最新十字板剪切试验抗剪强度

高等土力学22页将十字钢板插入土中，施加扭矩达到最大值T max 时，十字板在土中被扭动（如高土图1-29），通过这个扭矩来计算土的抗剪强度，对于野外试验，板高与外径之比一般为H/D=2。

对于各向同性的土：maxf 3T 6=7πD实际上，现场土常常是各向异性的，对于正常固结土，水平面上的抗剪强度一般大于垂直面上的抗剪强度。

用上述公式计算的τf 一般偏大，常经过修正后使用。

适用于软塑到硬塑状态的粘土，对于饱和软粘土，它测得的抗剪强度相当于不排水抗剪强度c u 。

十字板剪切试验是在钻孔中进行的，其目的是测定饱水软粘土的抗剪强度。

十字板剪切试验工程适用条件：（1）沿海软土分布地区但不会有砂层、砾石、贝壳等成分的软粘土。

（2）会有粉砂夹层者，其测定结果往往偏大。

可以获得的物理力学性质参数 软土的不排水抗剪强度（Cu ）；计算重塑土不排水抗剪强（Cu`），绘制抗剪强度随试验深度的变化曲线；计算出的灵敏度（S ），估计地基容许承载力[R]及确定软土路堤的临界高度或极限高度和变形模量（E0）。

主要试验目的1.测求饱和粘性土的不排水 抗剪强度和灵敏度； 不排水抗剪强度峰2.估算地基土承载力和单桩 十字板剪 值cu(kPa)和残余值 承载力；3.切试验 c’u(kPa) 3 计算边坡稳定性；4.判断软粘性土的应力历史 。

注意事项：1试验过程中，插入不同深度、十字板插入深度不应小于钻孔或套管直径的3-5倍；孔间距大于0.75-1米。

2、十字板插入土后应停留2-3分钟，太短或太长会使强度减小或增大。

3、剪切速度一般为1°-2°/10秒，过快（粘滞性）过慢（固结）会使强度增加。

一般3-10分钟会出现峰值后应继续剪切1分钟。

4、测出峰值后应快速转动6周，测重塑土的不排水抗剪强度。

5、十字板的规格：板高/板宽=2，刃角60°，面积比=13%-14%（越小越好）。

6、由于圆柱侧面和顶面达到剪切破坏不是同时的，因此强度并不是真正的峰值，是一种平均抗剪强度实验3：十字板剪切试验这是一种原位测试土抗剪强度的方法。

十字板剪切试验报告（电测式） 十字板剪切试验报告（电测式）
表号：铁建试报70 批准文号：铁建设函[2009]27号
委托单位 工程名称 试验地点 试验孔号 送 样 人 原状土 试验深度h （m） 抗剪强度C u（kPa）
报告编号 委托编号 记录编号 试验日期 送样见证人 重塑土 试验深度h （m） 抗剪强度C' u（kPa）
C u—h 曲线：
原状土不排水抗剪强度C u 检测评定依据：
（kPa）
ห้องสมุดไป่ตู้
残余抗剪强度C' u 试验结论：
（kPa）
灵敏度S t.
..
《铁路工程土工试验规程》(TB 10102-2010)。
该土样所检项目均符合《铁路工程土工试验规程》 (TB 10102-2010)标准要求。
试验____________________复核__________________ 批准__________________单位（章）___________________

• 而十字板剪切试验可以解决这一问题。十
字板剪切试验是一种土的抗剪强度的原位 测试方法，这种试验方法适合于在现场测 定饱和粘性土的原位不排水抗剪强度，特 别适合于均匀饱和软粘土。
试验步骤：
实验时，先把套管打到要 求测试的深度以上75cm， 并将套管内的土清除，然 后通过套管将安装在钻杆 下的十字板压入土中至测 试的深度。由地面上的扭 力装置对钻杆施加扭矩， 使埋在土中的十字板扭转， 直至土体剪切破坏，破坏 面为十字板旋转所形成的 圆柱面。
十字板剪切试验
• 直接剪切试验与三轴压缩试验都是室内测 定土的抗剪强度的方法，这些试验方法都 要求事先取得原状土洋，但由于试样在采 取、运送、保存和制备过程中不可避免地 会受到扰动，土的含水量也难以保持天然 状态，特别是对于高灵敏度的粘性土，因 此，室内试验结果对土的实际情况的反映 就会受到不同程度的影响。
• 试验原理： 设土体剪切破坏时所施加的扭矩为M，则它应该 与剪切破坏圆柱面（包括侧面和上下面）上土 的抗剪强度所产生的抵抗力矩相等，即
D D2 D M DH v 2 H 2 4 3 1 1 2 D H v D 3 H 2 6
式中 M——剪切破坏时的扭矩，kN•m
• 预钻式旁压试验适用于粘性土、粉土、砂 土、碎石土、残积土、极软岩和软岩。 • 自钻式旁压试验适用于粘性土、粉土、砂 土，尤其适用于软土。
预钻式旁压仪
自钻式旁压仪
试验原理
• 旁压试验可理想化为圆柱孔穴扩张课题，为轴对 称平面应变问题。典型的旁压曲线(压力P-体积变 化量V曲线或压力p-测管水位下降值S)可分为三 段， • I段〔曲线AB):初步阶段，反映孔壁受扰动土的压 缩; • II段(直线BC):似弹性阶段，压力与体积变化量大 致成直线关系; • III段(曲线CD):塑性阶段，随着压力的增大，体积 变化量逐渐增加，最后急剧增大，达到破坏。

（ ３ ｂ ）
式中 ， ｋ 。 为软土的静止侧压力系数 ， 对 于软黏土 ｋ 。
＝
作者简介 ： 赵佩胜（ １ ９ ６ ２一） ， 男， 江苏启 东人 ， 硕士 ， 副教 授 ， 主 要从 事工程地质的教学 、 工程勘察与管理工作 。
Ｅ —ｍ ａ ｌ ｌ ： ｇ ｅ ｎ ｚ ｓ ３＠ １ ２ ６． ｔ ｏ ｍ
转动 ， 通过孔 口架设的测量装置 ， 来测定其转动时的
力矩 ， 直 至 被测试 的土体 完全 破坏 时所 需 的力 矩 ， 通 过 理论公 式 计算 得 出土 的抗剪 强 度指标 。十字 板 剪 切试 验测 得 的是 软 黏 土 的 原位 不 排 水 抗 剪 强 度 ， 它 代 表土 的天 然强 度 。十字 板剪 切试 验 一般 和钻 机 配 合使 用 。设 土体 剪切 破 坏 时 所 施 加 的扭 矩 为 ， 其 值应 该 十字板 头 剪切 破 坏 圆柱 体 表 面 （ 包 括侧 面 和 上下 端 面 ） 上 土 的 抗 剪 强 度 所 产 生 的抵 抗 力 矩 相 等 ， 即：
抗剪强度 ， 没有 给出土体的 ｃ 、 指标 ， 这给土压力 、
地 基承 载 力 等 计 算 带 来 不 便 。在 十 字 板 剪 切 试 验 中， 严格 地说 ≠ ， 因 为 土 的抗 剪 强 度 与 剪 切 面 上 的正 应力 大小 有 关 ， 因而 正 常 固结 的 软 黏土 其 水 平 面上 的 抗 剪 强 度 大 于 垂 直 面 上 的抗 剪 强 度 ４ 。 。
摘
要： 从 十字板 剪切试验原理 出发 ， 结合 Ｍｏ ｈ ｒ — Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍ ｂ抗剪强度公式 ， 得到 了十字板剪切试 验强度与深度的关 系
式， 通 过最小二乘法建立 了土体抗剪强 度指标黏聚力 ｃ 和摩擦 角 的计算公式 。实例计算表 明 ， 由十字板剪切试验 成果推算 的抗剪强度指标 ｃ 、 值 与直剪固结快剪试验 的结果 接近。 关键词 ： 软黏 土 ； 十字板试验 ； 最小二乘法 ； 抗剪强度指标

十字板剪切试验成果图
仪器型号
As—1
率
测试孔号
ZK3
十字板规格
75mm*15 0mm
定 系
数
测
孔口标高
2.94
十字板常数
129.00m
-3
试 日
期
试验方法
电测法
0.167958kPa
X=194332.414
坐标
Y=60333.896
层底 层底 深度 标高 地层名称
(m) (m)
0 0.00
原状土十字板剪切强度（kPa) 重塑土十字板剪切强度（kPa)
17.00
18.50 15.80 5.60 2.64
20.8 000
淤泥质粉
18.00 19.00 20.00 21.00
19.50 14.80 5.70 2.93 20.50 16.70 6.10 2.54
中风化花
21.00 22.00
试验人：
检查：
地层名称
重塑土十字板剪切强度（kPa)
0 0.00
5
10
15
20
25
30
35
电测法 坐标 X=194851.520
Y=60100.994
测试 深度 (m)
原状 重塑 土强 土强 度度
(kPa) (kPa)
灵 敏 度
1.00
4.50 18.90 7.06 2.68
2.00
5.50 18.90 6.72 2.69
3.60 000 素填土①
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
6.50 18.10 6.50 2.74 7.50 17.80 5.70 2.93 8.50 16.70 5.40 3.35 9.50 18.10 4.50 3.73 10.50 16.80 3.50 3.77 11.50 13.20 3.70 3.84

第52卷第12期2021年12月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.52No.12Dec.2021十字板剪切速率对粉质黏土不排水抗剪强度的影响徐靓1，朱鸿鹄1，程刚1,2，王静1，张春新1，张诚成1(1.南京大学地球科学与工程学院，江苏南京，210023；2.华北科技学院(中国煤矿安全技术培训中心)计算机学院，北京，101601)摘要：为了研究十字板剪切速率对粉质黏土不排水抗剪强度的影响，首先，应用5种转速的十字板对3种含水率的粉质黏土进行剪切试验，得到不同剪切速率和含水率条件下的土体峰值抗剪强度和残余抗剪强度；其次，对十字板速率和归一化峰值抗剪强度、归一化残余抗剪强度的关系分别进行拟合；最后，基于拟合结果，改进Bjerrum 提出的十字板剪切速率修正系数。

研究结果表明：随着剪切速率增大，土体峰值抗剪强度和残余抗剪强度均显著增大；在高含水率条件下，剪切速率对土体抗剪强度的影响更显著，且土体残余抗剪强度对剪切速率变化更敏感；半对数函数和幂函数均能对归一化抗剪强度与剪切速率的关系进行较好拟合，半对数函数拟合参数α和幂函数拟合参数β与土体含水率之间均有良好的线性递增关系。

由α和β与含水率的线性关系，推导得到了剪切速率修正系数与土体含水率的经验公式。

关键词：剪切速率；十字板剪切试验；不排水抗剪强度；修正系数中图分类号：TU411.7文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID )文章编号：1672-7207（2021）12-4372-09Effect of vane shear rate on undrained shear strength of silty clayXU Liang 1,ZHU Honghu 1,CHENG Gang 1,2,WANG Jing 1,ZHANG Chunxin 1,ZHANG Chengcheng 1(1.School of Earth Sciences and Engineering,Nanjing University,Nanjing 210023,China;2.School of Computer Science,North China Institute of Science and Technology (National Safety Training Centerof Coal Mines),Beijing 101601,China)Abstract:In order to study the influence of shear rate on undrained shear strength of silty clay,firstly,a series of vane shear tests were carried out on silty clay samples with three moisture ratios and five shear rates.The peak and residual shear strength at different shear rates and soil moisture ratio were obtained.Secondly,the relationships between normalized peak shear strength,normalized residual shear strength and vane rate were fitted.Finally,the收稿日期：2021−02−10；修回日期：2021−05−15基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(41722209，41702347)；国家重点研发计划项目(2018YFC1505104)；河北省自然科学基金资助项目(D2018508107)(Projects(41722209,41702347)supported by the National Natural Science Foundation of China;Project(2018YFC1505104)supported by the National Key Research and Development Program of China;Project(D2018508107)supported by the Natural Science Foundation of Hebei Province)通信作者：朱鸿鹄，博士，教授，从事地质工程和岩土力学研究；E-mail:***********.cnDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2021.12.017引用格式：徐靓,朱鸿鹄,程刚,等.十字板剪切速率对粉质黏土不排水抗剪强度的影响[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(12):4372−4380.Citation:XU Liang,ZHU Honghu,CHENG Gang,et al.Effect of vane shear rate on undrained shear strength of silty clay[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2021,52(12):4372−4380.第12期徐靓，等：十字板剪切速率对粉质黏土不排水抗剪强度的影响vane shear rate correction coefficient proposed by Bjerrum was modified based on fitting results.The results show that with the increase of shear rate,the soil peak and residual shear strengths increase markedly.Under the condition of high moisture ratio,the effect of shear rate on soil shear strength is more significant,and the residual shear strength is more sensitive to the change of shear rate.The relationship between the normalized shear strength and shear rate could be well fitted by both Semi-logarithmic function and power function.The semi-logarithmic law fitting parametersαand power law fitting parametersβhave a good linear increasing relationship with soil moisture ratio.Considering the relationship betweenα,βand soil moisture ratio,the empirical equation between the rate correction coefficient and soil moisture ratio is obtained.Key words:shear rate;vane shear test;undrain shear strength;correction factor十字板剪切试验(vane shear test,VST)是一种测定饱和黏性土不排水抗剪强度和灵敏度的土工试验，属于岩土原位测试方法。

十字板剪切试验
2023-11-05
目录
• 试验目的 • 试验原理 • 试验设备与材料 • 试验结果分析 • 试验方法改进和建议 • 相关文献和参考文献
01
试验目的
定义和概念
• 十字板剪切试验是一种用于测定土壤或岩石的抗剪强度指标 的试验方法。其基本原理是通过施加垂直荷载，使试样在十 字板上发生剪切位移，从而测定试样的剪切强度和摩擦系数 等抗剪参数。
使用高精度测量设备
采用高精度的测量设备，如激光测距仪、高精度压力传感器等， 以提高试验数据的精度。
严格控制环境条件
在试验过程中，应严格控制环境条件，如温度、湿度等，以确保 试验结果的准确性。
定期校准设备
对试验设备进行定期校准，确保设备的准确性和稳定性，从而提 高试验数据的精度。
试样制备的改进方法
采用标准化的试样制备方法
结果应用
将试验结果与实际工程设计相结合，为结构设计提供参考，提高结构的稳定 性和安全性。
试验结论和讨论
试验结论
根据试验结果分析，得出十字板剪切试验的结论，总结试验的成功与不足之处。
讨论
对试验结果进行讨论，分析误差来源、影响因素和改进方向，提出进一步完善的 建议。
05
试验方法改进和建议
提高试验精度的措施
加强操作人员的培训
对操作人员进行专业培训，提高其技能和操作水平，降低人为 误差。
采用自动化操作系统
尽可能采用自动化操作系统，以减少人为干扰和误差，提高试 验数据的准确性。
06
相关文献和参考文献
相关文献
文永奎, 赵文杰, 王清洲, 等. 十字板剪切试验在土壤工程中的应用研究. 水利水电科技进展, 2005, 25(3): 39-42.

十字板剪切试验十字板剪切试验（VST）是用插入士中的标准十字板探头，以一定速率扭转，量测土破坏时的抵抗力矩，测定土的不排水剪的抗剪强度和残余抗剪强度。

十字板剪切试验可用于测定饱和软黏性土（φ≈0）的不排水抗剪强度和灵敏度。

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。

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定士的不排水强度试验方法。

一、十字板剪切试验的设备1、十字板剪切试验设备由十字板头、试验用探杆、贯人主机、测力计与记录仪等组成，一般分为以下两种形式：（1）机械式：开口钢环式十字板剪切仪，按轴杆与十字板头的连接方式有离合式和牙嵌式两种。

国内广泛采用离合式，离合式连接方式是利用一离合器装置，使轴杆与十字板头能够离合，以便分别作十字板总剪力试验和轴杆摩擦校正试验。

开口钢环测力装置 十字板头（2）电测式：电阻应变式十字板剪切仪，其十字板头可通过扭力传感器与探杆相连接。

扭力柱的上下端分别与十字板头和轴杆相连接。

扭力柱的外套筒主要用以保护传感器，它的上端丝扣与扭力柱接头用环氧树脂固定，下端呈自由状态，并用润滑防水剂保持它与扭力柱的良好接触。

这样，应用这种装置就可以通过电阻应变传感器直接测读十字板头所受的扭力，而不受轴杆摩擦、钻杆弯曲及坍孔等因素的影响，提高了测试精度。

电测式-十字板头结构示意图1—十字板；2—扭力柱；3—应变片；4—套筒；5—出线孔；2、十字板头的规格十字板头宜采用不锈钢整体制造，且板面粗糙度不大于6.3µm。

对于不同土类应选用不同尺寸的十字板头，在浅部软弱的淤泥、淤泥质黏性士、软黏士中一般选择75mm×150mm的十字板头较为合适，在稍硬士中可用50mm×100mm的十字板头。

十字板头规格表3、贯入主机机械式十字板剪切试验应使用钻机或其他成孔机械预先成孔；电测式十字板采用静力触探贯人主机将十字板头压人指定深度。

R y — 原状土剪损时表最大读数。
表格
计算重塑土的抗剪强度Cu/
Cu 10 K Re
表格
R e — 重塑土剪坏时表的读数
计算土的灵敏度St
St
Cu Cu
表格
绘制抗剪强度与转角的关系曲线
绘制抗剪强度与深 度的关系曲线
五、测试精度影响因素
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
转角
原状土
重塑土
灵敏度
（度） 应变仪读数 剪应力（kPa） 应变仪读数 剪应力（kPa） St
5
10
14.0
20
10
22
30.8
25
15
47
65.8
32
20
74
103.6
36
25
101
141.4
35
30
108
151.2
35
35
101
141.4
35
40
96
134.4
35
45
89
124.6
35
50
82
114.8
秒使摇柄转动一圈，每转动一圈测记应变读 数一次。 ) 5. 测量扭矩直至峰值出现 6. 松动钻杆 7. 完全扰动测试土体，重复2-5测量扰动土的剪 切强度。
注意事项：
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。
1. 压入主机 2. 十字板头 3. 扭力传感器 4. 量测扭力的仪表 5. 施加扭力装置 6. 其它（探杆等）

一、术语十字板剪切试验：用插入土中的标准十字板探头，以一定速率扭转，量测土破坏时的抵抗力矩，测定土的不排水抗剪强度的一种原位测试方法。

二、试验目的和适用范围十字板剪切试验可用于检测软粘土及其预压处理地基的不排水抗剪强度和灵敏度。

根据《建筑地基处理技术规范》5.4.2条第2款：“应对预压的地基土进行原位十字板剪切试验和室内土工试验。

必要时，尚应进行现场载荷试验，试验数量不应少于3点。

”三、试验设备十字板剪切仪根据其测力方式，主要分为机械式和电测式。

机械式十字板剪切仪是利用蜗轮旋转插入土层中的十字板头，由开口钢环测出抵抗力矩，计算土的抗剪强度。

电测式十字板剪切仪是通过在十字板头上连接一贴有电阻片的受扭力矩的传感器，用电阻应变仪测剪切扭力。

十字板剪切试验设备主要为压入主机、十字板头、扭力传感器、量测扭力仪表、施加扭力装置。

四、原理用插入软粘土的十字板头，以一定的速率旋转，将土体破坏，测出土的抵抗力矩，通过换算得到土体的抗剪强度，它相当于内摩擦角φu=0时的凝聚力值。

五、执行标准国家标准《岩土工程勘察规范》GB50021-2001；行业标准《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2002；广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ15-60-2008。

六、操作步骤目前现场十字板剪切测试基本上采用电测十字板剪切仪，其操作步骤如下：1、试验前，十字板探头应连同量测仪器、电缆进行率定；2、十字板探头压入前，宜将探头的电缆线一次穿入需用的全部探杆；3、现场量测仪器应与率定探头时的量测仪器相同。

贯入前，应连接量测仪器对探头进行试力，检查探头是否能正常工作；4、将十字板头直接缓慢贯入至欲测深度处，使用旋转装置卡盘卡住探杆；至少应静止3min后，测读初始读数ε0或调整零位，方可开始正式试验；5、施加扭力，以6°~12°/min的转速旋转，每1°~2°测读数据一次．当出现峰值或稳定值后，再继续测读１min。

十字板剪切试验１、１试验得目得及意义（１)测定原应力条件下软粘性土得不排水抗剪强度；(2)评定软粘性土得灵敏度；（3)计算地基得承载力；（4)判断软粘性土得固结历史。

1、2试验得适用范围原位测定饱水软粘土得抗剪强度，所测得得抗剪强度值,相当于试验深度处于天然土层,在原位压力下固结得不排水抗剪强度。

１、３试验得仪器设备本次实验采用得就是机械式十字板剪切仪(1）十字板头：矩形,高度为10公分，直径为5公分。

（2）轴杆:使用得轴杆直径为20mm，轴杆与十字板头连接得采用离合器装置,使轴杆与十字板头能够离合，以便分别作十字板总剪应力试验与轴杆摩擦校正试验。

(3）测力装置：采用开口钢环测力装置。

1、４实验原理十字板剪切试验得原理，即在钻孔某深度得软粘土中插入规定形状与尺寸得十字板头，施加扭转力矩，将土体剪切破坏,测定土体抵抗扭损得最大力矩,通过换算得到土体不排水抗剪强度值(假定）。

十字板头旋转过程中假定在土体产生一个高度为（十字板头得高度）、直径为（十字板头得直径）得圆柱状剪损面，并假定该剪损面得侧面与上、下底面上每一点土得抗剪强度都相等。

在剪损过程中土体产生得最大抵抗力矩由圆柱侧表面得抵抗力矩与圆柱上、下底面得抵抗力矩两部分组成,即.其中：式中对于普通十字板仪,上式中得值应等于试验测得得总力矩减去轴杆与土体间得摩擦力矩与仪器机械摩阻力矩，即式中杆脱离进行测定；与轴试验时通过使十字板仪力和仪器机械阻力，在—轴杆与土体间的摩擦—f代入得：上式右端第一个因子,对一定规格(与均为十字板几何尺寸）得十字板仪为一常数，称为十字板常数即则有即为十字板剪切试验换算土得抗剪强度得计算公式。

1、5执行技术标准根据《岩土工程勘察规范》（GB５0021—2０0９)，十字板剪切试验应满足以下主要技术要求:(1）钻孔十字板剪切试验时，十字板头插入孔底以下得深度不应小于3—5倍钻孔直径,以保证十字板头能在未扰动土中进行剪切试验.(2)十字板头插入土中试验深度后，应至少静止２-3分钟,方可开始剪切试验。

十字板剪切试验1.1试验的目的及意义（1）测定原应力条件下软粘性土的不排水抗剪强度；（2）评定软粘性土的灵敏度；（3）计算地基的承载力；（4）判断软粘性土的固结历史。

1.2试验的适用范围原位测定饱水软粘土的抗剪强度，所测得的抗剪强度值，相当于试验深度处于天然土层，在原位压力下固结的不排水抗剪强度。

1.3试验的仪器设备本次实验采用的是机械式十字板剪切仪（1）十字板头：矩形，高度为10公分，直径为5公分。

（2）轴杆：使用的轴杆直径为20mm，轴杆与十字板头连接的采用离合器装置，使轴杆和十字板头能够离合，以便分别作十字板总剪应力试验和轴杆摩擦校正试验。

（3）测力装置：采用开口钢环测力装置。

1.4实验原理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u c 值（假定0≈ϕ）。

十字板头旋转过程中假定在土体产生一个高度为H （十字板头的高度）、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、下底面上每一点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1M 和圆柱上、下底面的抵抗力矩2M 两部分组成，即21M M M +=。

其中：21DDH c M u ⨯=π32261232412D c D D c M u u ππ=⨯⨯⨯=)3(2161223H DD c D c D DH c M u u u +=+⨯=πππ式中 —十字板抗剪强度；—u c —十字板头直径；—D —十字板头高度。

—H对于普通十字板仪，上式中的M 值应等于试验测得的总力矩减去轴杆与土体间的摩擦力矩和仪器机械摩阻力矩，即Rf p M f ）（-=式中 剪损土体的总作用力；——f p—施力转盘半径。

—R 代入得：上式右端第一个因子，对一定规格（D 和H 均为十字板几何尺寸）的十字板仪为一常数，称为十字板常数k 即）（H D D Mc u +=322π杆脱离进行测定；与轴试验时通过使十字板仪力和仪器机械阻力，在—轴杆与土体间的摩擦—f )()3(22f p H D D Rc f u -+=π)3(22H DD Rk +=π则有)(f p k c fu -=即为十字板剪切试验换算土的抗剪强度的计算公式。

十字板剪切试验推演黄骅港软土抗剪强度指标张宏明;高宗旗;孙成科【摘要】十字板剪切试验是软土层现场试验的主要方法之一,国内外学者认为软土层各向异性,十字板剪切试验过程中软土层剪切破坏为不排水剪切,软土破坏的抗剪强度主要由剪切过程中十字板头形成圆柱体的垂直向和水平向抗剪强度之和.主要本文在前人研究的基础上,分析黄骅港软土形成的独特性,通过现场十字板剪切试验结果,分析整理并进行推演得出软土层不排水抗剪强度指标,结果为今后工程稳定性研究提供可借鉴的方法.【期刊名称】《港工技术》【年(卷),期】2018(055)0z1【总页数】3页(P162-164)【关键词】十字板剪切试验;抗剪强度指标;软土【作者】张宏明;高宗旗;孙成科【作者单位】中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津 300222;中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津 300222;中交第一航务工程勘察设计院有限公司,天津 300222【正文语种】中文【中图分类】TU447黄骅港位于河北省沧州市以东约90 km的渤海之滨，是河北省南部沿海的地区性重要港口，该区属于第四纪滨海相沉积区，地势较平缓，其附近无滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地裂等不良地质作用和地质灾害发生的条件。

表层土质以淤泥质土为主，是该地区工程建设中稳定性分析、地基处理、结构计算中的特殊性岩土。

淤泥质土等软土在稳定性分析中经常采用的强度指标主要有：现场十字板剪切指标、室内快剪强度指标和固结快剪指标等。

现场十字板剪切试验属原位测试试验，对软土层的扰动极小，试验结果接近土层实际情况；室内直剪快剪试验因采取土样及运输等过程中对土样具有不同程度扰动作用，试验结果小于天然状态下土层的抗剪强度指标，而且固结排水试验因土样在垂直压力作用下充分排水固结，其强度指标较强度指标偏大。

国内外学者对现场原位十字板剪切试验不排水抗剪强度Cu推演得出淤泥质土等软土地层的抗剪强度指标c、φ值均进行了研究。

袁浩清通过天津新河船厂、塘沽8号码头等3个区段研究[1]，得出两者呈线性关系，并认为十字板剪切试验类似于室内固结快剪试验，以Cu～H曲线可推求土的抗剪强度指标c、φ值，即：候晋芳、闫澍旺[2-3]和赵佩胜[4]研究得出，十字板剪切试验破坏圆柱体上下面和侧面的抗剪强度均满足摩尔-库伦强度准则，且两者产生的抗扭矩力矩之和等于剪切过程中施加的扭矩M。