十字板剪切试验原理及技术讲义（22页图文丰富）

1、第六节 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。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

2、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图中所示为在板头上、下面的剪切阻力分布。CvCHCvCH设板头的直径和高度为D 、 H,十字板头接触处轴杆的直径为D1FVST 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。三、测试设备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）十字板尺寸H(mm)D(mm)板厚t(mm)国外1252562.512.52国内100502-3国内150752-3 对于不同的土类应选用不同尺寸的十字板头，一般在软黏土中，选择75150mm的十字板头

3、合适，在稍硬土中可用10050mm国内外常用十字板尺寸四、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。（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。 )测量扭矩直至峰值出现松动钻杆完全扰动测试土体，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

4、；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表格计算重塑土的抗剪强度Cu/计算土的灵敏度St表格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

5、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75mm150mm，厚3mm，轴径16mm50mm100mm，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，应修正其它十字板剪切试验影响因素表因素 一般影响程度（%）1）十字板厚度（10-25）2）十字板插入对土的扰动（15-25）3）插入后间歇时间较长（20-50）4）土各向异性较各向同性（5-10）5）应变软化106）剪切面剪应力非均匀分布（6-9）7）破坏圆柱直径大于十字板直径58）扭转速率：对 的土对 的土（5-20）（

6、30-40）9）钢环式较电测式（15-20）*该表源自岩土工程地质手册2006六、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RR=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可由下式计算工程实例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其它如确定地基土的强度十字板剪切试验记录表转角（度）原状土重塑土灵敏度St应变仪读数剪应力（kPa）应变仪读数剪应力（kPa）51020102225154732207436251013530108353510135409

7、635458935508214.030.865.8103.6141.4151.2141.4134.4124.6114.8十字板剪切试验记录表转角（度）原状土重塑土灵敏度St应变仪读数剪应力（kPa）应变仪读数剪应力（kPa）51020102225154732207436251013530108353510135409635458935508214.030.865.8103.6141.4151.2141.4134.4124.6114.828.035.044.850.449.049.049.049.049.0十字板剪切试验记录表转角（度）原状土重塑土灵敏度St应变仪读数剪应力（kPa）应变仪读数剪应力（kPa）5102010222515473220743625101353010