十字板剪切试验

（五）十字板剪切试验（VST）十字板剪切试验于1928年在瑞士奥尔桑（J〃Olsson）首先提出。

在我国于1954年开始使用十字板剪切试验以来，在沿海软土地区被广泛使用。

十字板剪切试验是快速测定饱和软粘土层快剪强度的一种简易而可靠的原位测试方法。

这种方法侧得的抗剪强度值，相当于试验深度处天然土层的不排水抗剪强度，在理论上它相当于三轴不排水剪的总强度，或无侧限抗压强度的一半（ϕ=0）。

由于十字板剪切试验不需采取土样，特别对于难以取样的灵敏性高的粘性土，它可以在现场基本保持天然应力状态下进行扭剪。

长期以来十字板剪切试验被认为是一种较为有效的、可靠的现场测试方法，与钻探取样室内试验相比，土体的扰动较小，而且试验简便。

但在有些情况下已发现十字板剪切试验所测得的抗剪强度在地基不排水稳定分析中偏于不安全，对于不均匀土层，特别是夹有薄层粉细砂或粉土的软粘性土，十字板剪切试验会有较大的误差。

因此将十字板抗剪强度直接用于工程实践中，要考虑到一些影响因素。

1.十字板剪切试验的基本技术要求(1)十字板尺寸：常用的十字板尺寸十字板尺寸表8-33十字板尺寸与国内常用的十字板尺寸不同，见表8-33。

(2)对于钻孔十字板剪切试验，十字板插入孔底以下的深度应大于5倍钻孔径，以保证十字板能在不扰动土中进行剪切试验。

(3)十字板插入土中与开始扭剪的间歇时间应小于5min。

因为插入时产生的超孔隙水压力的消散，会使侧向有效应力增长。

拖斯坦桑(Torstensson(1977))发现间歇时间为1h和7d的，试验所得不排水抗剪强度比间歇时间为5min的，约分别增长9%和19%。

(4)扭剪速率也应很好控制。

剪切速率过慢，由于排水导致强大增长。

剪切速率过快，对饱和软粘性土由于粘滞效应也使强度增长。

一般应控制扭剪速率为1。

～2。

/10s，并以此作为统一的标准速率，以便能在不排水条件下进行剪切试验。

测记每扭转1。

的扭矩，当扭矩出现峰值或稳定值后，要继续测读1min，以便确认峰值或稳定扭矩。

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。

十字板剪切试验方案
一、试验目的
十字板剪切试验是为了测定土壤的抗剪强度，评估土壤在承受剪切力作用下的稳定性。

这对于地基设计、边坡稳定分析以及土壤加固等领域具有重要的意义。

二、试验原理
十字板剪切试验基于库仑定理，即剪切力与剪切位移之间的关系。

试验时，将十字板插入土壤中，施加垂直荷载，使十字板与土壤产生相对运动，从而使土壤发生剪切变形。

在试验过程中，测量剪切力和位移数据，计算出土壤的抗剪强度参数。

三、试验设备
1.十字板：通常为钢板制成，形状如十字，插入土壤中以产生剪切力。

2.千斤顶：用于施加垂直荷载，使十字板插入或拔出土壤。

3.位移计：测量十字板的剪切位移。

4.加载装置：包括压力传感器和测力计，用于测量施加在十字板上的力。

5.稳压电源及控制单元：用于提供电源和控制加载速率。

四、试验步骤
1.选择试验场地，清理表面杂物，平整地面。

2.将十字板插入土壤中，确保其稳定不动。

3.将千斤顶置于十字板上方，通过压力传感器和测力计测量施加
的垂直荷载。

4.启动稳压电源及控制单元，以恒定的速率增加垂直荷载，使十字板发生剪切位移。

5.记录试验过程中的剪切力和位移数据。

6.试验结束后，将十字板拔出，清理现场。

7.根据记录的数据，计算土壤的抗剪强度参数。

五、注意事项
1.在试验过程中，应确保十字板垂直，避免倾斜或晃动。

2.施加垂直荷载时应保持匀速，避免突然加速或减速。

3.在试验过程中，应注意观察土体的变形情况，如发现异常应立即停止试验。

八、十字板剪切试验1. 试验的目的及意义通过十字板剪切试验，了解电测十字板的构造，掌握试验的操作步骤及技术要求，采用实验数据得到原状土和重塑土的不排水抗剪强度u C 和'u C ，并计算地基土的灵敏度t S 。

2. 试验的适用范围十字板剪切试验只适用于测定饱和软粘性土的抗剪强度，对于具有薄层粉砂、粉土夹层的软粘性土定结果往往偏大,而且成果比较分敢;它对于含有砂层、砾石、贝壳、树根及其他未分解有机质的土层是不适用的。

3. 试验的基本原理在钻孔中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，根据力矩平衡条件，通过换算得到土体不排水抗剪强度Cu 值(假定φ=0)。

十字板头旋转过程中假设在土体中产生—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，如右图；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 ＝M1十M2。

其中：式中，uC —— 十字板抗剪强度；D —— 十字板头直径； H —— 十字板头高度。

4.试验仪器及制样工具十字板剪切试验所需仪器设备包括：十字板头、钻杆、贯入系统以及测力与记录等试验仪器。

实习中采用的设备如下：十字板头：矩形，高度为10公分，直径为5公分，高径比为2。

贯入系统：手摇链条式贯入机。

测力装置：电阻应变式扭力传感器（试验前需率定）。

记录仪：与电阻应变式测力装置配套的记录仪（LMC-D310型）。

5.试验步骤第一部分，准备工作：（1）、安装手摇链条式贯入机。

（2）、将电测式扭力传感器安装在钻杆上，将连接导线依次穿入空心钻杆，钻杆排放整齐备用。

（3）、将带有扭力传感器的转杆安装在贯入机架上，然后将十字板头和扭力传感器相连接，穿过贯入机架的定位孔。

第二部分，试验阶段：（1）、将传压板安装于链条和钻杆上的固定销之间，转动贯入手轮将十字板头徐徐压入土中，贯入深度可通过钻杆的数量和贯入机架上的刻度来计算。

十字板剪切试验简介十字板剪切试验是一种常用的材料试验方法，主要用于评估材料的剪切性能。

该试验通过施加剪切力，在材料断裂前后测量其剪切应变和剪切应力，从而得出材料的剪切模量、极限剪切强度等参数。

本文将介绍十字板剪切试验的原理、实施步骤和数据分析方法。

原理十字板剪切试验使用一种称为十字板（shear test fixture）的装置来施加剪切力。

该装置通常包括一对夹具，材料被夹在夹具之间，施加的力使材料发生剪切变形。

通过在剪切试验中测量应变和应力，可以推导出材料的力学性能。

实施步骤1.样品准备：首先，准备试样，根据需要的尺寸和形状进行切割或制备。

2.安装样品：将试样夹在十字板装置的夹具之间，确保夹具均匀施加力。

3.施加力：通过机械装置或手动操作，在试样上施加剪切力，并同时记录施加的力大小。

4.测量应变和应力：使用应变计等传感器测量试样的应变，同时测量力的大小以计算应力。

5.记录数据：在试验过程中，要定期记录应变、应力和时间，以便后续分析。

6.分析数据：使用得到的数据，计算剪切模量、极限剪切强度等参数，评估材料的剪切性能。

数据分析方法在十字板剪切试验中，常用的数据分析方法包括：1.计算剪切模量：通过斜率方法或应变能方法计算材料的剪切模量。

2.确定极限剪切强度：在应力-应变曲线上找到最高点，即可确定材料的极限剪切强度。

3.绘制剪切应力-应变曲线：将应力与应变的关系绘制成曲线，直观展示材料的剪切性能。

结论通过十字板剪切试验，可以全面评估材料的剪切性能，为工程设计和材料选择提供重要参考。

本文介绍了十字板剪切试验的原理、实施步骤和数据分析方法，希望可以帮助读者更加深入了解这一常用的材料试验方法。

十字板剪切试验1.适用范围十字板剪切试验可用于检测软黏性土及其预压处理地基的不排水抗剪度和灵敏度。

2.仪器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试。

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。

电测试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。

3.十字板形状宜为矩形，宽高比1:2，板厚宜为2-3mm；其规格宜为表的规格5.十字板剪切仪的性能指标应符合下列规定:(1)实验前，十字板探头应连同量测仪器，电缆进行率定，室内探头率定测力传感器的非线性误差，重复性误差，滞后误差，归零误差均应小于1%FS，现场归零误差应小于3%，温度漂移应小于0.01%FS/℃，绝缘电阻不小于500MΩ。

(2)十字板剪切仪的测量精度应达到1kPa.(3)仪器应能在温度-10-45℃的环境中工作。

5.1十字板剪切试验的测量仪器宜采用专用的试验记录仪。

5.2十字板剪切试验的信号传输线应采用屏蔽电缆。

5.3触探管应顺直，每节触探杆相对弯曲宜小于0.5%，丝扣完好无裂纹。

6.现场检测平整场地和安装仪器设备应符合下列规定：1.检测孔应避开地下电缆，管线及其他地下设施；2.当检测附近处地面不平时，应平整场地；3.设备安装应平稳。

6.1机械式十字板剪切仪试验操作应符合下列规定：1.利用钻孔辅助设备成孔，将套管下至预测深度以上3-5倍套管直径处，并清除孔内残土。

2.将十字板头，轴杆与探杆逐节连接并拧紧，然后放下孔内至十字板头与孔底接触。

3.接上导杆，将底座插过导杆固定在套管上，用制紧螺钉拧紧，然后将十字板头压入土内预测深度处；当试验深度处为较硬层时，应穿过该层在进行试验。

十字板插入至试验深度后，至少应静止3min，方可开始试验。

4.先提升导杆2-3mm，使离合器脱离，用旋转手柄快速旋转导杆十余圈，使轴杆摩擦减至最低值，然后在合上离合器。

5 ⼗字板剪切试验⼗字板剪切试验适⽤于测定饱和软粘⼟的不排⽔抗剪强度和灵敏度。

（⼀）、试验原理其原理是⽤插⼊⼟中的标准⼗字板探头以⼀定的速率旋转，量测破坏时的抵抗⼒矩，测求出⼟的不排⽔抗剪强度Cu。

（⼆）、影响因素分析影响⼗字板剪切试验的因素很多，各影响因素对Cu的影响见下表。

⼗字板剪切试验影响因素因素影响⼗字板厚度 -(10~25)%⼗字板插⼊对⼟的扰动 -(15~25)%插⼊后间隙的时间长于标准 +(10~20)%⼟的各向异性⽐各向同性 +(5~10)%应变软化 10%剪切⾯剪应⼒的⾮均匀性 +(6~9)%破坏圆柱直径⼤于⼗字板直径 +5%扭转速率：Ip<19、Ip=40~90 ±(5~20)%、±(30~40)%以上各项影响因素均与⼟类、⼟的塑性指标及灵敏度有关。

（三）、资料整理1 绘制Cu~h、重塑⼟C`u~h、St~h关系曲线；2 必要时，绘制各试验点的抗剪强度与扭转⾓的关系曲线；3 统计计算Cu~h的关系。

统计时，对个别异常点，应分析其偏⾼或偏低的原因，决定其取舍。

（四）、成果应⽤《岩⼟⼯程勘察规范》第10.6.5条：⼗字板不排⽔抗剪强度，主要⽤于可假设内摩擦⾓φ≈0，按总应⼒⽅法分析的各类⼟⼯问题中：1 计算软粘⼟的不排⽔抗剪强度的峰值，残余值和灵敏度；2 根据⼟层条件及地区经验，对不排⽔抗剪强度进⾏修正；3 可按地区经验，计算地基承载⼒，桩的极限端承⼒和摩擦⼒；确定软⼟地区路基、海堤、码头、⼟坝的临界⾼度；判别软⼟的固结历史。

在条⽂说明中：1 计算地基承载⼒：地基容许承载⼒估算： qu=2Cu+γh式中 qu－修正后的不排⽔抗剪强度，修正系数与Ip、IL有关。

h－基础埋深。

2 根据Cu－h曲线，判定软⼟的固结历史。

例题4、【单选题】⼗字板剪切测试淤泥的不排⽔抗剪强度时，在峰值强度或稳定值测试完后，应将板头顺扭转⽅向转动圈数为下列哪项？A．6圈；B．5圈；C．4圈；D．2~3圈；（答案：A）例题5、【多选题】⼗字板剪切试验获得⼟的下列哪项？A．不排⽔抗剪强度峰值；B．排⽔抗剪强度峰值；C．残余抗剪强度值；D．灵敏度。

十字板剪切试验原理引言：十字板剪切试验是一种常用的材料力学试验方法，用于研究材料的剪切性能。

本文将介绍十字板剪切试验的原理及其应用。

一、试验原理：十字板剪切试验是通过施加垂直于材料平面的剪切力，使材料发生切变变形，从而研究材料的剪切性能。

试验中，使用一个十字形的剪切刀具，将材料夹持在两个平行的板之间。

施加剪切力后，通过测量材料的切变角度和剪切力，可以得到材料的剪切应力和剪切模量等力学参数。

二、试验步骤：1. 准备工作：选择适当的试样和试验设备，保证试样的尺寸和形状符合标准要求。

2. 固定试样：将试样夹持在十字板的两个平行板之间，确保试样处于水平位置。

3. 施加剪切力：通过旋转刀具，施加垂直于材料平面的剪切力，使试样发生剪切变形。

4. 测量变形：使用测量仪器，测量试样在剪切过程中的变形情况，包括切变角度、剪切力等。

5. 数据处理：根据测量数据，计算材料的剪切应力、剪切模量等力学参数。

三、应用领域：十字板剪切试验广泛应用于材料力学研究和工程实践中。

主要应用于以下几个方面：1. 材料性能研究：十字板剪切试验可以用于研究材料的剪切性能，如剪切应力-应变曲线、剪切强度等参数的测定。

2. 材料比较：通过对不同材料进行十字板剪切试验，可以比较不同材料的剪切性能，评估其适用性和优劣。

3. 材料改性：通过十字板剪切试验，可以评估材料在不同条件下的剪切性能，有助于材料的改性和优化设计。

4. 工程应用：十字板剪切试验可以用于评估工程材料的剪切强度，为工程设计提供参考依据。

四、试验注意事项：1. 选择合适的试样形状和尺寸，确保试样在剪切过程中不会发生破坏。

2. 试验过程中要注意保持试样的水平位置，避免外界因素对试验结果的影响。

3. 试验前需要对试验设备进行校准，确保测量结果的准确性。

4. 试验过程中要注意安全操作，避免发生意外事故。

结论：十字板剪切试验是一种常用的材料力学试验方法，通过施加垂直于材料平面的剪切力，研究材料的剪切性能。

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。

十字板剪切试验引言十字板剪切试验是一种常用的力学测试方法，用于评估材料的剪切强度和剪切模量。

该试验通常在材料力学性能测试中广泛应用，包括金属、塑料、木材等各种材料。

本文将介绍十字板剪切试验的基本原理、试验设备和操作步骤，并解读试验结果的意义。

基本原理十字板剪切试验是通过施加垂直于十字板上方的剪切力来测试材料的强度和刚度。

该试验基于以下原理： - 剪切力的作用：垂直于十字板剪切面的剪切力会导致材料在剪切面上发生相对滑移； - 应变测量：在施加剪切力的过程中，可以通过对试样两侧的位移进行测量，计算得出剪应变； - 剪切强度和剪切模量：剪切强度表示材料在剪切应力下发生破坏的能力，剪切模量表示材料在剪切力下的刚度。

试验设备进行十字板剪切试验所需的主要设备包括：1. 十字板样品：可以是金属、塑料或其他材料制成的标准样品，形状为正方形；2. 剪切试验机：根据要求选择合适的试验机，具备可靠的控制系统和数据采集功能；3. 测试夹具：用于固定十字板样品并施加剪切力。

操作步骤进行十字板剪切试验的操作步骤如下： 1. 准备样品：选择合适的十字板样品，确保其尺寸符合规定要求，清洁样品表面以去除杂质； 2. 安装样品：将样品固定在剪切试验机的测试夹具中，确保样品位于剪切平面上； 3. 设置试验参数：根据试验要求，设置剪切速度、加载方式和采样频率等试验参数；4. 施加剪切力：启动试验机，逐渐施加剪切力，记录加载过程中试样的变形情况；5. 停止试验：当试样发生破坏或达到一定的变形时，停止加载，并记录下此时的剪切力； 6. 数据处理：根据采集的数据计算剪应变、剪切强度和剪切模量等试验结果。

试验结果分析根据十字板剪切试验得到的试验结果，可以进行以下分析和评估： 1. 温度和湿度对材料性能的影响：通过对不同环境条件下的试验进行比较，评估温度和湿度对剪切强度和剪切模量的影响； 2. 材料性能的评估：根据试验结果计算剪切强度和剪切模量，评估材料在剪应力下的性能表现； 3. 结构设计的参考：根据试验结果，对材料的使用和结构设计提出建议，以提高材料的剪切性能。

（五）十字板剪切试验（VST）十字板剪切试验于1928年在瑞士奥尔桑（J〃Olsson）首先提出。

在我国于1954年开始使用十字板剪切试验以来，在沿海软土地区被广泛使用。

十字板剪切试验是快速测定饱和软粘土层快剪强度的一种简易而可靠的原位测试方法。

这种方法侧得的抗剪强度值，相当于试验深度处天然土层的不排水抗剪强度，在理论上它相当于三轴不排水剪的总强度，或无侧限抗压强度的一半（ϕ=0）。

由于十字板剪切试验不需采取土样，特别对于难以取样的灵敏性高的粘性土，它可以在现场基本保持天然应力状态下进行扭剪。

长期以来十字板剪切试验被认为是一种较为有效的、可靠的现场测试方法，与钻探取样室内试验相比，土体的扰动较小，而且试验简便。

但在有些情况下已发现十字板剪切试验所测得的抗剪强度在地基不排水稳定分析中偏于不安全，对于不均匀土层，特别是夹有薄层粉细砂或粉土的软粘性土，十字板剪切试验会有较大的误差。

因此将十字板抗剪强度直接用于工程实践中，要考虑到一些影响因素。

1.十字板剪切试验的基本技术要求(1)十字板尺寸：常用的十字板尺寸十字板尺寸表8-33为矩形，高径比(H/D为2)。

国外使用的Array十字板尺寸与国内常用的十字板尺寸不同，见表8-33。

(2)对于钻孔十字板剪切试验，十字板插入孔底以下的深度应大于5倍钻孔径，以保证十字板能在不扰动土中进行剪切试验。

(3)十字板插入土中与开始扭剪的间歇时间应小于5min。

因为插入时产生的超孔隙水压力的消散，会使侧向有效应力增长。

拖斯坦桑(Torstensson(1977))发现间歇时间为1h和7d的，试验所得不排水抗剪强度比间歇时间为5min的，约分别增长9%和19%。

(4)扭剪速率也应很好控制。

剪切速率过慢，由于排水导致强大增长。

剪切速率过快，对饱和软粘性土由于粘滞效应也使强度增长。

一般应控制扭剪速率为1。

～2。

/10s，并以此作为统一的标准速率，以便能在不排水条件下进行剪切试验。