1、試驗六 直接剪切試驗一、試驗目的掌握土的室內直剪試驗方法，并運用庫侖-莫爾強度理論確定土的抗剪強度參數、值，了解、值在工程中的應用。試驗要求：由實驗室提供試樣，學生按照要求用快剪法在直剪儀上測定土的抗剪強度參數、值，繪制抗剪強度剪切位移L關系圖。二、試驗原理土的抗剪強度是指土體抵抗剪應力破壞時的極限能力。土體內某一面上的抗剪強度就是該面兩側的土體發生滑動的最大阻力，這一阻力是由內摩擦角和內聚力所組成，可近似地用庫侖公式表示如下：粘性土 非粘性土式中： 土體抗剪強度（kPa）； 承受的垂直壓力（kPa）；內摩擦角 （°）；粘聚力（kPa）。 圖61關系曲線 圖62L關系曲線三、試驗方法

2、根據土樣在剪切過程中孔隙水變化情況的不同，常用的直剪方法有三種：1.不固結快剪法：加法向力后，訊速施加剪力，在35分鐘內將土樣剪破試樣。整個試驗過程中土樣的含水量保持不變；2.固結快剪法：施加法向力后，讓試樣固結排水，產生豎向壓縮變形，待固結穩定后，再快速施加水平剪應力使試樣剪破。要求試樣在剪切過程中含水量保持不變；3.固結慢剪法：施加法向力后，讓試樣固結排水，產生豎向壓縮變形，待固結穩定后，緩慢施加水平剪力，使試樣剪切破壞。要求試樣在剪切過程中孔隙水能及時消散。四、不固結快剪試驗試驗方法適用于滲透系數小于10-6cm/s的細粒土。1.試驗設備（1）應變控制直剪儀：由剪切盒、垂圖63 應變控制

3、直剪儀示意圖1. 推力座2.試樣3.透水石4.垂直加荷框架5.垂直變形量表6.剪切盒7.量力環直加壓設備、剪切傳動裝置、測力計、位移測量系統組成。見圖63；（2）環刀：高度20mm，內徑61.8mm。（3）天平：感量0.1g、稱量500g；（4）百分表：量程10mm；（5）其它輔助工具：環刀、飽和器、削土刀、秒表、透水石、濾紙等。2.試驗步驟 （1）按工程需要，從原狀土樣中切取原狀土試樣或制備給定干密度及含水率的擾動土試樣。切樣方法同壓密試驗；（2）每組試驗至少制備4個試樣，按密度試驗和含水率試驗的方法測定試樣的密度和含水率。要求各試樣間的重力密度差值不大于0.3kN/m3，含水量不大于2%；

4、（3）將上、下盒對準，插入固定銷，在下盒內放入透水石和濾紙，將帶有試樣的環刀刀口向上，刀背向下，對準剪切盒口，放置濾紙和上透水石，將試樣慢速推入剪切盒內，移去環刀，加上傳力蓋板；（4）安裝滑動鋼珠、剪切盒和量力環，施加0.01N/mm2的預壓荷載，轉動手輪，將量力環中百分表讀數調零。（5）施加垂直壓力后，立即拔除固定銷，開動秒表，以0.8mm/min一周的速度勻速轉動手輪(每轉周剪位移0.2mm)，使試樣在35min內剪切破壞。手輪每轉一周，記錄一次量力環內量表讀數一次，直至土樣剪切破壞，記錄表見表61。剪切破壞標準為：當量力環中的百分表指針不再前進，或有明顯后退時，取百分表讀數最大值；當百分

5、表指針不后退時，以剪切位移=4mm對應的變形為百分表讀數；這時使剪切位移達到6mm才停止剪切；（6）剪切完后，倒轉手輪，移去垂直壓力，重復（2）（5）的步驟對余下的試樣進行不同垂直壓力作用下的試樣剪切。3.試驗記錄、試驗成果整理（1）計算剪應力： （61）式中：各級垂直壓力下試樣剪應力（kPa）；各級垂直壓力下剪損時量力環量表讀數（0.01mm）；量力環系數（kPa/0.01mm）（2）計算剪切位移： （62）式中：L剪切位移(mm)；0.2手輪每轉動一周剪切盒位移（mm）；n手輪轉動周數。（3）繪制剪應力垂直應力關系曲線p，見圖61，并確定內聚力和內摩擦角。（4）繪制各級垂直壓力下，剪應力與

6、剪位移的關系曲線L，見圖62。五、固結快剪試驗試驗方法適用于滲透系數小于10-6cm/s的細粒土。1.儀器設備和按裝土樣同快剪試驗。但直剪儀上需安裝垂直位移量表；2.施加垂直壓力后，使試樣在法向應力作用下排水固結,若系飽和試樣，在垂直壓力加上5min以后，往剪切盒中注水,若系非飽和試樣，在剪切盒四周塞上濕棉花，防止水分蒸發；3.當試樣在法向應力作用下壓縮穩定后（壓縮穩定標準為垂直變形不大于0.005mm/h），測記試樣壓縮變形量；4.按快剪試驗的第（2）（4）的步驟施加剪力，直到試樣剪切破壞；5.剪應力計算同不固結快剪試驗。六、固結慢剪試驗1.儀器設備和按裝土樣同固結快剪試驗，施加垂直壓力后，

7、每1h測讀垂直變形一次，直至試樣固結變形穩定，變形穩定標準為不大于0.005mm/1h；2.當試樣固結完成后，拔去固定銷，以小于0.02mmmin的剪切速率進行剪切，試樣每產生0.20.4mm剪切位移測記測力計和位移讀數，直至測力計讀數出現峰值，出現峰值后，應繼續剪切至剪切位移為4mm時停機，記下破壞值；3.當剪切過程中測力計讀數無峰值時，應繼續剪切至剪切位移為6mm時停機。4.當需要估算試樣的剪切破壞時間，可按下式計算： tf=50t50 （63）式中： tf達到破壞所經歷的時間（min）；t50固結度達到50%時所需要的時間（min）。 5.剪應力計算同不固結快剪試驗。七、說明和注意事項1.直剪試驗得到的抗剪強度參數、值用如下符號表示：快剪cq，q；固結快剪ccq，cq；慢剪cs,s；2.快剪、固結快剪適用于滲透系數小于10-6cm/s的細粒土，對滲透系數大于10-6cm/s的土應采用三軸儀進行試驗；3.軟粘土和砂土規范建議采用三軸試驗，而不進行直剪試驗；4.對于超固結粘土和密實砂土，會發生剪脹現象，得到的抗剪強度偏大。 5為繪制完整的剪應力與剪切位移的關系曲線，易于建立破壞值，剪切過程中測力計讀數有峰值時，應繼續剪切至剪切位移達4mm，測力計讀數無峰值時，應剪切至剪切位移達6mm。表61 直接剪切試驗