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技術文章
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機構 等，其技術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，應按本標 準第4.6節規定的方法進行抽氣飽和。
2 砂類土試樣制備：
1)取過2mm 篩孔的代表性風干砂樣1200g 備用。按要求 的干密度稱每個試樣所需風干砂量，準確至0.1g;
2)對準上下盒，插入固定銷，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個試樣，在4 種不同垂直壓力下進行剪切試驗。可根據工程實際和土的軟硬程 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,各個垂直壓力 可一次輕輕施加，若土質松軟，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行：
1 快剪試驗：
1)對準上下盒，插入固定銷。在下盒內放不透水板。將裝有試樣的環刀平口向下，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，移去環刀。對砂類土，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。開動秒表，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后退時，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，剪切變形應達到6mm為止，手輪每轉一轉，同時 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，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，在施加垂直壓力5min 后，往剪切盒 水槽內注滿水；當試樣為非飽和土時，僅在活塞周圍包以 濕棉花，防止水分蒸發；
3)在試樣上施加規定的垂直壓力后，測記垂直變形讀數。 當每小時垂直變形讀數變化不大于0.005mm 時，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間：
tf=50t50 (21.3.2)
式中：tf——達到破壞所經歷的時間(min);
t50—— 固結度達到50%的時間(min)。
2)剪損標準應按本條第1款第4項的規定選取；
3)應按本條第1款第5項的規定進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 關系曲線。
21.4.3 選取剪應力τ與剪切位移△L 關系曲線上的峰值點或穩定值作為抗剪強度S。 當無明顯峰點時，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 的關系曲線。根據圖上各點，繪一視 測的直線。直線的傾角為土的內摩擦角φ,直線在縱坐標軸上的 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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