直接剪切實(shí)驗(yàn)法

直接剪切試驗(yàn)法的原理是根據(jù)庫(kù)侖定律，土的內(nèi)摩擦力與剪切面上的法向壓力成正比。將同一種土制備幾個(gè)土樣,分別在不同的法向壓力下,沿固定的剪切面直接施加水平剪力，至土樣剪壞時(shí)的剪應(yīng)力，即為抗剪強(qiáng)度。然后根據(jù)剪切定律求得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C、值。

直接剪切試驗(yàn)按其固結(jié)狀態(tài)及排水情況不同，分為如下三種:快剪試驗(yàn)(不排水剪) 在施加垂直壓力后,立即施加水平剪力,要求試驗(yàn)在3-5min內(nèi)完成，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中試樣的原始含水率不允許發(fā)生變化.須使孔隙水壓力保持不變。在施加垂直壓力和水平剪力的過(guò)程中，均允許試樣排水固結(jié)，使慢剪試驗(yàn)(排水剪)孔隙水壓力全部消散,外加壓力全部成為有效壓力。固結(jié)快剪試驗(yàn)在垂直壓力下試樣完全排水固結(jié)穩(wěn)定后，快速施加水平剪力，在剪切過(guò)程中不允許排水。2100433B

直接剪切試驗(yàn)，英文direct shear test，屬于工程地質(zhì)學(xué)詞匯，即根據(jù)剪切時(shí)排水條件，直接剪切試驗(yàn)方法可分為快剪（不排水剪）、慢剪（排水剪）及固結(jié)快剪（固結(jié)不排水剪）等。按施加剪力的方式不同，直接剪切儀分應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式兩種。前者是通過(guò)彈性鋼環(huán)變形控制剪切位移的速率。后者是通過(guò)杠桿用砝碼控制施加剪應(yīng)力的速率，測(cè)相應(yīng)的剪切位移。多用應(yīng)變控制式，應(yīng)力控制式只適用于作慢剪及長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)。慢剪（排水剪）適用于細(xì)粒土；固結(jié)快剪（固結(jié)不排水剪）適用于滲透系數(shù)小于l0 cm/s的細(xì)粒土；快剪（不排水剪）適用于滲透系數(shù)小于10cm/s的細(xì)粒土。

直接剪切試驗(yàn)慢剪

（1）本試驗(yàn)方法適用于細(xì)粒土。

（2）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)變控制式直剪儀：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)組成。

② 環(huán)刀：內(nèi)徑61.8mm，高度20mm。

③ 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。

(3) 慢剪試驗(yàn)，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行:

①原狀土試樣制備，應(yīng)按“試樣制備”第4條的步驟進(jìn)行，擾動(dòng)±試樣制備按“試樣制備”第6條的步驟進(jìn)行，每組試樣不得少于4 個(gè)。

②對(duì)準(zhǔn)剪切容器上下盒，插入固定銷(xiāo)，在下盒內(nèi)放透水板和濾紙，將帶有試樣的環(huán)刀刃口向上，對(duì)準(zhǔn)剪切盒口，在試樣上放濾紙和透水板，將試樣小心地推入剪切盒內(nèi)。

注：透水板和濾紙的濕度接近試樣的濕度。

③移動(dòng)傳動(dòng)裝置，使上盒前端鋼珠剛好與測(cè)力計(jì)接觸，依次放上傳壓板、加壓框架，安裝垂直位移和水平位移量測(cè)裝置，并調(diào)至零位或測(cè)記初讀數(shù)。

④根據(jù)工程實(shí)際和土的軟硬程度施加各級(jí)垂直壓力，對(duì)松軟試樣垂直壓力應(yīng)分級(jí)施加，以防土樣擠出。施加壓力后，向盒內(nèi)注水，當(dāng)試樣為非飽和試樣時(shí)，應(yīng)在加壓板周?chē)詽衩藜啞?

⑤施加垂直壓力后，每1h測(cè)讀垂直變形一次。直至試樣固結(jié)變形穩(wěn)定。變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為每小時(shí)不大于0.005mm。

⑥拔去固定銷(xiāo)，以小于 0.02mm/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)，直至測(cè)力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)峰值，應(yīng)繼續(xù)剪切至剪切位移為4mm時(shí)停機(jī)，記下破壞值,當(dāng)剪切過(guò)程中測(cè)力計(jì)讀數(shù)無(wú)峰值時(shí)，應(yīng)剪切至剪切位移為6mm時(shí)停機(jī)。

⑦當(dāng)需要估算試樣的剪切破壞時(shí)間，可按下式計(jì)算：

tf=50t50

式中： tf—— 達(dá)到破壞所經(jīng)歷的時(shí)間(min)

t50—— 固結(jié)度達(dá)50%所需的時(shí)間(min)

⑧剪切結(jié)束，吸去盒內(nèi)積水，退去剪切力和垂直壓力，移動(dòng)加壓框架，取出試樣，測(cè)定試樣含水率。

(4) 剪應(yīng)力應(yīng)按下式計(jì)算：

式中 —— 試樣所受的剪應(yīng)力(kPa)

R —— 測(cè)力計(jì)量表讀數(shù)(0.01mm)

(5) 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 ，取曲線上剪應(yīng)力的峰值為抗剪強(qiáng)度，無(wú)峰值時(shí)，取剪切位移4mm所對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力為抗剪強(qiáng)度。

(6) 以抗剪強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，垂直壓力為橫坐標(biāo),繪制抗剪強(qiáng)度與垂直壓力關(guān)系曲線，直線的傾角為摩擦角，直線在縱坐標(biāo)上的截距為粘聚力。

直接剪切試驗(yàn)直剪

砂類(lèi)土的直剪試驗(yàn)：

(1) 本試驗(yàn)方法適用于砂類(lèi)土。

（2） 本試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備，應(yīng)與本標(biāo)準(zhǔn)第2條相同。

（3） 砂類(lèi)土的直剪試驗(yàn)，應(yīng)接下列步驟進(jìn)行：

①取過(guò)2mm篩的風(fēng)干砂樣1200g，按“試樣制備”第5條的步驟制備砂樣。

②根據(jù)要求的試樣干密度和試樣體積稱取每個(gè)試樣所需的風(fēng)干砂樣質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.1g。

③對(duì)準(zhǔn)剪切容器上下盒,插入固定銷(xiāo)，放干透水板和干濾紙。將砂樣倒入剪切容器內(nèi)，拂平表面，放上硬木塊輕輕敲打，使試樣達(dá)到預(yù)定的干密度，取出硬木塊，拂平砂面。依次放上干濾紙、干透水板和傳壓板。

④安裝垂直加壓框架，施加垂直壓力，試樣的剪切速度為0.8mm/min，使試樣在3～5min內(nèi)剪損2100433B

土的抗剪強(qiáng)度是土在外力作用下，其一部分土體對(duì)于另一部分土體滑動(dòng)時(shí)所具有的抵抗剪切的極限強(qiáng)度。該試驗(yàn)是將同一種土的幾個(gè)試樣分別在不同的垂直壓力作用下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得到破壞時(shí)的剪應(yīng)力，然后根據(jù)庫(kù)侖定律，確定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：內(nèi)摩擦角和凝聚力。