實(shí)驗(yàn)七 匣式直接剪切試驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)七匣式直接剪切實(shí)驗(yàn)1、試驗(yàn)原理：土的破壞都是剪切破壞，土的抗剪強(qiáng)度是土在外力作用下，其一部分土體對(duì)于另一部分土體滑動(dòng)時(shí)所具有的抵抗剪切的極限強(qiáng)度。土體的一部分對(duì)于另一部分移動(dòng)時(shí)，便認(rèn)為該點(diǎn)發(fā)生了剪切破壞。無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度與法向應(yīng)力成正比；粘性土的抗剪強(qiáng)度除和法向應(yīng)力有關(guān)外，還決定于土的粘聚力。剪切破壞是強(qiáng)度破壞的重要特點(diǎn)。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(qiáng)度計(jì)算必不可少的指標(biāo)。土的強(qiáng)度為土木工程的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算提

2、供理論依據(jù)和計(jì)算指標(biāo)。2、試驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)定土的抗剪強(qiáng)度和土的內(nèi)摩擦角、粘聚力，為計(jì)算地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算提供基本數(shù)據(jù)庫(kù)侖公式：砂性土τ=σtgφ粘性土τf=σtgφc其中τ、τf—抗剪強(qiáng)度（kpa）σ—正應(yīng)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(xì)砂的φ=280~360。庫(kù)侖定律表明，在一般的荷載范圍內(nèi)土的抗剪強(qiáng)

3、度與法向應(yīng)力之間呈直線關(guān)系。3、試驗(yàn)方法：固接慢剪、固接快剪、快剪法。本試驗(yàn)常用方法：快剪法。（1）固接慢剪原理：先使土樣在某一級(jí)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(shí)后，緩慢施加水平剪應(yīng)力。在施加剪應(yīng)力過(guò)程中，使土樣始終不產(chǎn)生空隙水壓力，如用幾個(gè)土樣在不同垂直壓力下進(jìn)行固結(jié)慢剪，將會(huì)得到有效應(yīng)力下的抗剪強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)聚力C和φ。該試驗(yàn)歷時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，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(shí)間短，剪力所產(chǎn)生的超靜水壓力不會(huì)轉(zhuǎn)化為土顆粒間的有效應(yīng)力；這樣就使得庫(kù)侖公式中的τ和P都被控制著。如用幾個(gè)土樣在不同的P作用下進(jìn)行試驗(yàn)便能求得C和φ值，這種C和φ值稱(chēng)為總應(yīng)力法強(qiáng)度參數(shù)。（3）快剪法：盡量采用原壯土樣或接近現(xiàn)場(chǎng)的土樣，然后在較短的時(shí)間3~5分鐘內(nèi)完成，這種方法將使土顆粒間有效應(yīng)力維持原狀，不受實(shí)驗(yàn)時(shí)外力的影響，但由于這種顆粒間有效應(yīng)力的數(shù)值無(wú)法求得，所以試驗(yàn)結(jié)果只能得出(ptgφcq)

5、的混合值?？焖俜ㄟm合于測(cè)定粘性土天然強(qiáng)度，但φq角將會(huì)偏大。4、儀器設(shè)備（1）ZJ1、ZJ2型等應(yīng)變直剪儀本試驗(yàn)采用應(yīng)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(dòng)裝置等組成，試樣置于剪力盒中，通過(guò)在垂直應(yīng)力作用下施加水平力，使上下兩盒錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致試樣被剪壞。上匣固定，下匣可以水平方向移動(dòng)，且下匣放在鋼珠上，目的是避免由于鋼珠而導(dǎo)致滾動(dòng)摩擦力影響。加壓原理采用杠桿傳動(dòng)，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(yīng)變?nèi)Ω郊影俜直硪步袦y(cè)力計(jì)，根據(jù)編號(hào)查測(cè)力計(jì)校正系數(shù)，每臺(tái)設(shè)備系數(shù)不同。編號(hào)9034K=1.556kPa0.01mm編號(hào)9033K=1.565kPa0.01mm編號(hào)23586K=1.684kPa0.01mm（認(rèn)為J0158對(duì)應(yīng)的K與此一樣）6、計(jì)算和制圖表1荷載kPa50kpa100kpa200kpa300kpa所使用設(shè)備的應(yīng)變?nèi)幪?hào)J0158J0158J0158J0158應(yīng)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(qiáng)度τ=KΔR（kPa）60.624136.404191.976299.752C=21.3kps由S~P關(guān)系曲線測(cè)得C、ΦΦ=9.30按下式計(jì)算每一試樣的抗剪強(qiáng)度：τ=KΔR式中S—抗剪強(qiáng)度（kPa）K—應(yīng)變?nèi)ο禂?shù)（kPa0.01mm）ΔR—剪切時(shí)應(yīng)變?nèi)χ袦y(cè)微表的