十字板剪切試驗

十字板剪切試驗十字板剪切試驗

十字板剪切試驗是一種用十字板測定軟粘性土抗剪強度的原位試驗。將十字板頭由鑽孔壓入孔底軟土中,以均勻的速度轉動,通過一定的測量系統,測得其轉動時所需之力矩,直至土體破壞,從而計算出土的抗剪強度。由十字板剪力試驗測得之抗剪強度代表土的天然強度。其涉及到土的抗剪強度的測定,用於判斷土的抗剪強度。

技術要求


1、十字板插入深度不應小於鑽孔或套管直徑的3-5倍;孔間距大於0.75-1米。
2、十字板插入土后應停留2-3分鐘,太短或太長會使強度減小或增大。
3、剪切速度一般為1°-2°/10秒,過快(粘滯性)過慢(固結)會使強度增加。一般3-10分鐘會出現峰值后應繼續剪切1分鐘。
4、測出峰值后應快速轉動6周,測量塑土的不排水抗剪強度。

成果應用


1、飽和軟粘土的抗剪強度和靈敏度。
2、地基加固效果和強度變化規律。
3、測定地基或邊坡滑動位置。
4、可計算地基容許承載力。

注意事項


1、十字板的規格:形狀宜為矩形,板高/板寬=2,板厚2mm~3mm,刃角60°,面積比=13%-14%(板越小對土體擾動越小,測量值越好)。對於鑽孔十字板剪切試驗,十字板插入孔底以下的深度應大於5倍鑽孔徑,以保證十字板能在不擾動土中進行剪切試驗
2、由於圓柱側面和頂面達到剪切破壞不是同時的,因此強度並不是真正的峰值,是一種平均抗剪強度。
3、十字板插入土中與開始扭剪的間歇時間應小於5min。因為插入時產生的超孔隙水壓力的消散,會使側向有效應力增長。拖斯坦桑(Torstensson(1977))發現間歇時間為1h和7d的,試驗所得不排水抗剪強度比間歇時間為5min的,約分別增長9%和19%。
4、扭剪速率也應很好控制。剪切速率過慢,由於排水導致強大增長。剪切速率過快,對飽和軟粘性土由於粘滯效應也使強度增長。一般應控制扭剪速率為1。~2。/10s,並以此作為統一的標準速率,以便能在不排水條件下進行剪切試驗。測記每扭轉1。的扭矩,當扭矩出現峰值或穩定值后,要繼續測讀1min,以便確認峰值或穩定扭矩。
5、重塑土的不排水抗剪強度,應在峰值強度或穩定值強度出現后,順剪切扭轉方向連續轉動6圈后測定。
6、十字板剪切板試驗抗剪強度的測定精度應達到1~2kPa。
7、為測定軟粘性土不排水抗剪強隨深度的變化,試驗點豎向間距應取為1m,或根據靜力觸探等資料布置驗點。

原理計算


根據十字板儀的不同,試驗可分為普通十字板剪切試驗和電測十字板剪切試驗;根據貫入土體的不同方式,可分為預鑽孔十字板剪切試驗和自鑽孔十字板剪切試驗。
但其原理是,對土體施加一定扭矩,將土體剪壞,測定土體因抗剪對試驗儀產生的最大扭矩,通過還算得到土體抗剪強度值。
計算
試驗假設:
1、土體是各向同性介質。
2、破壞土體的高度為十字板高度,直徑為十字板頭直徑。
設剪切破壞時所施加的扭矩為M,則它與土體抗剪時的抵抗力矩相等
D為十字板直徑(m );Dl為十字板的軸桿直徑(m),H為十字板高度(m)。
當軸桿直徑Dl足夠小時,多項式最後一項忽略不計。
取Cv=Ch,以Cu(待測土體抗剪強度)代替兩個參數。