 44.8414 0.729711 30.5 49.1965 0.833612 33 53.229 0.94713 35 56.455 1.026214 37.5 60.4875 1.126115 39.5 63.7135 1.225216 40 64.52 1.325417 42.3 68.2299 1.430518 43 69.359 1.546619 44 70.972 1.642220 45 72.585 1.7673表2 200kPa直接剪切记录表剪切前固结时间剪切前压缩量 1.532mm垂直压力：200kPa 剪切时历：min 测力计系数：1.563 kPa/0.01mm 抗剪强度：114.099kPa序号测力计读数剪应力剪切位移1 0 0 02 1.5 2.3445 0.11653 5.8 9.0654 0.19574 12.8 20.0064 0.29565 18.9 29.5407 0.39476 24 37.512 0.50127 30 46.89 0.68 35.5 55.4865 0.71619 40 62.52 0.811710 46 71.898 0.936811 53 82.839 1.123812 59 92.217 1.278613 67 104.721 1.507314 73 114.099 1.7123表3 300kPa直接剪切记录表剪切前固结时间剪切前压缩量1.94mm垂直压力：300 kPa 剪切时历：min 测力计系数：1.582 kPa/0.01mm 抗剪强度：178.766kPa序号测力计读数剪应力剪切位移1 0 0 02 2 3.164 0.26233 12.2 19.3004 0.40514 16.8 26.5776 0.46095 19 30.058 0.49056 23 36.386 0.53837 27 42.714 0.5858 31 49.042 0.64299 41 64.862 0.7810 46.8 74.0376 0.861311 51.8 81.9476 0.934212 57.2 90.4904 1.01913 64 101.248 1.122914 70 110.74 1.236315 74.8 118.3336 1.315516 80.7 127.6674 1.415417 86 136.052 1.514518 91 143.962 1.62119 96.8 153.1376 1.719820 102 161.364 1.835921 107.5 170.065 1.931522 113 178.766 2.0566表4 400kPa直接剪切记录表剪切前固结时间剪切前压缩量2.16mm垂直压力：400 kPa 剪切时历：min 测力计系数： 1.585 kPa/0.01mm 抗剪强度：202.88kPa序号测力计读数剪应力剪切位移1 0 0 02 0.1 0.1585 0.06393 3 4.755 0.14524 7.2 11.412 0.21815 14 22.19 0.30296 23 36.455 0.40687 32.2 51.037 0.52028 38.2 60.547 0.59949 46 72.91 0.699310 53 54.005 0.798411 59 93.515 0.904912 65.2 103.342 1.003713 72 114.12 1.119814 79 125.215 1.215415 86 136.31 1.340516 96 152.16 1.527517 104 164.84 1.682318 117 185.445 1.91119 128 202.88 2.116由关系曲线确定垂直应力为100kPa、200kPa、300kPa、400kPa对应的抗剪强度分别为72.585kPa、114.099 kPa、178.766 kPa、202.88 kPa垂直应力/kPa 100 200 300 400剪切强度/kPa 72.585 114.099 178.766 202.88由抗剪强度和垂直压力关系曲线得到内摩擦角Ф=arctan0.4556=24.494度粘聚力c=28.19kPa六、实验小结（5）通过本次实验，我知道了测定土的抗剪强度的方法，法向应力、内摩擦角和粘聚力是影响抗剪强度的因素，同时提高了动手能力和团队协作能力，以及感谢老师的悉心指导。
剪切实验报告
剪切实验报告剪切实验是力学实验中的一种重要实验，被广泛应用于材料科学、土壤力学、岩石力学、地质灾害和大地构造等领域。
本次实验是在实验室中进行的，目的是研究固体材料的扭转性能，对材料的强度、刚度等性能进行研究。
下面是本次剪切实验的实验报告。
一、实验原理固体材料剪切实验主要是探究固体材料在受到剪切力时的变形规律和强度特性。
实验中需要用到的设备是试验机和剪切仪。
试验机可以施加不同的剪切载荷，剪切仪则可以检测出实验材料在剪切载荷下产生的应变。
剪切实验中，施加的剪切载荷是作用于材料试样的两块金属板之间的剪切力，也就是材料的左右面扭曲。
材料试样是一种长条形样品，可以是圆形、方形或矩形。
在剪切实验中，材料试样可用作载荷承载体。
当夹在两个金属板之间时，试样受到剪切力而特别变形，发生扭转变形，所受力方式称为剪切。
二、实验步骤1. 准备材料：选取所需的材料，并制备出符合要求的试样，包括长度、宽度、厚度等。
2. 安装设备：将试样夹在剪切仪上，将剪切仪放置在试验机上，固定好。
3. 连接电缆：将剪切仪和试验机连接好电缆，接通电源。
4. 调整实验参数：按照实验要求调整试验机的位移量，确定施加与试样上的载荷的速度、剪切载荷的大小等参数。
5. 开始实验：启动实验机，让它开始施力，记录施力曲线。
6. 记录数据：在实时记录试样的受力情况，以及与试样相关的变形参数等关键数据。
7. 结束实验：实验结束后，关掉电源，从剪切仪上取下试样。
三、实验结果分析通过本次剪切实验，得到了试样的屈服点、峰值、平台段等参数，从而可以计算得到材料的张力屈服强度、剪切屈服强度和剪切模量等参数，推断和分析材料的力学性能，并可以预测和掌握材料的使用寿命，为工程设计提供重要参考。
四、实验注意事项1. 操作试验机设备时应注意安全，遵守实验室的规定。
2. 在试验准备期间，必须要了解试样的材料性质以及实验条件，使用必要的仪器进行试验，并记录下来。
3. 在试验过程中需要小心施力，不得过度施力。
岩土工程中的土体抗剪强度试验
岩土工程中的土体抗剪强度试验岩土工程中的土体抗剪强度试验是评估土壤承载力和稳定性的重要措施。
通过这种试验，可以确定土壤在受力作用下的抗剪能力，为工程设计和施工提供重要参考。
本文将介绍土体抗剪强度试验的基本原理、试验方法、数据分析以及相关注意事项。
1. 基本原理土体抗剪强度试验基于土壤的内摩擦角和剪切强度理论来评估土壤的承载能力。
内摩擦角是指土壤颗粒间的摩擦角度，剪切强度则是土壤在受力下发生破坏的抗剪强度。
通过测定与土体水平面或平坡面之间的相对滑动进行试验，以获取土体的内摩擦角和剪切强度参数。
2. 试验方法2.1 三轴剪切试验三轴剪切试验是最常用的土体抗剪强度试验方法之一。
首先，需要准备一定数量的土样，并对土样进行初期固结。
然后将土样放置在试验仪器中，施加垂直荷载（轴向荷载）和水平荷载（剪切应力）来模拟实际工程中土壤所受的力。
通过改变剪切应力和轴向荷载的大小，记录土样的变形、位移和破坏时的荷载，并绘制荷载-位移曲线。
2.2 手动剪切试验手动剪切试验是一种简单且常用的土体抗剪强度试验方法，适用于小型工程或仅需初步评估土壤承载能力的场合。
试验过程中，将土样放置在水平面上，手动施加剪切力，同时滑动土样。
通过记录施加剪切力的大小和土样的滑动距离，即可评估土体的抗剪强度。
3. 数据分析试验结果的数据分析主要包括确定土体的内摩擦角和剪切强度。
内摩擦角可以通过应变仪、荷载传感器等仪器测量获得。
剪切强度则可通过测量土壤破坏时所施加的最大剪切应力得出。
在分析数据时，需要考虑土体的孔隙水压力、饱和度、含水量等因素，并结合试验条件和土体类型进行综合分析。
4. 注意事项4.1 试验前，应准确获取代表性的土样，并进行初期固结处理，以保证试验结果的准确性。
4.2 在进行试验时，应根据具体需求选择合适的试验方法，并严格按照规范操作，以确保测试结果的可靠性。
4.3 试验数据的处理应综合考虑试验过程中的误差和不确定性，并进行合理的统计分析。
岩土工程测试现场直接剪切试验课件
03
试验操作流程
安装仪器
准备工具和材料
准备好直接剪切试验所需 的仪器、工具和材料，如 测力计、位移计、钢尺、 百分表、支架、夹具等。
检查仪器
对所使用的仪器进行检查 ，确保其精度和可靠性， 如测力计是否校准，位移 计是否归零等。
安装
按照规定的步骤，将直接 剪切试验所需的仪器安装 到试验现场，确保其稳定 性和正确性。
直接剪切试验的定义
直接剪切试验是一种原位测试方 法，用于测定土壤的抗剪强度参
数
直接剪切试验通常在现场进行， 试样保持原有的天然状态，不进
行扰动和重塑
直接剪切试验通常分为两种类型 ：室内直接剪切试验和现场直接
剪切试验
02
试验前的准备工作
确定试验参数
确定试验的目的和要求
在进行直接剪切试验前，需要明确试 验的目的和要求，例如确定土样的含 水率、密度、液限等参数，以便对土 样的力学性质进行评估。
准备试验样品
01
02
03
采集土样
根据试验要求，在现场采 集具有代表性的土样，并 记录土样的采集位置、深 度、含水率等信息。
制备土样
将采集的土样进行制备， 包括风干、破碎、筛分等 步骤，以得到符合试验要 求的土样。
准备加荷设备
根据试验要求，准备加荷 设备，例如砝码、液压千 斤顶等，以对土样施加所 需的应力或应变。
实例二：某隧道的岩土工程测试
试验目的
评估隧道开挖对周围土壤的影响，以 及土壤的稳定性和安全性。
试验设备
直接剪切仪、应变传感器、锚杆拉力 计等。
实例二：某隧道的岩土工程测试
试验步骤
1. 在隧道周围选择具有代表性的位置，进行土壤 取样和原位测试。
工程岩土与测试：土的剪切试验
直剪仪试验原理如图所示。
• 图1 直剪仪原理图
• 1、2—推动座；3—透水石；4—垂直变形量表；5—垂直加荷框 架； 6—剪切容器； 7—试样；9—量力环；10—推动座
•土样装在金属剪切盒内，对土样施加一法向压力和剪切力，增 大剪切力使土体沿指定的剪切面破坏。剪切仪按施加剪切力的 特点分为应力控制式和应变控制式两种。
试验时，由杠杆系统通过加压活塞和 透水石对土样施加一法向应力，然后等速 推动下盒，使土样在沿上下盒之间的水平 面上产生剪切，直至破坏，作用在水平面 上的剪应力的大小可通过与上盒接触的量 力环确定。
• 下面通过现场视频给大家介绍具体直剪 试验的操作方法。
• 4.5.3 直剪试验试验数据处理
• 通过测得的法向压应力、手轮转数、量力环百分表读数，垂直 位移等，计算出剪切位移和剪应力。
剪应力（kPa)
a
1 b
2
4m m
剪切位移△l (0.01mm)
（a）剪应力-剪切位移关系；
（b）抗剪强度-法向应力操作方法 • 绘制“剪应力-剪切位移”和“抗剪强
度-法向应力”关系曲线 • 粘聚力和内摩擦角的求得
不同法向应力作用下，土样剪切过程中的剪应力与剪 切位移之间的关系曲线如下图中（a）所示。当曲线有峰值时， 取峰值为该法向应力作用下的抗剪强度值；当曲线无峰值时， 可取剪切位移为4mm所对应剪应力值为该法向应力作用下的 抗剪强度值。对一种土取3 ~ 4个土样，分别在不同的法向应 力作用下剪切破坏，可得3 ~ 4组数值，绘在图上，如下图中 （b）所示。
•应力控制式是分级施加等量水平剪切力于土样使之受剪
•应变控制式是等速推动剪切容器使土样等速位移受剪。
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1．直接剪切试验
1.1基本原理
土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另外一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
测定土的抗剪强度，可以提供计算地基强度和地基稳定性用的基本指标，即土的内聚力和内摩擦角。
土的内摩擦角和内聚力与抗剪强度之间的关系由库仑公式表示：τ=tgφ+c
σ
τ—抗剪强度(kPa)；
σ—为正应力(kPa)；
φ--内摩擦角(度)；
c--内聚力(kPa)。
直接对试样施加剪力的设备叫直接剪力仪，常用的直接剪力仪根据施加剪应力的特点分为应力控制式和应变控制式两种。
应力控制式是分级施加等量水平剪力于土样使之受剪，应变控制式是等速推动剪切容器使土样受剪。
以应变式最为常用。
仪器的主要部件剪切容器是由固定的上盒和活动的下盒(应变式)或固定的下盒与活动的上盒（应力式）等部件组成。
试样置于上下盒之间，在试样上先施加预定的法向压力σφ，然后以一定速率分级施加水平力对试样施加剪力，可借助于与上盒相接触的量力环的变形或以所加水平力与杠杆力臂比关系确定。
为求得的抗剪强度参数（c，φ），一般至少用4～5个试样，以同样的方法分别在不同的法向压力σ1、σ2、σ3……的作用下测出相应的τf1、τf2、τf3……的值，根据这些σ，τf值，即可在直角坐标中绘出抗剪强度曲线。
无论是饱和粘性土的抗剪强度试验，还是天然粘性土地基加荷过程中，空隙水压力的消散，即荷载在土体中产生的应力全部转化为有效应力，需要一定的固结时间来完成。
因此，土的固结过程，实际上也是土体强度不断增长的过程。
对同一种土，即使在同一法向压力下，由于见切前试样的固结过程和剪切试样的条件不同，其强度指标也是各异的，为了近似地模拟现场土体的剪切条件，即按照剪切前的固结过程、剪切时的排水条件以及加荷快慢情况，将直剪试验分为快剪，固结快剪和慢剪三中试验方法。
1.2仪器简介
本实验使用ZJ-2型等应变直剪仪如图1。
1.3操作步骤
（1）试样制备.
（2）对准剪切容器上下盒,插入固定销,在下盒内放透水石和滤纸,将带有试样的环刀刃向上,对准剪切盒口,在试样上放滤纸和透水石,将试样小心地推入剪切盒内.
（3）移动转动装置,使上盒前端钢珠刚好与测力计接触,依次加上传压板,加压框架,安装垂直位移量测装置,测记初始读数.
（4）根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力.一般为100、200、300、400kPa 等。
各个垂直压力可一次轻轻施加，若土质松软，也可分次施加，以防土挤出。
（5）垂直压力施加后，拔出固定销，立即开动秒表，以0.4mm/min 的剪切速度进行。
即转动手轮；对一般粘性土15s 转一周。
（6）当测力计百分表读数不变或者后退时，应继续剪切至剪切位移为4mm 时停下，记下破坏值。
当剪切过程中测力计百分表读数无峰值时，则剪切至剪切位移达6mm 时停止。
（7）剪切结束，吸掉盒内积水，退去剪切力和垂直压力，移动压力框架，取出试样，测定试样含水率。
1.4成果整理
（1） 按下式计算每一试样的抗剪强度
100
⨯⋅=
A R
c τ 式中τ
--相应于某一垂直压力的抗剪强度(kPa) C —试验温度下的量力环应力系数（kPa/0.01mm ） R —剪切时量力环中百分表的最大读数（0.01mm ）
A 0—试样的初始断面积（cm 2
）
（2） 作抗剪强度与垂直压力的关系图
以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线，直线的倾角为摩擦角（
ϕ），直线在纵坐标上的截距为粘聚力（C ）。
（3）快剪试验记录.
表4-1 快剪试验记录
土样编号------ 校核者------ 试验方法------ 计算者------ 环刀面积------ 试验者------
1.5注意事项
（1）直接试验方法的适用性
快剪试验、固结快剪试验一般用于渗透参数小于10-6
cm/s 的粘性土，而慢剪试验则对渗透系数无要求。
对于砂性土一般用固结快剪的方法进行。
（2）试验方法的选择
每种试验方法适用于一定排水条件下的土体和施工情况。
快剪试验用于在土体上施加荷载和剪切过程中都不发生固结和排水作用的情况。
如土体有一定湿度，施工中逐步压实固结，就可以用固结快剪害死眼。
如在施工期和工程使用期有充分时间允许排水固结，则用慢剪试验。
总之，应根据工程实际情况选择恰当的试验方法。
（3）加荷方法和固结标准
对于正常固结土，一般在荷载100～400kPa 的作用下，可以认为符合库仑公式。
如果在
试验时，已可以确定现场预期的最大压力，则四个试验的垂直压力为：第一个是预期的最大压力，第二个为比预期压力大的压力，第三、第四个则小于预期的最大压力，而且这四级垂直压力的级差要大致相等。
如果在试验时确定不了预期的最大压力，让可用100、200、300、400kPa四级垂直压力。
固结时间对一般粘性土，当垂直测微表读数不超过0.005mm/h，即认为达到压缩稳定。
（4）剪切速率
粘土的抗剪强度一般会随着剪切速率而增加。
剪切速率的控制应由试验方法确定。
（5）剪切标准
一般由三种情况。
一种时剪应力与剪切变形的曲线由峰值时，表现在量力环中百分表指针不前进或后退时微剪损。
二是无明显峰值时，表现在量力环中百分表指针随着手轮转动仍继续前进，则规定某一剪切位移的剪应力作为破坏值。
对64mm直径的试样微4～6mm。
三是介于上述二者之间，可测记手轮数与量力环中测微表的相应读数，以便绘出剪应力－剪切变形曲线，据此确定抗剪强度的破坏值。
（6）试验时由手动和电动两种剪切方法。
慢剪时，一般采用电动方法。
图1 ZJ-2型等应变直剪仪。