建筑地基基础 2 土的抗剪强度试验 4-2. 土的抗剪强度试验.docVIP

建筑工程技术专业教学资源库 建筑工程技术专业教学资源库 《建筑地基基础》课程 ——4-2. 土的抗剪强度试验 制作人：丰培洁 陕西交通职业技术学院 PAGE PAGE ８８ 4-2. 土的抗剪强度试验 一、直接剪切试验 直接剪切试验是测定预定剪破面上抗剪强度的最早、最简便的方法，由于其试验原理易于理解，试验设备简单、操作方便，故应用较为广泛。 1．试验装置 ⑴ 应变控制式直剪仪：由剪切盒(分上盒和下盒)、垂直加荷设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统组成。 应变控制式直剪仪示意图 1-推动座；2-垂直位移百分表；3-垂直加荷框架；4-活塞；5-试样；6-剪切盒；7-测力计；8-测力百分表 ⑵ 环刀：内径61.8mm，高度20mm。 ⑶ 位移量测设备：百分表或传感器，百分表量程为10mm，分度值为0.01mm，传感器的精度应为零级。 2．试样制备 原状土试样制备，用环刀仔细切取土样后测定土的密度与含水率。要求同组试样之间的密度差值不大于0.03g/cm3，含水率差值不大于2％，每组试样不得少于4个。 3．试验步骤 对准剪切盒的上盒与下盒，插人固定销钉，在下盒底部放一块透水石，透水石上铺一张滤纸。对准剪切盒口，用推土器小心地将试样推入剪切盒内。再将试样顶面安放一张滤纸，上放一块透水石。转动手轮(剪切传动装置)，使其上盒前端钢珠刚好与测力计(即弹性量力环)接触。在剪切盒顶部透水石上，依次加上刚性传压板、加压框架，并安装垂直位移量测装置。根据工程实际和土的软硬程度，施加第一级垂直应力（通常=100kPa）。施加水平剪切荷载：拨去上下盒连接的固定销钉。均匀等速转动手轮，推动剪切盒的下盒，使剪切盒上、下盒之间的开缝处土样中部产生剪应力。并定时测记测力计(即水平向)百分表读数，直至土样剪损，测定剪切后试样的含水率。同组试样垂直应力由第一个试样为100kPa，逐级增加到第二个试样变为200 kPa，第三个试样为300 kPa，第四个试样为400 kPa，分别重复上述试验步骤。每组试验不得少于四个试验数据。如其中一个试样异常，则应补做一个试样。 4．试验成果 ⑴ 剪切位移： ——剪切位移(0.01mm)； ——手轮转一圈的位移量(0.01mm)； ——手轮转动的圈数； ——剪切时测力计的读数与初读数之差值 (0.01mm)。 ⑵ 剪应力或抗剪强度： = = ——试样的剪应力(kPa)； ——试样的抗剪强度(kPa)； ——测力计校正系数(kPa／0.01mm)。 ⑶ 绘制剪应力与剪切位移的关系曲线：以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，按比例在直角坐标系中绘制出每个试样的—曲线，可分别找出每个试样在其垂直压力作用下的剪应力峰值。 ⑷ 绘制抗剪强度与垂直压应力的关系曲线：在—关系曲线上，取峰值或稳定值作为抗剪强度。以垂直压应力为横坐标，抗剪强度为纵坐标，在直角坐标系中，绘制—曲线四个试样可以得到4个点，基本落在一条直线上。此直线称为抗剪强度曲线，该曲线与纵坐标的截距称为土的粘聚力，单位为kPa；该曲线与横坐标的夹角称为土的内摩擦角，单位为度。和即为该试验所要得到的土体的两个抗剪强度指标。 直接剪切试验的优点是仪器设备简单、操作方便等。存在的缺点有以下几方面： ① 剪切破坏面固定为上、下盒之间的水平面不符合实际情况，因为该面不一定是土样的最薄弱的面。 ② 试验中试样的排水程度靠试验速度的“快”、“慢”来控制的，做不到严格的排水或不排水，这一点对透水性强的土来说尤为突出。 ③ 由于上、下盒的错动，剪切过程中试样的有效面积逐渐减小，使试样中的应力分布不均匀，主应力方向发生变化，当剪切变形较大时这一缺陷表现得更为突出。 直接剪切试验适用于乙级、丙级建筑物的可塑状态的粘性土与饱和度不大于0.5的粉土。 为了克服直接剪切试验存在的问题，对重大工程及一些科学研究，应采用更为完善的三轴压缩试验。 剪应力与剪切位移关系曲线 抗剪强度与垂直压应力关系曲线 三种试验方法 根据三轴压缩试验过程中固结条件与孔隙水压力情况，可以将三轴压缩试验分为三种试验方法。使得同一种土采用三种不同的试验方法，得到的抗剪强度指标与值都不相同。 1．不固结不排水试验() 不固结不排水试验又称快剪试验。该试验是在试样施加周围压力之前，将试样的排水阀关闭，在不固结的情况下施加轴向力