反復(fù)直剪強(qiáng)度試驗(yàn)基本介紹

反復(fù)直剪強(qiáng)度試驗(yàn)是測(cè)定試樣殘余強(qiáng)度。殘余強(qiáng)度是指粘性土試樣在有效應(yīng)力作用下進(jìn)行排水剪切，當(dāng)強(qiáng)度達(dá)到峰值強(qiáng)度以后，繼續(xù)剪切。因剪切位移的增大，強(qiáng)度逐漸減小，最后達(dá)到穩(wěn)定值?；蚍Q(chēng)為排水剪試驗(yàn)中土的最小強(qiáng)度或取終強(qiáng)度。研究土的殘余強(qiáng)度的目的，即在于了解土體遭受破壞以后強(qiáng)度衰減的變化規(guī)律，研究大應(yīng)變條件下，強(qiáng)度降低的問(wèn)題。

由于土體強(qiáng)度自峰值下降到殘余值，往往要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的過(guò)程，需要較大的剪切位移，故慢速剪切和大位移就成為殘余強(qiáng)度的重要特點(diǎn)。

反復(fù)直剪強(qiáng)度試驗(yàn)適用于粘土和泥化夾層。制備試樣時(shí)要求軟弱面或泥化夾層處于試樣高度的中部，即正好是剪切面，以確定符合工程實(shí)際情況的強(qiáng)度值。

反復(fù)直剪強(qiáng)度試驗(yàn)是以3~4個(gè)以上試樣在不同的垂直壓力下進(jìn)行反復(fù)剪切，分別求得剪應(yīng)力的最后穩(wěn)定值，以確定殘余強(qiáng)度。本試驗(yàn)方法適用于粘土和泥化夾層。

本試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備，應(yīng)符合下列規(guī)定:

1、應(yīng)變控制式反復(fù)直剪儀(如右圖)，由剪切盒、垂直加壓設(shè)備、剪切傳動(dòng)裝置、測(cè)力計(jì)、位移量測(cè)系統(tǒng)、剪切變速設(shè)備、剪切反推裝置和可逆電動(dòng)機(jī)組成。

2、環(huán)刀位移量測(cè)設(shè)備:量程為10mm，分度值為0.01mm的百分表;或準(zhǔn)確度為全量程0.2%的傳感器。

反復(fù)直剪強(qiáng)度試驗(yàn)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行。

1、試樣制備:

(1)對(duì)于有軟弱面的原狀土，先整平土樣兩端，使土的頂面、底面平行土體軟弱面，用環(huán)刀切取試樣，當(dāng)切到軟弱面后向下切10mm，使軟弱面位于試樣高度的中部，密度較低的試樣，下半部應(yīng)略大于10mm。

(2)對(duì)于無(wú)軟弱面的原狀土樣，應(yīng)按原狀土試樣制備的步驟進(jìn)行。

(3)對(duì)于泥化夾層或滑坡層面，無(wú)法取得原狀土樣時(shí)，可刮取夾層或?qū)用嫔系耐翗?，制備?0mm液限狀態(tài)的土膏;分層填入環(huán)刀內(nèi)，邊填邊排氣，同一組試樣填入密度的允許差值為0.03g/cm，并取軟弱面上的土樣測(cè)定含水率。

(4)當(dāng)試樣需要飽和時(shí)，應(yīng)按抽氣飽和法的步驟進(jìn)行。

2、試樣安裝、固結(jié)排水應(yīng)按慢剪試驗(yàn)試樣相關(guān)的步驟進(jìn)行。

3、拔去固定銷(xiāo)，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)正向開(kāi)關(guān)，以0.02mm/min(粉土采用0.06mm/min)的剪切速度進(jìn)行剪切，試樣每產(chǎn)生剪切位移0.2~0.4mm測(cè)記測(cè)力計(jì)和位移讀數(shù)，當(dāng)剪應(yīng)力超過(guò)峰值后，按剪切位移0.5mm測(cè)讀一次，直至最大位移達(dá)8~10mm停止剪切。

4、第一次剪切完成后，啟動(dòng)反向開(kāi)關(guān)，將剪切盒退回原位，插入固定銷(xiāo)，反推速率應(yīng)小于0.6mm/min。

5、等待半小時(shí)后，重復(fù)本條3、4款的步驟進(jìn)行第二次剪切，如此反復(fù)剪切多次，直至最后兩次剪切時(shí)測(cè)力計(jì)讀數(shù)接近為止。對(duì)粉質(zhì)粘土，需剪切5~6次，總剪切位移量達(dá)40~50mm;對(duì)粘質(zhì)土需剪切3~4次，總剪切位移量達(dá)30~40mm。

6、剪切結(jié)束，吸去盒中積水，卸除壓力，取出試樣，描述剪切面破壞情況，取剪切面上的試樣測(cè)定剪后含水率。

剪應(yīng)力應(yīng)按慢剪試驗(yàn)的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。

1、以剪應(yīng)力為縱坐標(biāo)，剪切位移為橫坐標(biāo)，繪制剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線(如右圖1)。圖上第一次的剪應(yīng)力峰值為慢剪強(qiáng)度，最后剪應(yīng)力的穩(wěn)定值為殘余強(qiáng)度。

2、殘余強(qiáng)度與垂直壓力的關(guān)系曲線的繪制及殘余內(nèi)摩擦角φr和殘余粘聚力cr的確定，應(yīng)按慢剪試驗(yàn)的的規(guī)定進(jìn)行(如右圖2)。

1、擾動(dòng)土的殘余強(qiáng)度通常與原狀試樣的殘余強(qiáng)度相接近，對(duì)同一種土不管是正常固結(jié)的或超固結(jié)的，只要是在同一有效壓力作用下，其殘余強(qiáng)度相同，它只與土的性質(zhì)有關(guān)，而與應(yīng)力史無(wú)關(guān)。因此，當(dāng)選取原狀土樣有困難時(shí)，可取擾動(dòng)土進(jìn)行試驗(yàn)。制樣時(shí)所用含水率采用該土(泥化夾層和滑動(dòng)層面)的液限含水率為宜。

2、當(dāng)采用剪切速率為0.02mm/min時(shí)，每次剪切約需8~10h左右。為了使試驗(yàn)時(shí)間便于安排，在一次剪切完成后，可間隔一定時(shí)間進(jìn)行下一次剪切。但應(yīng)在下一次剪切前，再將剪切盒反推至原位置，再進(jìn)行剪切。

3、因采用手反推剪切盒時(shí)，由于用力不易均勻，易將試樣剪切面破壞，故不宜采用。