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土的直剪实验研究报告

【摘要土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的能力，其数值等于土体产生剪切破坏时滑动

面上的剪应力。

【关键词

实验目的：掌握土的室内直剪试验方法，并运用库仑——莫尔强度理论确定土的抗剪强度

参数c、τ值，了解c和τ值在工程中的应用。

基本原理：土的抗剪强度是指土体抵抗剪应力破坏时的极限能力。土体内某一面上的抗剪

强度就是该面两侧的土体发生滑动的最大阻力，这一阻力是由内摩擦角和内聚力所组成，

可近似地用库仑公式表示如下：

粘性土τ=σtanυ+C

非粘性土τ=σtanυ

式中：τ—土体抗剪强度（kPa）；σ—承受的垂直压力（kPa）；υ—内摩擦角（°）；

c—粘聚力（kPa）。

仪器设备：

1.应变控制式直剪仪：由剪切盒、垂直加载装置等组成（如图1）

2.环刀：高度20mm，内径61.8mm。

3.天平：感量0.1g、称量500g；

4.百分表：量程10mm；

5.其它辅助工具：环刀、削土刀、秒表、透水石、滤纸等。

图一

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试验方法：

直剪实验一般可以分为：慢剪固结慢剪和快剪三种试验方法。

1慢剪试验先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定，在以小于每分

钟0.02mm的剪切速度缓慢施加水平剪应力，在施加剪应力的过程中，使土样内始终不产生

孔隙水压力，用几个土样在不同垂直压力下进行剪切，将得到有效应力抗剪强度参数和∅

值，但历时较长，剪切破坏时间可按下式估算：=50

50

始终——达到破坏所经历的时间

——固结度达到50%的时间

50

2固结快剪实验先使土样在某一级垂直压力作用下，固结至排水变形稳定，再以每分

钟0.8mm的剪切速率施加剪力，直至破坏，一般在3~5min内完成，适用于渗透系数小

−6

10/的细粒。由于时间短促，剪力所产生的超静水压力不会转化为粒间的有效应力，

用几个土样在不同垂直压力下进行慢剪，便能求得抗剪强度参数与∁值，这种值称为总

应力法抗剪强度参数。

3快剪实验采用原状土样尽量接近现场情况，以每分钟0.8mm的剪切速率施加剪

力，直至剪坏，一般在3~5min内完成，适用于渗透系数小10−6/

的细粒土。这种方法将使粒间有效应力维持现状，不受实验外力的影响，但由于这种粒间有

效应力的数值无法求得，所以试验结果只能求得（σtan∅+）的混合值。快速法适用于测

定粘性土天然强度，但角将会偏大

试验步骤：

1、切取土样（由于试验条件原因，我们在实际试验当中采用砂土来代替），按照要求切取

3-4个原状土样。

2、仪器检查。上下盒间接触及盒内应涂抹凡士林，以减少阻力，百分表是否灵敏，插销

是否失灵，钢珠是否脱落。

3、安装试样对准上下盒，插入固定销，在下盒内放入透水石一块，放入蜡纸一张，将带

有土样的环刀、刃口朝上、对准盒口，将试样推入盒内，然后在试验样上放上蜡纸、透水石

及盒盖，装入仪器内，加上压力，转动手轮，让其接触，拨掉插销，开始实验。

4、垂直加压。一般垂直压力分别为50、100、200、400KPa，若土质松软，可调整加压荷

载，以免挤出。

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5、水平剪切：

①先转动手轮，使上盒前端钢铰与量力环接触，调整百分表计数为零；

②拨出固定销钉、开动秒表，以1转/15S的速率旋转手轮，记下每转应力环