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（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。
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。
岩土工程资料：堆积坝勘察十字板剪切试验有哪些技术要求 1、当尾矿堆积层中存在厚度大于0.5m的饱和软、流塑状态教性尾矿或地基中存在软士时，宜在钻孔中进行十字板剪切试验，测定其不排水抗剪强度及灵敏度。
2、对均质土层，十字板剪切试验点竖向间距宜为1.0m~1.5m，同一层位测定总数不宜少于3个;对非均质或夹薄层粉性、砂性尾矿的层位，宜先做静力触探，结合土层变化，选择软勃土部位进行试验。
3、当试验点的深度超过10m时，应注意安装好导正系统及测试设备，拧紧接箍，消除人为与机械误差。
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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。
十字板剪切试验十字板剪切试验定义和适用范围十字板剪切试验是用插入软粘土中的十字板头以一定的速率旋转测出土的抵抗力矩换算其抗剪强度它相当于摩擦角时的粘聚力值十字板剪切试验按力的传递方式分为电测式和机械式两类本规程适用于原位测定饱和软粘土的不排水总强度和灵敏度引用标准现场十字板剪切仪土工仪器的基本参数及通用技术条件第二篇原位测试仪器电测式十字板剪切试验仪器设备压入主机应能将十字板头垂直压入土中可采用触探主机或其它压入设备十字板头基本参数应符合表的规定其机械和材料要求应符合该标准和的规定扭力量测仪表传感器和量测仪表应符合表及和的规定扭力装置由蜗轮蜗杆变速齿轮钻杆夹具和手柄组成其他钻杆水平尺管钳等仪器设备的检定和校准测力传感器通过施加扭矩的圆盘和误差不大于的专用砖码参照负荷传感器试行检定规程的方法进行检定其结果应满足本规程的要求操作步骤在试验点两旁将地锚旋入土中安装和固定压入主机用分度值为的水平尺校平并安装好施加扭力的装置将十字板头接在扭力传感器上并拧紧把穿好电缆的钻杆插入扭力装置的钻杆夹具孔内将传感器的电缆插头与穿过钻杆的电缆插座连接并进行防水处理接通量测仪表然后拧紧钻杆钻杆应平直接头要拧紧宜在十字板以上的钻杆接头处加扩孔器将十字板头压入土中预定的试验深度后调整机架使钻杆位于机架面板导孔中心拧紧扭力装置上的钻杆夹具并将量测仪表调零或读取初读数顺时针方向转动扭力装置上的手摇柄当量测仪表读数开始增大时即开动秒表以的速率旋转钻杆每转测记读数次应在内测得峰值当读数出现峰值或稳定值后再继续旋转测记峰值或稳定值作为原状土剪切破坏时的读数松开钻杆夹具用板手或管钳快速将钻杆顺时针方向旋转圈使十字板头周围的土充分扰动后立即拧紧钻杆夹具按本规程的规定测记重塑土剪切破坏时的读数重塑土的抗剪强度试验视工程需要而定一般情况下可酌情减少试验次数如需继续进行试验可松开钻杆夹具将十字板头压至下一个试验深度按本规程至的规定进行全孔试验完毕后逐节提取钻杆和十字板头清洗干净检查各部件完好程度计算和制图按下列公式计算十式中原状土抗剪强度重塑土抗剪强度十字板头直径十字板头高度传感器率定系数原状土剪切破坏时的读数图抗剪强度随深度变化曲线原状土扰动土重塑土剪切破坏时的读数与十字板头尺寸有关的常数单位换算系数图抗剪强度与转角关系曲线原状土扰动土按式计算土的灵敏度绘制抗剪强度值随深度变化曲线如图所示必要时绘制各试验点的抗剪强度与转动角的关系曲线如图所示记录本?匝榧锹几袷饺绫砘凳绞职寮羟惺匝橥蓟凳绞职寮羟幸鞘疽馔际忠” 萋治下挚诟只返几颂刂萍潭辛勘碇ё 谷ζ矫娴优趟糁岬鬃潭ㄌ缀嵯平糁?a name=baidusnap1>导轮仪器设备机械式十字板剪切仪采用标准由十字板头钻杆和扭力装置组成如图十字板头基本参数机械和材料要求应符合本规程的规定连接形式有离合式和牙嵌式如图钻杆应符合标准的规定扭力装置由开口钢环刻度盘旋转手柄等组成量程和准确度应符合表的规定仪器设备的检定和校准开口钢环应参照标准测力仪检定规程进行检定图十字板头离合器示意图离合式牙嵌式钻杆导轮轴杆离合器十字板头操作步骤在试验地点按钻探深度将套管下至欲测试深度以上倍套管直径处用木套管夹或链条钳将套管固定以防套管下沉或扭力过大时套管发生反向旋转清除孔内残土为避免试验土层受扰动一般使用有孔螺旋钻清孔将十字板头轴杆钻杆逐节接好用管钳拧紧然后下放孔内至十字板头与孔底接触接上导杆将底座穿过导杆固定在套管上用制紧螺丝拧紧然后将十字板头徐徐压至试验深度当试验深度处为较硬夹层时应穿过夹层进行试验套上传动部件转动底板使导杆键槽与钢环固定夹键槽对正用锁紧螺丝将固定套与底座锁紧再转动手摇柄使特制键自由落入键槽将指针对准任何一整数刻度装上百分表并调至零位试验开始以的转速转动手摇柄同时开动秒表每转测记百分表读数次当读数出现峰值或稳定值后再继续旋转测读其峰值读数或稳定值读数即为原状土剪切破坏时量表最大读数拨出特制键在导杆上端装上旋转手柄顺时针方向转动圈使十字板头周围土充分扰动取下旋转手柄然后插上特制键按本规程的规定测记重塑土剪切破坏时量表最大读数重塑土的抗剪强度试验视工程需要而定一般情况下可酌情减少试验次数对于离合式十字板头拨下特制键上提导杆使离合齿脱离再插上特制键匀速转动手摇柄测记轴杆与土摩擦的量表稳定读数对于牙嵌式十字板头逆时针快速转动手柄余圈使轴杆与十字板头脱离再顺时针方向匀速转动手柄测记轴杆与土摩擦时的量表读数试验完毕卸下转动部件和底座在导杆孔中插入吊钩逐节提取钻杆和十字板头清洗十字板头检查螺丝是否松动轴杆是否弯曲水上进行十字板试验当孔底土质软时为防止套管在试验过程中下沉应采用套管控制器计算和制图按下列公式计算十字板剪切强度式中轴杆和钻杆与土摩擦时的量表最大读数率定时的力臂长钢环系数与十字板头尺寸有关的常数其他符号见本规程式土的灵敏度的计算见本规程式制图应按本规程的规定进行记录本试验记录格式如表表十字板剪切试验记录表工程名称试验地点试验孔号试验日期试验者记录者校核者孔口标高试验深度稳定水位十字板规格钢环传感器编号率定系数序号原状土重塑土轴杆百分表读数应变仪读数抗剪强度百分表读数应变仪读数抗剪强度百分表读数备注。
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。
