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技術(shù)文章
21.1 一 般 規 定
21.1.1 本試驗方法分為快剪、固結快剪和慢剪三種。
21.1.2快剪試驗和固結快剪試驗的土樣宜為滲透系數小于1×10-?cm/s 的細粒土。
21.2 儀 器 設 備
21.2.1 本試驗所用的儀器設備應符合下列規定：
1 應變控制式直剪儀(圖21.2.1):包括剪切盒(水槽、上剪 切盒、下剪切盒),垂直加壓框架，負荷傳感器或測力計及推動(dòng)機構 等，其技術(shù)條件應符合現行國家標準《巖土工程儀器基本參數及通 用技術(shù)條件》GB/T15406 的規定；
圖21.2.1 應變控制式直剪儀結構示意圖
1—垂直變形百分表；2一垂直加壓框架；3一推動(dòng)座；4一剪切盒；
5一試樣；6一測力計；7一臺板；8—杠桿；9—砝碼
2 位移傳感器或位移計(百分表):量程5mm～10mm, 分度 值0.01mm;
3 天平：稱(chēng)量500g, 分度值0.1g。
21.2.2 本試驗所用的其他儀器設備應符合下列規定：
1 環(huán)刀：內徑6.18cm, 高 2cm;
2 其他：飽和器、削土刀或鋼絲鋸、秒表、濾紙、直尺。
21.3 操 作 步 驟
21.3.1 試樣制備應按下列步驟進(jìn)行：
1 黏性土試樣制備：
1)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(dòng)土試樣。制備方法應符合本標準第4.5節的規定；
2) 測定試樣的含水率及密度，應符合本標準第5.2節及本 標準第6.2節的規定。對于試樣需要飽和時(shí)，應按本標 準第4.6節規定的方法進(jìn)行抽氣飽和。
2 砂類(lèi)土試樣制備：
1)取過(guò)2mm 篩孔的代表性風(fēng)干砂樣1200g 備用。按要求 的干密度稱(chēng)每個(gè)試樣所需風(fēng)干砂量，準確至0.1g;
2)對準上下盒，插入固定銷(xiāo)，將潔凈的透水板放入剪切 盒內；
3)將準備好的砂樣倒入剪力盒內，拂平表面，放上一塊硬木 塊，用手輕輕敲打，使試樣達到要求的干密度。然后取出 硬木塊。
3 垂直壓力應符合下列規定：每組試驗應取4個(gè)試樣，在4 種不同垂直壓力下進(jìn)行剪切試驗?？筛鶕こ虒?shí)際和土的軟硬程 度施加各級垂直壓力，垂直壓力的各級差值要大致相等。也可取 垂直壓力分別為100kPa、200kPa、300kPa、400kPa,各個(gè)垂直壓力 可一次輕輕施加，若土質(zhì)松軟，也可分級施加以防試樣擠出。
21.3.2 試樣安裝與剪切應按下列步驟進(jìn)行：
1 快剪試驗：
1)對準上下盒，插入固定銷(xiāo)。在下盒內放不透水板。將裝有試樣的環(huán)刀平口向下，對準剪切盒口，在試樣頂面放不 透水板，然后將試樣徐徐推入剪切盒內，移去環(huán)刀。對砂類(lèi)土，應按本標準第21.3.1條第2款的規定制備和安裝 試樣；2)轉動(dòng)手輪，使上盒前端鋼珠剛好與負荷傳感器或測力計 接觸。調整負荷傳感器或測力計讀數為零。順次加上加 壓蓋板、鋼珠、加壓框架，安裝垂直位移傳感器或位移計， 測記起始讀數；
3)應按本標準第21.3.1條第3款的規定施加垂直壓力；
4)施加垂直壓力后，立即拔去固定銷(xiāo)。開(kāi)動(dòng)秒表，宜采用 0.8mm/min～1.2mm/min 的速率剪切，每分鐘4轉～6 轉的均勻速度旋轉手輪，使試樣在3min～5min 內剪損。 當剪應力的讀數達到穩定或有顯著(zhù)后退時(shí)，表示試樣已 剪損，宜剪至剪切變形達到4mm。當剪應力讀數繼續增 加時(shí)，剪切變形應達到6mm為止，手輪每轉一轉，同時(shí) 測記負荷傳感器或測力計讀數并根據需要測記垂直位移 讀數，直至剪損為止；
5)剪切結束后，吸去剪切盒中積水，倒轉手輪，移去垂直壓 力、框架、鋼珠、加壓蓋板等，取出試樣。需要時(shí)，測定剪 切面附近土的含水率。
2 固結快剪試驗：
1)試樣安裝和定位應符合本條第1款第1項、第2項的規 定。試樣上下兩面的不透水板改放濕濾紙和透水板；
2)當試樣為飽和樣時(shí)，在施加垂直壓力5min 后，往剪切盒 水槽內注滿(mǎn)水；當試樣為非飽和土時(shí)，僅在活塞周?chē)?/span> 濕棉花，防止水分蒸發(fā)；
3)在試樣上施加規定的垂直壓力后，測記垂直變形讀數。 當每小時(shí)垂直變形讀數變化不大于0.005mm 時(shí)，認為已達到固結穩定。試樣也可在其他儀器上固結，然后移至剪切盒內，繼續固結至穩定后，再進(jìn)行剪切；
4)試樣達到固結穩定后，剪切應按本條第1款第4項執行， 剪切后取試樣測定剪切面附近試樣的含水率。
3 慢剪試驗：
1)安裝試樣應符合本條第1款第1項、第2項的規定；試樣固結應符合本條第2款第1項～第3項的規定。待試樣 固結穩定后進(jìn)行剪切。剪切速率應小于0.02mm/min。 也可按下式估算剪切破壞時(shí)間：
tf=50t50 (21.3.2)
式中：tf——達到破壞所經(jīng)歷的時(shí)間(min);
t50—— 固結度達到50%的時(shí)間(min)。
2)剪損標準應按本條第1款第4項的規定選??；
3)應按本條第1款第5項的規定進(jìn)行拆卸試樣及測定含水率。
21.4 計算、制圖和記錄
21.4.1 試樣的剪應力應按下式計算：
(21.4.1)
式中：τ—— 剪應力(kPa);
C—— 測力計率定系數(N/0.01mm);
R—— 測力計讀數(0.01mm);
A0——試樣初始的面積(cm2)。
21.4.2 以剪應力為縱坐標，剪切位移為橫坐標，繪制剪應力 τ 與 剪切位移△L 關(guān)系曲線(xiàn)。
21.4.3 選取剪應力τ與剪切位移△L 關(guān)系曲線(xiàn)上的峰值點(diǎn)或穩定值作為抗剪強度S。 當無(wú)明顯峰點(diǎn)時(shí)，取剪切位移△L=4mm 對應的剪應力作為抗剪強度 S。
21.4.4 以抗剪強度 S 為縱坐標，垂直單位壓力 p 為橫坐標，繪 制抗剪強度 S 與垂直壓力p 的關(guān)系曲線(xiàn)。根據圖上各點(diǎn)，繪一視 測的直線(xiàn)。直線(xiàn)的傾角為土的內摩擦角φ,直線(xiàn)在縱坐標軸上的 截距為土的黏聚力c。 各種試驗方法所測得的c、φ值，快剪試驗應 表示為 cq及 φq ; 固結快剪試驗應表示為ccq 及φcq;慢剪試驗應表示 為 cs及φs。
21.4.5 本試驗的記錄格式應符合本標準附錄 D 表 D.38、表 D.39 的規定。
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