土的剪切试验

1项目4土的剪切试验2（三）土的抗剪强度的基本规律——库仑定律

1、库仑定律1776年，库仑根据砂土剪切试验f=tan砂土后来，根据粘性土剪切试验f=c+tan粘土c库仑定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力

的线性函数

ff土的抗剪强度3一、试验目的

直接剪切试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p下，施加水平剪切力进行剪切，测得剪切破坏时的剪应力τ。然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角和黏聚力c。4二、试验方法与适用范围1、试验方法

快剪试验：在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。固结快剪试验：在试样上施加垂直压力，待试样排水固结稳定后，快速施加水平剪应力。慢剪试验：在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中，均使试样排水固结。

2、适用范围：

适用于测定细粒土的抗剪强度指标c和及土颗粒的粒径小于2mm的砂土的抗剪强度指标。渗透系数k大于10-6cm/s的土不宜作快剪试验。

5三、土的剪切试验方法

直接剪切试验11、试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）

应变控制式直剪仪：剪切盒、垂直加压框架、测力计、推动机构等；位移计（百分表）：量程5~10mm,分度值0.01mm；天平、环刀、削土刀、饱和器、秒表、滤纸、直尺等。1116789

2、操作步骤（黏性土）

（1）试样制备：从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度和含水率的扰动土试样。按规范规定，测定试样的密度及含水率。对于扰动土样需要饱和时，按规范规定的方法进行抽气饱和（2）试样安装：对准上下盒，插入固定销。在下盒内放湿滤纸和透水板。将装有试样的环刀平口向下，对准剪切盒口，在试样顶面放湿滤纸和透水板，然后将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀。转动手轮，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触。调整测力计读数为零。依次加上加压盖板、钢珠、加压框架，安装垂直位移计，测记起始读数。10（3）施加垂直压力：一个垂直压力相当于现场预期的最大压力p，一个垂直压力要大于p，其他垂直压力均小于p。但垂直压力的各级差值要大致相等。也可以取垂直压力分别为100、200、300、400kPa

各级垂直压力可一次轻轻施加，若土质软弱，也可以分级施加以防试样挤出。（4）如系饱和试样，则在施加垂直压力5min后，往剪切盒水槽内注满水；如系非饱和试样，仅在活塞周围包以湿棉花，以防止水分蒸发。（5）在试样上施加规定的垂直压力后，测记垂直变形读数。当每小时垂直变形读数变化不超过0.005mm,认为以达到固结稳定。11（6）试样达到固结稳定后，拔去固定销，开动秒表，以0.8mm/min的速率剪切（每分钟4~6转的均匀速度旋转手轮），使试样在3~5min剪损。如果量力环中量表指针不再前进或有显著后退，表示试样已剪坏。但一般宜剪至剪切变形达到4mm。如果量力环中量表指针继续前进，则剪切变形应达到6mm为止。（7）剪切结束后，吸去剪切盒中积水，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、钢珠、加压盖板等。取出试样，测定剪切面附近的含水率。12直剪试验优缺点优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作缺点：①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况，不一定是土样的最薄弱面。②试验中不能严格控制排水条件，对透水性强的土尤为突出，不能量测土样的孔隙水压力。③上下盒的错动，剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分布不均匀。13

试验演示14滚珠15底座-下盒16上盒17对准上下盒，插入固定销钉18在下盒内放洁净透水板和滤纸19将土样轻轻压入环刀内,并整理将其切平20对准剪切盒口放入环刀（刃口向上）21在试样上放滤纸22在滤纸上放透水板23在透水板上放传压盖24将试样徐徐推入剪切盒内，移去环刀25固定测力计最好长点26固定测力计27移动传动装置（转动手轮），使上盒前端钢珠刚好与测力计接触紧：逆时针旋转松：顺时针旋转上盒与测力计接触处28移动传动装置（转动手轮），使上盒前端钢珠刚好与测力计接触最好长点最好短点29不太好！最好短点移动传动装置（转动手轮），使上盒前端钢珠刚好与测力计接触30安装加压框架安装前是否加吊盘？否31施加垂直压力如何施加荷载？（做三次试验）第一个试件：一个砝码（100kp)第二个试件：两个砝码（200kp)第三个试件：三个砝码（300kp)32拔去固定销钉33调整测力计读数为零34立即以0.8mm/min的剪切速度进行剪切（每分钟4-6转的均匀速度旋转手轮），使试样在3-5min剪损。如何读数？（与指针旋转方向一致的数字）指针顺时针旋转，因此读黑色数字！35剪损的标准的判别①当测力计的读数达到稳定，或有明显后退表示试样剪损；②一般宜剪切至剪切变形达到4mm；③若测力计的读数继续增加，则剪切变形达到6mm为止。3637数据处理环刀号环刀质量（g）湿土+干土质量(g）质量密度(g/cm3)含水率（%）垂直压力P100200300量力环系数C1.6251.6251.625试验数据整理nRτ△LnRτ△LnRτ△L4158.10.6542413.00.5643016.30.5082413.01.3683217.31.2883820.61.22122915.72.11123619.52.04124423.51.96163016.32.9163921.12.81164524.42.75203317.93.67204122.23.59194725.53.33233518.94.25破坏时所对应的n值一定是n的倍数吗？不一定！τ：逐渐增大↑R：逐渐增大↑38数据处理τ-△L曲线图12043551520103025τf1τf3τf2τf1=18.9τf2=22.2τf3=25.5①:100kPa②:200kPa③:300kPa剪切位移△L(mm)剪切应力τ(kPa)误差分析：取土样时不均匀;试件的含水率、击实能量相差太大；试验条件的影响等3