十字板剪切试验.ppt

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1、第6章十字板剪切试验第一节概述第二节试验的原理与仪器设备第三节试验方法及技术要求第四节试验资料整理及影响因素分析第五节试验成果应用第一节概述一、十字板剪切试验的定义二、十字板剪切试验的发展三、十字板剪切试验的分类四、十字板剪切试验的优缺点及适用性五、十字板剪切试验的目的一、十字板剪切试验的定义（VaneShearTest，VST）十字板剪切试验（VaneShearTest）是一种通过对插入地基土中的规定形状和尺寸的十字板头施加扭矩，使十字板头在土体中等速扭转形成圆柱状破坏面，通过换算、评定地基土不排水抗剪强度的现场试验。该试验所

2、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，由于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试方法。第一节概述二、十字板剪切试验的发展此项技术最初由瑞典人在1919年提出来的，到40年代有巨大进展。其间，英国Skempton等人结合φ=0原理（φ=0theory）的概念及应用上作了很大贡献。此后，在世界范围内获得广泛应用。在我国，50年代由南京水利科学院引进，并在沿海诸省及多条河流的冲积平原软粘土地区得到广泛应用。历时十余年的工作奠定了在我国的应用基础。此后

3、，我国很多单位在设备的改进和应用实验方面做了大量工作。三、十字板剪切试验的分类（1）根据十字板仪的不同，十字板剪切试验可分为普通十字板和电测十字板；（2）根据贯入方式的不同，又可分为预钻孔十字板剪切试验和自钻式十字板剪切试验。（3）从技术发展和使用方便的角度，自钻式电测十字板仪具有明显的优势。四、优缺点及适用性适用土性：被沿海软土地区广泛使用，适用于灵敏度St<=10、固结系数cv<=100(m2/a)的均质饱和软粘土。优点：（1）避免取土扰动的影响；（2）所测得的强度能较好的反映土的天然强度；（3）设备简单、操作方便。缺点：对

4、于不均匀土层，特别是夹有薄层粉细砂或粉土的软粘土，会有较大误差，使用时必须谨慎。五、十字板剪切试验的应用（目的）十字板剪切试验可用于以下目的：（1）测定原位应力条件下软粘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）判断软粘土的固结历史。第二节试验原理及仪器设备二、试验的仪器设备一、试验的基本原理十字板剪切试验的原理表述：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q值(假定φ=0)。第二节试验原理及设

5、备一、试验基本原理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，如图6－1；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：则式中，cu——十字板抗剪强度；D——十字板头直径；H——十字板头高度。（1）普通十字板仪对于普通十字板仪，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：pf——剪损土体的总作用力

6、；f——轴杆与土体间的摩擦力和仪器机械阻力，试验时通过使十字板仪与轴杆脱离进行测定；R——施力转盘半径。将上式代入cu表达式，得：前面的系数对于一定规格的十字板仪来说为一常量，称为十字板常数k，即则有：（2）电测十字板仪对于电测十字板仪，由于在十字板头和轴杆之间有贴电阻应变片的扭力柱连接，扭力柱测定的只是作用在十字板头上的扭力。因此，在计算土的抗剪强度时，不必进行轴杆与土体间的摩擦力和仪器机械摩阻力修正。二、试验的仪器设备十字板剪切试验所需仪器设备包括：十字板头、试验用探杆、贯入主机、测力与记录等试验仪器。目前使用的十字板剪切仪

7、主要有机械式十字板剪切仪，采用开口钢环测力装置，电测式十字板剪切仪，采用电阻应变式量测装置。1．仪器组成部件其主要部件有：（1）十字板头常用的十字板头为矩形，高径比(H/D)为2。国外推荐使用的十字板板头与国内不一样，见表6－1。表6－1国内外常用的十字板头尺寸对于不同的土类，应选用不同尺寸的十字板头。—般在软粘土中，选择75mm×150mm的十字板头较为合适，在稍硬土中，可用50mm×100mm的十字板头。（2）轴杆—般使用的轴杆直径为20mm。对于普通十字板仪，轴杆与十字板头的连接方式，有国内广泛使用的离合式，也有牙嵌式（套

8、筒式）的。见图6－2所示：图6－2十字板装配示意离合式轴杆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。套筒式铀杆是在轴杆外套上一个带有弹子盘、可以自由转动的钢管。使轴杆不与土接触，从而避免了二者的摩擦力。套筒下端1