實驗七 匣式直接剪切試驗

1、實驗七匣式直接剪切實驗1、試驗原理：土的破壞都是剪切破壞，土的抗剪強度是土在外力作用下，其一部分土體對于另一部分土體滑動時所具有的抵抗剪切的極限強度。土體的一部分對于另一部分移動時，便認為該點發(fā)生了剪切破壞。無粘性土的抗剪強度與法向應力成正比；粘性土的抗剪強度除和法向應力有關外，還決定于土的粘聚力。剪切破壞是強度破壞的重要特點。土的摩擦角φ、粘聚力c是土壓力、地基承載力和土坡穩(wěn)定等強度計算必不可少的指標。土的強度為土木工程的設計和驗算提

2、供理論依據(jù)和計算指標。2、試驗目的：測定土的抗剪強度和土的內(nèi)摩擦角、粘聚力，為計算地基強度和穩(wěn)定性計算提供基本數(shù)據(jù)庫侖公式：砂性土τ=σtgφ粘性土τf=σtgφc其中τ、τf—抗剪強度（kpa）σ—正應力（kpa）φ—內(nèi)摩擦角(度)c—內(nèi)聚力（kpa）tgφ—直線的斜率砂土的內(nèi)摩擦角φ取決于砂粒間的摩擦力以及連鎖作用，一般，中砂、粗砂、礫砂的φ=320~400，粉砂、細砂的φ=280~360。庫侖定律表明，在一般的荷載范圍內(nèi)土的抗剪強

3、度與法向應力之間呈直線關系。3、試驗方法：固接慢剪、固接快剪、快剪法。本試驗常用方法：快剪法。（1）固接慢剪原理：先使土樣在某一級垂直壓力作用下排水固結(jié)變形穩(wěn)定，排水固結(jié)變形穩(wěn)定16小時后，緩慢施加水平剪應力。在施加剪應力過程中，使土樣始終不產(chǎn)生空隙水壓力，如用幾個土樣在不同垂直壓力下進行固結(jié)慢剪，將會得到有效應力下的抗剪強度參數(shù)內(nèi)聚力C和φ。該試驗歷時時間較長，一般不用。（2）固結(jié)快剪：先使土樣在某荷載下固結(jié)，再以較快速度施加剪力，直

4、至剪壞，一般3~5分鐘內(nèi)完成。由于時間短，剪力所產(chǎn)生的超靜水壓力不會轉(zhuǎn)化為土顆粒間的有效應力；這樣就使得庫侖公式中的τ和P都被控制著。如用幾個土樣在不同的P作用下進行試驗便能求得C和φ值，這種C和φ值稱為總應力法強度參數(shù)。（3）快剪法：盡量采用原壯土樣或接近現(xiàn)場的土樣，然后在較短的時間3~5分鐘內(nèi)完成，這種方法將使土顆粒間有效應力維持原狀，不受實驗時外力的影響，但由于這種顆粒間有效應力的數(shù)值無法求得，所以試驗結(jié)果只能得出(ptgφcq)

5、的混合值?？焖俜ㄟm合于測定粘性土天然強度，但φq角將會偏大。4、儀器設備（1）ZJ1、ZJ2型等應變直剪儀本試驗采用應變控制匣式直接剪切儀，由上盒及下盒、垂直加壓框架、量力環(huán)、剪切傳動裝置等組成，試樣置于剪力盒中，通過在垂直應力作用下施加水平力，使上下兩盒錯動導致試樣被剪壞。上匣固定，下匣可以水平方向移動，且下匣放在鋼珠上，目的是避免由于鋼珠而導致滾動摩擦力影響。加壓原理采用杠桿傳動，杠桿比1：12。（2）環(huán)刀試樣底面積為30cm2，高

6、度為2cm，環(huán)刀內(nèi)徑為6.18cm。（3）應變?nèi)Ω郊影俜直硪步袦y力計，根據(jù)編號查測力計校正系數(shù)，每臺設備系數(shù)不同。編號9034K=1.556kPa0.01mm編號9033K=1.565kPa0.01mm編號23586K=1.684kPa0.01mm（認為J0158對應的K與此一樣）6、計算和制圖表1荷載kPa50kpa100kpa200kpa300kpa所使用設備的應變?nèi)幪朖0158J0158J0158J0158應變?nèi)ο禂?shù)kPa0.0

7、1mm1.6841.6841.6841.684初讀數(shù)R1（0.01mm）2312終讀數(shù)R2（0.01mm）3884115180讀數(shù)差ΔR（0.01mm）3681114178抗剪強度τ=KΔR（kPa）60.624136.404191.976299.752C=21.3kps由S~P關系曲線測得C、ΦΦ=9.30按下式計算每一試樣的抗剪強度：τ=KΔR式中S—抗剪強度（kPa）K—應變?nèi)ο禂?shù)（kPa0.01mm）ΔR—剪切時應變?nèi)χ袦y微表的