第三章-十字板剪切试验

第三章十字板剪切试验一、定义十字板剪切试验(FVST：fieldvanesheartest)是用插入软粘土中的十字板头，以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度的一种测试方法。FVST主要用于测定饱水软粘土的不排水抗剪强度。它具有下列优点：(1)不用取样，特别是对难以取样的灵敏度高的粘性土，可以在现场对基本上处于天然应力状态下的土层进行扭剪。所求软土抗剪强度指标比其他方法都可靠。(2)野外测试设备轻便，操作容易。(3)测试速度较快，效率高，成果整理简单。其缺点是仅适用于江河湖海的沿岸地带的软土，适应范围有限，对硬塑粘性土和含有砾石杂物的土不宜采用，否则会损伤十字板头。二、测试原理图中所示为板头侧面的剪切阻力分布图中所示为在板头上、下面的剪切阻力分布。CvCHHHHHCDCDDHMMMMDDDHDCDDMCDCDDCDDHMvv3321113133322162)(,121234M2杆的直径为和十字板头接触处轴为板头的直径和高度。顶面的抗扭矩为：：圆柱体底面的抗扭矩为：圆柱体侧面的抗扭矩为就可确定出来。由此读数传感器的率定系数，如下可以通过电测仪表测出uDuHvvCRRMHDMCCCCDCDDHMMMMH-,-M262323321FVST是对压入粘土中的十字板头施加扭矩，使十字板头以一定速率旋转，在土层中形成圆柱形的破坏面，测定土剪切破坏时的最大扭矩，即可得到土的抗剪强度。三、测试设备1.压入主机2.十字板头3.扭力传感器4.量测扭力的仪表5.施加扭力装置6.其它（探杆等）四、测试步骤（一）扭力传感器率定将板头与传感器连接，拧紧后，把板头插入率定仪的规定座内；逐级施加扭矩，并记录仪表的读数，直到传感器的最大容许扭矩；绘制扭矩与读数的关系曲线，确定传感器的率定系数。PM（二）现场十字板剪切测试1.平整场地，安装机架，并固定2.把板头压至测试深度3.卡住钻杆，并调零4.转动手柄，旋转钻杆，使板头产生扭矩(每10秒使摇柄转动一圈，每转动一圈测记应变读数一次。)5.测量扭矩直至峰值出现6.松动钻杆7.完全扰动测试土体，重复2-5测量扰动土的剪切强度。注意事项：应先将电缆穿过施加扭力装置的中心孔，然后再穿入探杆；在扭剪前，应读取初始读数或将仪器调零；匀速转动手摇柄，摇柄每转一圈，十字板头旋转一度。测试重塑土时，用扳手或管钳快速将探杆顺时针方向旋转6圈，使十字板头周围的土充分扰动后，立即拧紧钻杆夹具四、测试数据处理计算土的抗剪强度Cu数。原状土剪损时表最大读—单位读数）传感器率定系数（—）；传感器率定系数（—十字板常数yuyuRCcmHDHDKRKC;/cmNkPa00218.03121032表格计算重塑土的抗剪强度Cu′计算土的灵敏度St'uutCCS重塑土剪坏时表的读数—e'R10euRKC表格表格绘制抗剪强度与转角的关系曲线绘制抗剪强度与深度的关系曲线五、测试精度影响因素十字板头的旋转速率1）剪切（旋转）速率越大，抗剪强度越大，应规定一个统一的旋转速率（1°/10s）2）对一般粘性土，最大的抗剪强度出现在20-30之间，所用时间为3-5min，属不排水抗剪强度土的各向异性1）在板头范围内，土的非均一性2）天然土层的抗剪强度的非等向性十字板头的规格指十字板头的形状、板厚及轴杆直径板厚及轴杆直径越大，板头插入土中对土的扰动越大，抗剪强度越小75mm×150mm，厚3mm，轴径16mm50mm×100mm，厚2mm，轴径13mm排水条件测定的结果为土的不排水抗剪强度（=0时的C值），但实际测试中，已有部分排水，所测Cu值偏大，应修正其它)()(实测值实用值uuCC六、结果的应用估算地基容许承载力对于内摩擦角为零的饱和软粘土，可以用下式估算地基容许承载力[R][R]=2Cu+h式中：—基础底面以上土的容重；h—基础埋深。预估单桩承载力在饱和软粘土中，单桩的极限端阻力qp和极限侧摩阻力qf可由下式计算)5.01(9；超固结粘土软粘土ufupCqhCq求软粘土灵敏度野外十字板剪切实验是确定软粘土灵敏度的最可靠的方法其它如确定地基土的强度uutCCS十字板剪切试验记录表转角（度）原状土重塑土灵敏度St应变仪读数剪应力（kPa）应变仪读数剪应力（kPa）510201022251547322074362510135301083535101354096354589355082单位读数/cmN11.6400218.0103cmKRKCyu14.030.865.8103.6141.4151.2141.4134.4124.6114.8十字板剪切试验记录表转角（度）原状土重塑土灵敏度St应变仪读数剪应力（kPa）应变仪读数剪应力（kPa）510201022251547322074362510135301083535101354096354589355082单位读数/cmN11.6400218.0103cmKRKCeu14.030.865.8103.6141.4151.2141.4134.4124.6114.828.035.044.850.449.049.049.049.049.0十字板剪切试验记录表转角（度）原状土重塑土灵敏度St应变仪读数剪应力（kPa）应变仪读数剪应力（kPa）510201022251547322074362510135301083535101354096354589355082uutCCS14.030.865.8103.6141.4151.2141.4134.4124.6114.828.035.044.850.449.049.049.049.049.03.0