岩土工程勘察十字板剪切试验

4.6十字板剪切试验1.概述2.十字板测试原理3.电测式十字板剪切试验4.影响测试成果的主要因素5.成果的应用6.新产品介绍7.试验总结与要求8.下节预告目录十字板剪切试验(VaneShearTest,简称VST)适用于原位测定饱水软粘土的不排水抗剪强度。所测得的抗剪强度值，相当于试验深度处天然土层在原位压力下固结的不排水抗剪强度;由于十字板剪切试验不需要采取土样，避免了土样扰动及天然应力状态的改变，是一种有效的现场测试方法。根据十字板仪的不同，十字板剪切试验可分为普通十字板和电测十字板;根据贯入方式的不同,又可分为预钻孔十字板剪切试验和自钻式十字板剪切试验(Self-BoringVaneShearTest,简称SBVST)。从技术发展和使用方便的角度，自钻式电测十字板仪具有明显的优势。十字板剪切试验在我国沿海软土地区被广泛使用。它可在现场基本保持原位应力条件下进行扭剪。适用于灵敏度小于10的均质饱和软粘土。对于不均匀土层，特别是夹有薄层粉细砂或粉土的软粘土。十字板剪切试验会有较大的误差，使用时必须谨慎。1.概述试验项目测定参数主要试验目的十字板剪切试验不排水抗剪强度峰值cu(kPa)和残余值c’u(kPa)1测求饱和粘性土的不排水抗剪强度和灵敏度；2估算地基土承载力和单桩承载力；3计算边坡稳定性；4判断软粘性土的应力历史。VST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，否则会损伤十字板头。优点和缺点十字板剪切试验的原理，即在钻孔某深度的软粘土中插入规定形状和尺寸的十字板头，施加扭转力矩，将土体剪切破坏，测定土体抵抗扭损的最大力矩，通过换算得到土体不排水抗剪强度。十字板头旋转过程中假设在土体中产生一个高度为H(十字板的高度)、直径为D(十字板头的直径)的圆柱状剪损面，并假定该剪损面的侧面和上、下底面上土的抗剪强度都相等。在剪损过程中，土体产生的最大抵抗力矩M由圆柱侧表面的抵抗力矩M1、和圆柱上下面的抵抗力矩M2两部分组成。即M＝M1+M2。2.十字板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。CvCHVST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。开口钢环式十字板剪切仪轻便式十字板剪切仪电测式十字板剪切仪3.十字板剪切试验分类3.电测式十字板剪切试验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）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。试验步骤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，立即拧紧钻杆夹具注意事项4.1主要适用于饱和软粘性土层，但若土层含有砂层、砾石、贝壳、树根及其他未分解有机质时不宜采用。测试深度一般在30m以内，目前陆上最大测试深度已超过50m。4.试验条件和影响因素1、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2、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4.2影响因素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，60

50mm×100mm，厚2mm，轴径13mm，604、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

5、剪应力的分布土体扭剪破坏时，破坏面上剪应力的分布并不是均匀的，剪应力近边缘处(水平面及垂直面上)均有应力集中现象。Jackson(1969)提出，对计算抗剪强度Cu的公式进行修正，表示为:6、圆柱破坏面的形成

Leblane(1975)通过室内十字板试验发现，抗剪强度峰值发生在扭剪角不大时。随着扭剪角增大，强度降低，直至达到残余强度为止。当扭剪角超过45度时，才发展成完整的圆柱破坏面，而且剪切破坏面实际为带状，其直径比十字板叶片直径大5%，这使计算所得抗剪强度值偏大。7、触图变效桨应Fla阵ate坚(19惭66篇)首先提鼓出，试艳验前十津字板头旬插人土恐中静置烤的时间饼延长时裳，测得婚的抗剪孔强度往叙往会增明加。这锈与插人蔑十字板推头所产懒生的孔悬隙压力没的消散腰和勃性袋土触变衬强度的慎恢复有饼关。为完增加资挣料的可茅比性，诉有必要于对十字丈板插入委土中和配试验之阴间规定讨一个统沉一的延瓜迟时间泥。8、试验咏方法采用不堂同的试虑验设备世、钻进亦方式或它操作方以法也都崖会影响语所测试献土层的响抗剪强笛度。电买测式十催字板比而非电测界式的试搞验结果犁往往偏抱小15-盆20%崇(当控疑制剪得切速拒率等记条件伟相同屠时)。这帖是由唇于电幻玉测装萍置从求根本夫上消龟除了峰机械首安装鸽、钻屈杆弯凝曲、岛轴杆爽摩擦泥等因籍素的抬影响烟。计算渗土的乳抗剪呢强度计算土肃的灵敏假度绘制抗鸦剪强度眉与试验阿深度的纠关系曲祥线绘制抗诱剪强度欧与回转冒角的关仰系曲线5.数据的逃处理与充应用计算朝土的镰抗剪鱼强度Cu计算重豆塑土的踩抗剪强末度Cu′计算狠土的滚灵敏雅度St国内外川研究均收表明，安十字板蹈剪切试医验所测芳得的抗继剪强度赔值偏高;应用没于实秆际工娱作时杀应作栏修正听。Bje输rru筹m(1谦972）建蜓议的推修正越式为:5.巴2资料减应用(1芽)计算地昼基承载拆力(2免)分析饱殃和软粘均性土填拳、挖方鲁边坡的脆稳定性十字市板抗意剪强陷度较驱为普蜓遍地勤用于卵软土生地基浪及软甲土填槐、挖户方斜野坡工寇程的醋稳定炎性分范析与通核算暗。根滩据软烤土中赌滑动掠带强御度显寇著降补低的流特点厕，用疤十字附板能潮较准颜确地巾确定奥滑动葬面的歉位置雅，并璃根据裙测得摩的抗昌剪强秀度来勒反算蚁滑动庄面上工土的北强度很参数禽，为汽地基桨与边皇坡稳青定性诊分析兰和确诉定合技理的肆安全姻系数盆提供红依据膜。据盏南京虏水科民院、粮浙江欠水科筹院等器单位已对海敌堤、录水库尊堤坝叠所作垦的大饰量验孕算，戒表明羞十字惧板抗投剪强肉度一疫般偏更大，谈建议临在设浩计中唱安全做系数哈不小领于1.皮3—其1.米5为宜。(3)检验地沃基加固匀改良的饺效果在软匀土地摩基堆海载预网压(或配奇以砂铃井排狭水)处理过丸程中，冤可用十占字板剪娘切试验脚测定地腿基强度紧的变化循，用于芳控制施歇工速率礼及检验汇地基加岔固的效售果。(4据)其他软粘箱性土稻的灵混敏度种是一届个重佣要指默标，场用它谁可以嫌来判辩断土否的成旷因、俊结构咐性，在并了罗解扰球动因锁素(如打羡桩、窝活荷洪载变亦化剧料烈等)对软瓶土强港度的棚影响沫；根他据抗所剪强昆度与谊深度慕的关醉系曲蜂线来斩判定傻土的例固结村性质辣；根之据不份排水兴抗剪松强度扁确定捡软土骡路基片的临坑界高卡度等受。估算迎地基犯容许耍承载比力济对于多内摩束擦角蛾为零舅的饱北和软酸粘土罩，可关以用抚下式坦估算秘地基阔容许荒承载累力[R][R]=2Cu+h式中：—基础底葛面以上根土的容兔重；h—基础姜埋深屠。预估陪单桩康承载都力酿在饱脾和软袋粘土谅中，挥单桩默的极歇限端散阻力qp和极孕限侧膝摩阻纽奉力qf可由下妥式计算求软粘急土灵敏浓度

野冶外十字期板剪切吨实验是辜确定软染粘土灵睁敏度的趟最可靠斑的方法十字绝板剪哈切试捡验记跳录表转角（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搂.030贯.865.开8103劳.6141奋.415演1.仍2141阿.413肠4.笼412稠4.稳6114婶.8十字板耐剪切试氧验记录母表转角（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.裳030我.865.旺810魄3.题6141阶.4151白.2141剩.413抖4.觉412泽4.芳6114拦.828项.035列.044.尿850.对449.辅049.惩049.伐049述.049.咸0十字板猛剪切试杜验记录柿表转角（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塘.030皮.865甜.810避3.民6141踪蝶.415俗1.机2141喊.4134炊.4124壁.611石4.呼828.给035.悠044.冻850.曾449金.049.润049短.049捕.049赌.03.01、电粮动室萌内十膝字板犹剪切饿仪符合AS骨TM乌D晕46型48规范标准型失电动十随字板剪猛切仪旋棒转速度短恒定，10°土/分钟嚼，包浮含有浇标准卧的十萝字板僻头。AS帮TM特殊练版S23业01，旋必转速努度更红快，60瓦°-熄90骆°/分钟，姨带有可斜选择的已十字板坑头，直史径12扁.7贫mm，高度25.照4mm。设备效由四个放弹簧中保的一个祥进行加哀载。S23果02型为挥室内哲手动客十字炼板剪损切仪柴。6.新产戏品介净绍手动便脊携式十赏字板剪京切仪用于初冶步测试崇软粘土寸和中等样强度硬盼粘土的列天然不府排水抗沃剪强度使用肆快速夺简单凝，重炸量轻手动雅直接香钻孔拣，深喜度可林达3米三种十割字板尺句寸：量知程从0到200唱kPa标准十件字板基表座刻度更范围0-1主kg/尸cm2，最渡小刻伯度为0.0集5k黄g/c梢m2，这样饰目视精替度接近0.渗01困kg照/m2，除仪了标拆准十睬字板留头外汁，另闯外两偶个十帅字板屑头范见围分辈别为0-2验.5和0-呼0.氧2欧kg悲/c鲜m2。十字板朽剪切仪录和贯入餐仪同时滔使用，处可以快菊速对土饿体的内捕摩擦角异进行评债估，或漆者用来布判定土杂体是否墙是粘性城的。重量：0.5公斤微型十尚字板剪浊切仪E-2柏86十字包板剪稳切仪江紧凑引小巧熟，可嫩放置稠于携刑带箱坟中，妇能快足速测港试土丹体的冻基础俘、掘浩进、果坑槽驱的稳莲定性意。总聪范围0-昌26踏0k饰Pa。手鹿柄上蹈的刻域度读斤数能鉴保持执最大虎值，怨直到阅重新葡复位冤。精平度10古%。包含有锯三种尺叫寸的十罩字板头叔：。有效测抽试范围0-2峡60k腹Pa；0-直13蜘0k如Pa；0-僻65姨kP伐a。可选末十字遣板头谱用来克测试姜非常锁敏感接性土金体，订测试翻范围合：0-职8.唯12溜5k眠Pa，一个春模拟板科头用来喘标定延厅长杆和提土体摩字擦。延长籍杆共6根，每雕根长0.5米。分隔拥放置毒携带禽箱并烛带有狼两个倒小扳臂手重量活：3公斤E-2脚86十字板相剪切序号产品规格单位数量单价金额RE:MARTEST（意大利）19154元（人民币）（人民币）便携式十字板剪切试验1S057现场勘查便携式十字板。配备多种十字板剪切头，及安装工具。贯入深度：60mm，可通过500cm的延伸杆加长，测量范围：0-200kPa,包装箱尺寸规格：500*300*100mm,重4kg。pc111046110462S057-1延长杆，每根500mm长。pc1130013003S075便携式十字板仪。包括1个测量表头及袖珍十字板，表头量程0-1KG,十字板探头规格：10*20mm(直径*高）pc1312931294S075便携式十字板仪。包括1个测量表头及袖珍十字板，表头量程0-1KG,十字板探头规格：10*20mm(直径*高）pc1312931295S076-01不锈钢十字板头，规格：10*20mm(直径*高）pc1550550欧洲标怜准型:十字板(Φ血xh两,量程):蛛65扭x1胃30世mm,扛20御0k胜Pa刀刃右形状:顶端粱全部苹直角十字视板保匹护鞘:外径Φ75惠,长度820愉mm延长管:外径Φ4猜2延长杆:新Φ2这2碑x班10苍00窄m厅m滑动搜接口:恨15顺时惧针方烘向标准型:十字农板(Φ残xh姥,量程):震50著x1责10暗mm,杆20锹0k肝Pa65宫x蝇1兔30厘m峰m,号1辉00冶k季Pa80慰x聚1忠72盖m妥m,颗5智0援kP槽a刀刃攀形状仇：开顶端缴全部苏锥形延长杆:防Φ2惭2嫌x器10霸00俘m甜m滑动接跑口:奋1近5c云loc弓kwi棚se电动染野外沟十字渗板剪漏切仪EF适-1终00帜4