土的剪切試驗方法

測定土的抗剪強度指標的試驗稱為剪切試驗。土的剪切試驗既可在室內(nèi)進行,也可在現(xiàn)場進行原位測試。室內(nèi)試驗的特點是邊界條件比較明確,且容易控制。但室內(nèi)試驗要求從現(xiàn)場采集樣品,在取樣的過程中不可避免地引起土的應(yīng)力釋放和土的結(jié)構(gòu)擾動。原位試驗的優(yōu)點是簡捷、快速,能夠直接在現(xiàn)場進行,不需取試樣,能夠羅好反映土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特性。 一般,有4種試驗方法。 1、    直接剪切試驗 直接剪切試驗是測定土的抗剪強度指標的室內(nèi)試驗方法之一,它可以直接測出預(yù)定剪切破裂面上的抗剪強度。 為了模擬土體在現(xiàn)場受剪時的提成水條件,通常將直剪試驗按加荷速率的不同,分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三種。 1)  快剪:豎向力施加后,立即施加水平力,剪切速度很快,3-5分鐘,土樣被剪破,試件受剪過程不排水。 2)  固結(jié)快剪:先使試樣在法向力作用下達到完全固結(jié),然后加水平力進行剪切,快速地3-5分鐘把試樣剪破,剪切過程不讓孔隙水排出。 3)  慢剪:先使試樣在法向力作用下完全固結(jié),然后慢速加水平力,1-4小時將土樣剪破,土樣剪切的過程有時間排水。 對正常固結(jié)的粘性土,在豎向力和剪應(yīng)力作用下,土樣都被壓縮,所以在一定應(yīng)力范圍內(nèi),快剪的抗剪強度最小,固結(jié)快剪的抗剪強度有所增大,而慢剪抗剪強度最大。 工程上,選用哪種剪切強度主要是結(jié)合工程實際,看固結(jié)和排水條件。如果工期比較緊張或排水條件不好的地層,可用直剪(直快或三軸剪);如工期比較長或排水條件好,一般用固結(jié)剪。   2、    三軸壓縮試驗 直接量測試樣在不同恒定周圍壓力下的抗壓強度,然后利用莫爾-庫侖破壞理論間接推求的抗剪強度。 三軸試驗是測定土抗剪強度的一種比較完善的方法,測定土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和強度的試驗。對應(yīng)于直接剪切試驗的快剪、固結(jié)快剪和慢剪試驗。它的主要特點是能嚴格控制試樣的排水條件,量測試樣中孔隙水壓力,定量地獲得土中有效應(yīng)力的變化情況,而且試樣中的應(yīng)力分布比較均勻,所以三軸試驗成果較直剪試驗更加可靠、準確。但該儀器復(fù)雜、操作技術(shù)要求高,且試樣制備比較麻煩,同時試件所受到的應(yīng)力是軸對稱,與實際情況有所差異。 按照試樣的固結(jié)排水情況,常規(guī)三軸壓縮試驗有三種方法: 1)  不固結(jié)不排水剪(UU) 試驗時,先施加周圍壓力,然后施加軸向力。整個試驗中,排水閥始終關(guān)閉,不允許試樣排水,試樣的含水量保持不變。通過試驗,可以獲得總應(yīng)力抗剪強度指標。 適用于土層厚度大、滲透系數(shù)小的工程,飽和軟黏土中快速加荷的應(yīng)力狀況。 2)  固結(jié)不排水剪(CU) 試驗時,先施加周圍壓力,然后打開排水閥,使試樣排水固結(jié)。排水終止,固結(jié)完成,關(guān)閉排水閥,然后施加軸向力直至試樣破壞。在試驗過程中,如需測量孔隙水壓力,就可打開孔壓量測系統(tǒng)的閥門。通過試驗,可以獲得總應(yīng)力抗剪強度指標和有效應(yīng)力抗剪強度指標。 固結(jié)不排水剪試驗是經(jīng)常要做的工程試驗,適用的實際工程條件是一般正常固結(jié)土層在工程竣工時或竣工以后受到大量、快速的活荷載或新增加的荷載的作用時所對應(yīng)的受力情況。 3)  固結(jié)排水剪(CD) 在周圍壓力和軸向力施加的過程中,打開排水閥,讓試樣排水固結(jié),固結(jié)穩(wěn)定后,在排水條件下放慢軸向力加荷速率并使試樣在孔隙水壓力為0的情況下達到破壞。 3、    無側(cè)限抗壓強度試驗 無側(cè)限抗壓強度試驗實際上是三軸壓縮試驗的一種特殊情況。試驗中,對試樣不施加周圍應(yīng)力,僅施加軸向力。 4、    十字板剪切試驗     十字板剪切儀是一種使用方便的原位測試儀器,可以測定飽和粘性土的原位不排水強度,特別適用于均勻飽和軟粘土。十字板剪切試驗所得結(jié)果相當于不排水抗剪強度。
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