土工排水反復直接剪切試驗

22.1  一 般 規 定

22.1.1       土樣宜為超固結黏土及軟弱巖石夾層的黏土。

22.1.2       本試驗方法加荷方式為應變控制式。

22.2  儀 器 設 備

22.2.1       應變控制式反復直剪儀(圖22.2.1)應包括變速設備、可 逆電動(dòng)機和反推夾具。

圖22.2.1 反復直剪儀

22.2.2      其他儀器設備應符合本標準第21.2.2條的規定。

22.3  操 作 步 驟

22.3.1       試樣制備應按下列步驟進(jìn)行：

1    對有軟弱面的原狀土樣，先要分清軟弱面的天然滑動(dòng)方 向，整平土樣兩端，使土樣頂面平行于軟弱面。在環(huán)刀內涂一薄層凡士林。切土時(shí)，使軟弱面位于環(huán)刀高度一半處，在試樣面上標出 軟弱面的天然滑動(dòng)方向。

2    對無(wú)軟弱面的完整原狀黏土或原狀的超固結黏土，可用環(huán)  刀按本標準第4.5節的規定制備試樣，將試樣放入剪切盒內。先  在小于50kPa 的垂直壓力下，以較快的剪速進(jìn)行預剪，使形成破  裂面。當試樣堅硬時(shí)，也可用刀、鋸等工具先切割成一個(gè)剪切面， 再加垂直荷載，待固結穩定后進(jìn)行剪切。

3    對泥化帶較厚的軟弱夾層、滑坡層面，取靠近滑裂面1mm~ 2mm  的土；對泥化帶較薄的滑動(dòng)面，取泥化的土；對無(wú)泥化帶的裂 隙面，取靠裂隙面兩邊的土。將所刮取的土樣用純水浸泡24h 后 調制均勻，制備成液限狀態(tài)的土膏，將其填入環(huán)刀內。裝填時(shí)，先 沿環(huán)刀四周填入，然后填中部。應排除試樣內的氣體。

4    原狀試樣應取破裂面上的土測求含水率；對于擾動(dòng)土試 樣，可取切下的余土測求含水率。

5    試樣應達到飽和。飽和方法一般用抽氣飽和法。

6    每組試驗應制備4個(gè)試樣，同組試樣的密度最大允許差值應為土0.03g/cm3。

22.3.2       試樣剪切應按下列步驟進(jìn)行：

1    先對儀器進(jìn)行檢查。然后將上、下剪切盒對準，插入固定 銷(xiāo)，順次放入飽和的透水板、濾紙，將試樣推入剪切盒內。再放上 濾紙、透水板及加壓蓋板、鋼珠、加壓框架等，并安裝垂直位移傳感 器或百分表。在加壓板周?chē)詽衩藁?，防止水分蒸發(fā)。然后記 錄負荷傳感器或測記測力計和垂直位移的初始讀數。

2    施加垂直壓力應符合本標準第21 . 3 . 1條第3款的規定。 對于液限狀態(tài)的試樣，應分級施加至規定壓力，并應按本標準第  21 . 3 .2條第2款第3項的規定進(jìn)行固結。

3  除含水率相當于液限試樣的剪切外，一般原狀土、硬黏土的 試驗，在剪切時(shí)，剪切盒應開(kāi)縫，縫寬應保持在0.3mm～1.0mm。

4  轉動(dòng)手輪，使剪切盒前端的鋼珠與測力計剛好接觸，再調整負荷傳感器或測力計讀數至零位。

5 拔出固定銷(xiāo)，調節變速箱。對一般粉質(zhì)土、粉質(zhì)黏土及低  塑性黏土，剪切速度不宜大于0.06mm/min; 對高塑性黏土，剪切 速度不宜大于0.02mm/min。開(kāi)動(dòng)電機，測讀垂直位移和水平位  移讀數。在第1次剪切過(guò)程中，達到峰值剪應力之前， 一般水平位 移每隔0.2mm～0.4mm   測記1次；過(guò)峰力后，每隔0.5mm  測記1 次。剪切時(shí)其每次正向剪切位移為8mm～10mm,  試驗不能中斷， 直至最大剪切位移，停止剪切。

6 倒轉手輪，用反推設備應以不大于0.6mm/min   的剪切速 度將下剪切盒反向推至與上剪切盒重合位置，插入固定銷(xiāo)。按上 述步驟進(jìn)行第2次剪切。 一次剪切完成后，也允許相隔一定時(shí)間 后再按上述步驟進(jìn)行下一次剪切。如此，繼續反復進(jìn)行剪切至剪 應力達到穩定值為止。粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏土需5次～6次正向剪 切，正向總剪切位移量為40mm～48mm;  黏土需要3次～4 次正 向剪切，正向總剪切位移量為24mm～32mm。

7  剪切結束，測記垂直位移讀數，吸去剪切盒中積水，盡快卸 除位移傳感器或位移計、垂直壓力、加壓框架，加壓蓋板及剪切盒 等，并描述剪切面的破壞情況。取剪切面附近的土樣測定剪后含水率。

22.4  計算、制圖和記錄

22.4.1  殘余剪應力應按下式計算：

(22.4.1)

式中：τ_r—— 殘余剪應力(kPa)。

22.4.2  繪制剪應力與剪切位移關(guān)系曲線(xiàn)。取每個(gè)試驗曲線(xiàn)上第 1次剪切時(shí)峰值作為破壞強度值；取曲線(xiàn)上最后穩定值作為殘余 強度，并繪制抗剪強度與垂直壓力關(guān)系曲線(xiàn)，抗剪強度包括峰值強 度和殘余強度。直線(xiàn)的傾角為土的內摩擦角φ_r,直線(xiàn)在縱坐標軸上的截距為土的黏聚力c_r。

22.4.3      本試驗的記錄格式應符合本標準附錄 D 表 D.40  的規定。