土的剪切试验方法

测定土的抗剪强度指标的试验称为剪切试验。土的剪切试验既可在室内进行，也可在现场进行原位测试。室内试验的特点是边界条件比较明确，且容易控制。但室内试验要求从现场采集样品，在取样的过程中不可避免地引起土的应力释放和土的结构扰动。原位试验的优点是简捷、快速，能够直接在现场进行，不需取试样，能够罗好反映土的结构和构造特性。 一般，有4种试验方法。 1、    直接剪切试验 直接剪切试验是测定土的抗剪强度指标的室内试验方法之一，它可以直接测出预定剪切破裂面上的抗剪强度。 为了模拟土体在现场受剪时的提成水条件，通常将直剪试验按加荷速率的不同，分为快剪、固结快剪和慢剪三种。 1）  快剪：竖向力施加后，立即施加水平力，剪切速度很快，3-5分钟，土样被剪破，试件受剪过程不排水。 2）  固结快剪：先使试样在法向力作用下达到完全固结，然后加水平力进行剪切，快速地3-5分钟把试样剪破，剪切过程不让孔隙水排出。 3）  慢剪：先使试样在法向力作用下完全固结，然后慢速加水平力，1-4小时将土样剪破，土样剪切的过程有时间排水。 对正常固结的粘性土，在竖向力和剪应力作用下，土样都被压缩，所以在一定应力范围内，快剪的抗剪强度最小，固结快剪的抗剪强度有所增大，而慢剪抗剪强度最大。 工程上，选用哪种剪切强度主要是结合工程实际，看固结和排水条件。如果工期比较紧张或排水条件不好的地层，可用直剪（直快或三轴剪）；如工期比较长或排水条件好，一般用固结剪。   2、    三轴压缩试验 直接量测试样在不同恒定周围压力下的抗压强度，然后利用莫尔-库仑破坏理论间接推求的抗剪强度。 三轴试验是测定土抗剪强度的一种比较完善的方法，测定土应力应变关系和强度的试验。对应于直接剪切试验的快剪、固结快剪和慢剪试验。它的主要特点是能严格控制试样的排水条件，量测试样中孔隙水压力，定量地获得土中有效应力的变化情况，而且试样中的应力分布比较均匀，所以三轴试验成果较直剪试验更加可靠、准确。但该仪器复杂、操作技术要求高，且试样制备比较麻烦，同时试件所受到的应力是轴对称，与实际情况有所差异。 按照试样的固结排水情况，常规三轴压缩试验有三种方法： 1）  不固结不排水剪（UU） 试验时，先施加周围压力，然后施加轴向力。整个试验中，排水阀始终关闭，不允许试样排水，试样的含水量保持不变。通过试验，可以获得总应力抗剪强度指标。 适用于土层厚度大、渗透系数小的工程，饱和软黏土中快速加荷的应力状况。 2）  固结不排水剪（CU） 试验时，先施加周围压力，然后打开排水阀，使试样排水固结。排水终止，固结完成，关闭排水阀，然后施加轴向力直至试样破坏。在试验过程中，如需测量孔隙水压力，就可打开孔压量测系统的阀门。通过试验，可以获得总应力抗剪强度指标和有效应力抗剪强度指标。 固结不排水剪试验是经常要做的工程试验，适用的实际工程条件是一般正常固结土层在工程竣工时或竣工以后受到大量、快速的活荷载或新增加的荷载的作用时所对应的受力情况。 3）  固结排水剪（CD） 在周围压力和轴向力施加的过程中，打开排水阀，让试样排水固结，固结稳定后，在排水条件下放慢轴向力加荷速率并使试样在孔隙水压力为0的情况下达到破坏。 3、    无侧限抗压强度试验 无侧限抗压强度试验实际上是三轴压缩试验的一种特殊情况。试验中，对试样不施加周围应力，仅施加轴向力。 4、    十字板剪切试验     十字板剪切仪是一种使用方便的原位测试仪器，可以测定饱和粘性土的原位不排水强度，特别适用于均匀饱和软粘土。十字板剪切试验所得结果相当于不排水抗剪强度。