现场直接剪切试验 (2)

实验五 直接剪切试验实验人： 学号：一、概述直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验，简称直剪试验，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，测得试样破坏时的剪应力τ，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角ϕ和粘聚力c 。

二、仪器设备1、直剪仪。

采用应变控制式直接剪切仪，如图所示，由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。

加压设备采用杠杆传动。

2、测力计。

采用应变圈，量表为百分表。

3、环刀。

内径6.18cm ，高2.0cm 。

4、其他。

切土刀、钢丝锯、滤纸、毛玻璃板、凡士林等。

三、操作步骤1、将试样表面削平，用环刀切取试件，测密度，每组试验至少取四个试样，各级垂直荷载的大小根据工程实际和土的软硬程度而定，一般可按100kPa ，200kPa ，300kPa ，400kPa （即1.0 kg/cm 2，2.0 kg/cm 2，3.0 kg/cm 2，4.0 kg/cm 2）施加。

2、检查下盒底下两滑槽内钢珠是否分布均匀，在上下盒接触面上涂抹少许润滑油，对准剪切盒的上下盒，插入固定销钉，在下盒内顺次放洁净透水石一块及湿润滤纸一张。

图7-1 应变控制式直剪仪1—轮轴；2—底座；3—透水石；4—测微表；5—活塞； 6—上盒；7—土样；8—测微表；9—量力环；10—下盒3、将盛有试样的环刀平口朝下，刀口朝上，在试样面放湿润滤纸一张及透水石一块，对准剪切盒的上盒，然后将试样通过透水石徐徐压入剪切盒底，移去环刀，并顺次加上传压板及加压框架。

4、在量力环的安装水平测微表，装好后应检查测微表是否装反，表脚是否灵活和水平，然后按顺时针方向徐徐转动手轮，使上盒两端的钢珠恰好与量力环按触（即量力环中测微表指针被触动）。

5、顺次小心地加上传压板、钢珠，加压框架和相应质量的砝码（避免撞击和摇动）。

6、施加垂直压力后应立即拔去固定销（此项工作切勿忘记）。

实验五直接剪切试验实验人：学号：一、概述直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验，简称直剪试验，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，测得试样破坏时的剪应力τ，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角ϕ和粘聚力c。

二、仪器设备1、直剪仪。

采用应变控制式直接剪切仪，如图所示，由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。

加压设备采用杠杆传动。

图7-1 应变控制式直剪仪1—轮轴；2—底座；3—透水石；4—测微表；5—活塞；6—上盒；7—土样；8—测微表；9—量力环；10—下盒2、测力计。

采用应变圈，量表为百分表。

3、环刀。

内径6.18cm，高2.0cm。

4、其他。

切土刀、钢丝锯、滤纸、毛玻璃板、凡士林等。

三、操作步骤1、将试样表面削平，用环刀切取试件，测密度，每组试验至少取四个试样，各级垂直荷载的大小根据工程实际和土的软硬程度而定，一般可按100kPa，200kPa，300kPa，400kPa（即1.0 kg/cm2，2.0 kg/cm2，3.0 kg/cm2，4.0 kg/cm2）施加。

2、检查下盒底下两滑槽内钢珠是否分布均匀，在上下盒接触面上涂抹少许润滑油，对准剪切盒的上下盒，插入固定销钉，在下盒内顺次放洁净透水石一块及湿润滤纸一张。

3、将盛有试样的环刀平口朝下，刀口朝上，在试样面放湿润滤纸一张及透水石一块，对准剪切盒的上盒，然后将试样通过透水石徐徐压入剪切盒底，移去环刀，并顺次加上传压板及加压框架。

4、在量力环的安装水平测微表，装好后应检查测微表是否装反，表脚是否灵活和水平，然后按顺时针方向徐徐转动手轮，使上盒两端的钢珠恰好与量力环按触（即量力环中测微表指针被触动）。

5、顺次小心地加上传压板、钢珠，加压框架和相应质量的砝码（避免撞击和摇动）。

6、施加垂直压力后应立即拔去固定销（此项工作切勿忘记）。

开动秒表，同时以每分钟4~12转的均匀速度转动手轮（学生可用6转/分），转动过程不应中途停顿或时快时慢，使试样在3~5分钟内剪破，手轮每转一圈应测记测微表读数一次，直至量力环中的测微表指针不再前进或有后退，即说明试样已经剪破，如测微表指针一直缓慢前进，说明不出现峰值和终值，则试验应进行至剪切变形达到4mm（手轮转20转）为止。

土力学直接剪切试验
土力学直接剪切试验是一种用于研究土壤力学性质的试验方法。

该试验主要通过对土样在剪切平面上的应力-应变关系进行研究，来探究其剪切强度和变形特性等力学性质。

直接剪切试验通常采用正方形或圆形的土样，在试验开始前应将土样切平，并确保其表面光滑、平整。

试验时，土样被夹在两个平行的剪切面之间，以产生剪切应力。

在应用规定的剪切荷载后，土样将发生剪切变形，同时试验设备可以记录下荷载变化以及土样在剪切面上的应变变化。

直接剪切试验的结果可以用于计算土的剪切强度、摩擦角以及压缩强度等力学指标。

此外，直接剪切试验还可以用于研究土壤的孔隙结构、应力分布等问题。

直接剪切试验具有简单易行、结果准确等优点，已广泛应用于土力学领域，被广泛用于工程问题的研究及土力学试验教学中。

实验六直接剪切试验直接剪切试验（手动）一、基本概念及原理土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质指标之一。

工程中的地基承载力，挡土墙的土压力，土坡稳定等问题都与土的抗剪强度直接相关。

根据库仑定律，土的抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比。

其本质是由于土粒之间的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用产生的摩阻力，其大小决定于土粒表面的粗糙度、密实度、土颗粒的大小以及颗粒级配等因素。

粘性土的抗剪强度由两部分组成，一部分是摩擦力，另一部分是土粒之间的粘结力。

用库仑定律公式表达为τ＝c+σtgφ。

二、试验目的直接剪切试验是测定土抗剪强度指标的一种常用方法。

通常将同一土样切取不少于四个试样；分别在不同的垂直压力下施加水平剪切力，测得破坏时的切应力，以确定土的内摩擦角和内聚力，为工程实践提供依据。

三、试验方法及适应范围由于土体在固结过程中孔隙水压力的消散，荷载在土中产生的附加应力最后全部转化为有效应力。

其实质是土体强度不断增长的过程。

因此，剪切试验条件决定了同一种土在不同试验条件下的抗剪强度不同。

为了模拟现场土体的剪切条件，根据土的固结程度，剪切时的排水条件以及加荷速率，把剪切试验分为三种：1、快剪试验（或不排水剪）：土样施加法向应力后，立即施加水平剪切力，在3-5分钟内将试样剪切破坏。

在整个试验过程中不允许土样含水量有所变化，即孔隙水压力保持不变。

这种方法只适用于模拟现场土体较厚，透水性较差，施工速度较快，基本上来不及固结就被剪切破坏的情况（土的渗透系数小于10-6cm/s）。

2、固结快剪（或固结不排水剪）：先将土样在法向应力作用下达到完全固结，然后施加水平剪切力，与快剪方法一样使土样剪切破坏。

此方法只适用于模拟现场土体在自重或正常荷载条件下已达到完全固结状态，随后，又遇到突然增加荷载或因土层较薄，透水性较差，施工速度快的情况。

适用于土的渗透系数小于10-6cm/s的土类，对渗透系数大于10-6cm/s的土，应采用三轴仪进行试验。

土力学直剪试验(完整报告-含实验数据、强度图)直接剪切实验一、实验目的直接剪切实验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，通常采用四个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切力进行剪切，测出破坏时剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角φ和粘聚力c。

二、实验原理：土的破坏都是剪切破坏，土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。

土体的一部分对于另一部分移动时，便认为该点发生了剪切破坏。

无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比；粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还决定于土的粘聚力。

土的摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。

三、实验设备：1.应变控制式直剪仪：由剪切容器、垂直加压设备、水平力推力座、量力环等组成。

2.其它辅助设备：百分表、天平、环刀、秒表、饱和器、透水石、削土刀等。

四、实验步骤：1.按要求的干密度，称出一个环刀体积所需的风干试样。

本实验使用扰动土试样。

制备四份试样，在四种不同竖向压力下进行剪切试验。

2.取出剪切容器的加压盖及上部透水石，将上下盒对准，插入固定销。

3.将试样徐徐倒入剪切容器内，在试样面上依次放好透水石、加压盖、钢珠和加力框架。

4.徐徐转动手轮至量力环上的百分表长针微微转动为止，将百分=0。

表的长针调至零，即R5.在试样面上施加第一级垂直压力P=100kpa。

6.拔去固定销，以8s/r的均匀速率转动手轮，使试样在3--5分钟内剪破。

剪破标准：（1）当百分表读数不变或明显后退，(2)百分表指针不后退时，以剪切位移为4mm对应的剪应力为抗剪强度，这时剪切至剪切位移达6mm时才停止剪切。

7.卸除压力，取下加力框架、钢珠、加压盖等，倒出试样，刷净剪切盒。

8.重复2-7步骤，改变垂直压力，使分别为200、300、400kpa进行试验。

五、数据分析：垂直压力(KPa ) 手轮转数钢环读数(0.01mm)剪切位移(0.01mm)剪应力(KPa)10 00 0 0 02 16.0 24.0 39.520 4 21.0 59.0 51.870 6 23.0 97.0 56.810 8 24.0 136.0 59.280 10 24.8 175.2 61.256 12 24.8 215.2 61.256 14 24.8 255.2 61.256 16 24.7 295.3 61.009 18 24.8 335.2 61.256 20 24.8 375.2 61.256 22 24.8 415.2 61.256 24 24.8 455.2 61.2562000 0 0 02 20.0 20.0 49.400 4 32.0 48.0 79.040 6 38.2 81.8 94.354 8 42.0 118.0 103.740 10 47.0 153.0 116.090 12 49.0 191 121.030 14 49.1 230.9 121.277 16 49.1 270.9 121.277 18 49.1 310.9 121.277 20 49.0 351 121.030 22 49.0 391 121.030 24 49.0 431 121.0303000 0 0 02 25.0 15 61.750 4 42.0 38 103.740 6 52.2 67.8 128.934 8 57.8 102.2 142.766 10 62.6 137.4 154.62212 67.0 173 165.490 14 69.0 211 170.430 16 72.0 248 177.840 18 73.3 286.7 181.051 20 73.6 326.4 181.792 22 73.6 366.4 181.792 24 73.5 406.5 181.545 26 73.6 446.4 181.7924000 0 0 02 28.0 12.0 69.160 4 52.0 28.0 128.440 6 69.2 50.8 170.924 8 80.2 79.8 198.094 10 89.0 111 219.830 12 90.8 149.2 224.276 14 94.8 185.2 234.156 16 96.8 223.2 239.096 18 97.6 262.4 241.072 20 97.6 302.4 241.072 22 97.6 342.4 241.072 24 97.6 382.4 241.072 26 97.6 422.4 241.072剪切位移为4mm时对应的剪应力（kpa）即抗剪强度如下表：100 61.26200 121.03300 181.79400 241.07由图可知：抗剪强度指标：C=10，φ=31.2。

实验五 直接剪切试验实验人： 学号：一、概述直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验，简称直剪试验，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，测得试样破坏时的剪应力τ，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角ϕ和粘聚力c 。

二、仪器设备1、直剪仪。

采用应变控制式直接剪切仪，如图所示，由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成。

加压设备采用杠杆传动。

2、测力计。

采用应变圈，量表为百分表。

3、环刀。

内径6.18cm ，高2.0cm 。

4、其他。

切土刀、钢丝锯、滤纸、毛玻璃板、凡士林等。

三、操作步骤1、将试样表面削平，用环刀切取试件，测密度，每组试验至少取四个试样，图7-1 应变控制式直剪仪1—轮轴；2—底座；3—透水石；4—测微表；5—活塞；6—上盒；7—土样；8—测微表；9—量力环；10—下盒各级垂直荷载的大小根据工程实际和土的软硬程度而定，一般可按100kPa，200kPa，300kPa，400kPa（即1.0 kg/cm2，2.0 kg/cm2，3.0 kg/cm2，4.0 kg/cm2）施加。

2、检查下盒底下两滑槽内钢珠是否分布均匀，在上下盒接触面上涂抹少许润滑油，对准剪切盒的上下盒，插入固定销钉，在下盒内顺次放洁净透水石一块及湿润滤纸一张。

3、将盛有试样的环刀平口朝下，刀口朝上，在试样面放湿润滤纸一张及透水石一块，对准剪切盒的上盒，然后将试样通过透水石徐徐压入剪切盒底，移去环刀，并顺次加上传压板及加压框架。

4、在量力环的安装水平测微表，装好后应检查测微表是否装反，表脚是否灵活和水平，然后按顺时针方向徐徐转动手轮，使上盒两端的钢珠恰好与量力环按触（即量力环中测微表指针被触动）。

5、顺次小心地加上传压板、钢珠，加压框架和相应质量的砝码（避免撞击和摇动）。

6、施加垂直压力后应立即拔去固定销（此项工作切勿忘记）。

开动秒表，同时以每分钟4~12转的均匀速度转动手轮（学生可用6转/分），转动过程不应中途停顿或时快时慢，使试样在3~5分钟内剪破，手轮每转一圈应测记测微表读数一次，直至量力环中的测微表指针不再前进或有后退，即说明试样已经剪破，如测微表指针一直缓慢前进，说明不出现峰值和终值，则试验应进行至剪切变形达到4mm（手轮转20转）为止。

几种软土剪切试验方法几种软土剪切试验方法宁波地铁工程的最大特点是软土地层厚、软、差，在设计过程中怎样正确合理地选择和应用勘察报告中给定的众多参数，对设计人员来说显得尤为重要。

在解读规范的过程中，也会遇到很多什么三轴试验、原位测试等等名词，在选择参数方面有总应力、有效应力法参数、直接剪切参数、固结快剪参数等等，因此理解勘察试验方法和目的、了解什么样的土层采用什么试验方法得出的强度参数最可靠，哪些方法得出的参数保守、哪些方法得出的参数偏大，这种方法与那种方法得出的参数为什么不同、怎么换算、偏大偏小的原因，土力学现场试验与原位试验的关系，试验与实际工程情况的关系，排水、不排水，固结、不固结，有侧限与无侧限等等怎么与现场结合都很重要，在软土地区搞设计不了解试验方法及其意义恐怕不行。

对于基坑支护工程来说，所需的主要土的力学参数为抗剪强度指标，以下为搜集到的几种软土试验方法。

测定土的抗剪强度指标的试验方法主要有室内剪切试验和现场剪切试验二大类，室内剪切试验常用的方法有直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验等，现场剪切试验常用的方法主要有十字板剪切试验。

室内试验：（1）直接剪切试验：为测定土的抗剪强度的最简单方法，他所测定的是土样预定剪切面上的抗剪强度。

目前普遍采用应变控制式直剪仪。

为了在直剪试验中尽量考虑不同的固结排水条件，通常采用不同加荷速率的试验方法来近似模拟土体在受剪时的不同排水条件，由此产生了三种不同的直剪试验方法，即快剪、固结快剪和慢剪。

1）快剪：快剪试验是在对试样施加竖向压力后，立即以0.8mm/min的剪切速率快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。

一般从加载到土样剪坏只需3～5min，相当于“不排水剪切”过程，指标用cq， q表示。

2）固结快剪：固结快剪是在对试样施加竖向压力后，让试样充分排水固结，待沉降稳定后，再0.8 mm/min的剪切速率快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。

试验相当于“固结不排水剪”过程。

土工试验直接剪切试验21．1 一般规定21．1．1 本试验方法分为快剪、固结快剪和慢剪三种。

21．1．2 快剪试验和固结快剪试验的土样宜为渗透系数小于1×10-6cm／s的细粒土。

21．2 仪器设备21．2．1 本试验所用的仪器设备应符合下列规定：1 应变控制式直剪仪(图21．2．1)：包括剪切盒(水槽、上剪切盒、下剪切盒)，垂直加压框架，负荷传感器或测力计及推动机构等，其技术条件应符合现行国家标准《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》GB／T 15406的规定；图21．2．1 应变控制式直剪仪结构示意图1-垂直变形百分表；2-垂直加压框架；3-推动座；4-剪切盒；5-试样；6-测力计；7-台板；8-杠杆；9-砝码2 位移传感器或位移计(百分表)：量程5mm～10mm，分度值0．01mm；3 天平：称量500g，分度值0．1g。

21．2．2 本试验所用的其他仪器设备应符合下列规定：1 环刀：内径6．18cm，高2cm；2 其他：饱和器、削土刀或钢丝锯、秒表、滤纸、直尺。

21．3 操作步骤21．3．1 试样制备应按下列步骤进行：1 黏性土试样制备：1)从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度及含水率的扰动土试样。

制备方法应符合本标准第4．5节的规定；2)测定试样的含水率及密度，应符合本标准第5．2节及本标准第6．2节的规定。

对于试样需要饱和时，应按本标准第4．6节规定的方法进行抽气饱和。

2 砂类土试样制备：1)取过2mm筛孔的代表性风干砂样1200g备用。

按要求的干密度称每个试样所需风干砂量，准确至0．1g；2)对准上下盒，插入固定销，将洁净的透水板放入剪切盒内；3)将准备好的砂样倒入剪力盒内，拂平表面，放上一块硬木块，用手轻轻敲打，使试样达到要求的干密度。

然后取出硬木块。

3 垂直压力应符合下列规定：每组试验应取4个试样，在4种不同垂直压力下进行剪切试验。

可根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力，垂直压力的各级差值要大致相等。

直接剪切实验1、实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φ和粘聚力c。

2、仪器设备1)应变控制式直剪仪：剪切盒、垂直加压框架、测力计、推动器等；2)位移计（百分表）：量程10mm,分度值0.01mm；3)天平、环刀（内径61.8mm、高度20mm）、削土刀、秒表、滤纸、直尺等。

3、操作步骤1)试样制备：取过2mm或5mm筛的土样，制备实验所需土样。

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、加压框架，测记起始读数。

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，但实验过程中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。

所加砝码的重量参照表1法向力与所加砝码对应表1杠杆比1:12法向力（kpa）砝码重量（kg）砝码数量砝码累计重量（kg）50挂盘砝码100 1.2751 1.275200 1.2752 3.825300 1.2752 6.375400 1.27528.9254）拔去固定销，开动秒表，以0.8~1.2mm/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。

试样每产生剪切位移0.1mm测记测力计和位移读数，直至量力计读书出现峰值，应继续剪切至剪切位移为4mm时停机，记下破坏值。

当剪切过程无峰值时，应剪切至剪切位移为6mm时停机。

5）剪切结束后，倒转手轮，尽快移去垂直压力、框架、加压盖板等。