十字板剪切试验

5）板开支爪，顺时针转动摇把，使离合
齿吻合，再合上支爪；
6）套上传动部件，装上百分表并调零； 7）十字板头插入试验深度后，至少静止 2～3 min后，就可开始试验； 8）扭转剪切速率采用（10～20）/10s；每
转10测记一次百分表读数；出现峰值或稳定值 后，继续测记1min。 峰值或稳定值的百分表读数，即为原状土 剪切破坏时的εy。
α在1～0.5之间线 性内插
4）评价边坡的稳定 查找边坡滑动面 估算软土路基临界高度(m)： H 0 = 3Cu (kPa ) 5）评价、检验软土加固效果 6）估算土的液性指数
I L = lg
13 Cu'
' 1.05 V
7）估计土的应力历史
OCR = 4.3[Cu / σ ]
6、影响因素
1）土的各向异性 2）扭转速率 3）土的扰动 4）渐进破坏效应 5）剪切时排水的可能性 6）内摩擦角的影响 7）圆柱面破坏的假定 8）触便效应 9）试验方法（设备、钻进、操作）
由土体的抵抗力矩，可以求出土体抗剪强度：
M max = M 1 + M 2
D 侧面抵抗力矩： M 1 = Cu × π D H × 2
上、下底面抵抗 力矩：
M 2 = 2 ∫ Cu r 2π r ⋅ dr
0
D/2
M max
( D / 2)3 1 = 4π Cu = π Cu D 3 3 6 2 M max 1 2 D Cu = = Cuπ D ( + H ) 2 D 2 3 π D ( + H) 3
轴杆
十字板规格及十字板常数
十字板规格D×H ×B 转盘半径（力 臂）R/mm 十字板常数k/cm-2
50 ×100 ×(2~3) 75 ×100 ×(2~3) 75 ×120 ×(2~3)
200 200 200
0.0427 0.0181 0.0156
轴杆直径为20mm，与十字板的连接，一般 采用离合式或套筒式； 钻杆一般为Φ42mm。
由试验数据，可求得Cu、C’u； 根据需要作 Cu—H 关系曲线。 1）测定地基土的灵敏度：
St = Cu / C
f k = 2Cu + γ h
' u
2）估算软土地基承载力：
B D f u = 5Cu (1 + 0.2 )(1 + 0.2 ) + p0 L B
D / B ≤ 2.5
条 基: （日本）
钢环率定系数： C =
P
读数
读数
ε
对重塑土，也是一样的：
Cu' = KC (ε c − ε g )
对电测十字板剪切仪，无摩擦力，且扭 力臂R＝1cm，故有：
Cu = K ξε y
'
C = K ξε c
' u '
ξ=
P
ε
K =
'
2 D π D H (1 + ) 3H
2
灵敏度：
St = Cu / C
' u
所施加的力矩应与土体抵抗力矩相平衡：
M max = ( Pf − f ) R
轴杆与土之间的摩擦
2( Pf − f ) R = K ( Pf − f ) = KC (ε y − ε g ) Cu = 2 D π D ( + H) 3 2R 土体 轴杆 K= 十字板常数： 破坏 校正 2 D π D ( + H) 时百 时百 3 分表 分表
电测十字板剪切仪：
1－十字板头 4－护套
2－扭力柱 3－应变片 5－出线孔 6－钻杆
1－电缆
2－施加扭力装置
3－大齿轮 4－小齿轮 5－大链条 7－小链条 6，10－链条 8－摇把
ห้องสมุดไป่ตู้
9－探杆 11－支架立杆 12－山形板 13－垫压板 14－槽钢 15－十字板头
3、试验原理
假定：1）圆柱形剪切破坏面； 2）剪切破坏面上各点抗剪强度相等； 3）各点同时达到极限状态。
4、试验步骤
1）开孔，压入Φ127套管至预定试验深度75cm或 套管直径的3～5倍以上处，并固定；清土； 2）连接十字板头、轴杆、钻杆，下入孔底； 3）接导向杆，穿入底座，并固定；接摇把，转 杆，使十字板头离合齿吻合；将十字板头压入至试验深 度； 4）逆时针徐徐转动摇把，上提导杆2～3cm，使离 合齿脱离；合上支爪（阻止钻杆下沉），快速转动摇把 十余圈（减少阻力）；
pu = 5.6Cu + 1.7λB pu = 7.0Cu + 1.7λB
t / B ≥ 0.4 t / B < 0.4
3）估算单桩承载力 极限端阻和侧阻力为：
q pk = 9Cu
qsk = α ⋅ Cu
Cu ≤ 25 kPa Cu ≥ 75 kPa 25 kPa ≤ Cu ≤ 75 kPa
α = 1.0 α = 0.5
十字板剪切试验
• 试验目的:
了解十字板剪切试验设备及其试验步骤; 初步掌握试验资料的整理及成果的应用.
1、概述
该法是用于原位测定饱和软粘土的不 排水强度和残余强度的方法。 优点：更好地反映土的结构、构造； 反映土的天然应力及边界条件； 能反映土的强度随深度而增大的规律。
2、试验设备
十字板剪切仪：开口钢环式 轻便式 电测式 组成：十字板头（含上部轴杆连接部件）； 钻、导杆（轴杆、钻杆、套管） 施测扭力装置（传动部分：蜗轮、蜗 杆、齿轮导杆、开口钢环、转盘、底盘、固 定套；底座）
9）顺扭转方向连续转动6圈后，重复步骤 8），测定重塑土剪切破坏时的百分表读数εc。 10）上提导杆2～3cm，使离合齿脱离，测
定轴杆与土的摩擦及消耗的百分表读数εg 。
11）拆卸仪器设备； 12）试验间距一般0.75～1m，同层土不少
于2～3次；当试验深度超过10m，可装导轮， 防止钻杆弯曲。
5、资料整理及应用
进行现场试验
• 思考: • 十字板剪切试验的原理、适用范围及 成果应用 ？