实验五、直剪试验(快剪法)
(一)试验目的
直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用四个试样为一组,分别在不同的垂直压力σ下,施加水平剪应力进行剪切,求得破坏时的剪应力τ,然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角φ和凝聚力C 。直剪试验分为快剪(Q)、固结快剪(CQ)和慢剪(S)三种试验方法。在教学中可采用快剪法。
(二)试验原理
快剪试验是在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪切力,以0.8~1.2mm/min的速率剪切,一般使试样在3~5min内剪破。快剪法适用于测定粘性土天然强度。
(三)仪器设备
1.应变控制式直接剪切仪:有剪力盒、垂直加压框架、测力计及推动机构等。
2.其它:量表、砝码等。
(四)试验步骤
1.切取试样:按工程需要用环刀切取一组试样,至少2个,并测定试样的密度及含水率。如试样需要饱和,可对试样进行抽气饱和。
2.安装试样:对准上下盒,插入固定销钉。在下盒内放入一透水石,上覆隔水蜡纸一张。将装有试样的环刀平口向下,对准剪切盒,试样上放隔水蜡纸一张,再放上透水石,将试样徐徐推入剪切盒内,移去环刀。
3.施加垂直压力:转动手轮,使上盒前端钢珠刚好与测力计接触,调整测力计中的量表读数为零。顺次加上盖板、钢珠压力框架。每组2个试样,分别在2种不同的垂直压力下进行剪切。在教学上可取2个垂直压力分别为50、100kPa。
4.进行剪切:施加垂直压力后,立即拔出固定销钉,开动秒表,以每分钟4~6转的均匀速率旋转手轮(在教学中可采用每分钟6转)。使试样在3~5分钟内剪破。如测力计中的量表指针不再前进,或有显著后退,表示试样已经被剪破。但一般宜剪至剪切变形达4mm。若量表指针再继续增加,则剪切变形应达6mm为止。手轮每转一圈,同时测记测力计量表读数,直到试样剪破为止。
5.拆卸试样:剪切结束后,吸去剪切盒中的积水,倒转手轮,尽快移去垂直压力、框架、上盖板,取出试样。
(五)试验注意事项
1.先安装试样,再装量表。安装试样时要用透水石把土样从环刀推进剪切盒里,试验前量表中的大指针调至零。
2.加荷时,不要摇晃砝码;剪切时要拔出销钉。