岩土工程师知识点：土的抗剪强度指标的试验方法1

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土的抗剪强度指标的试验方法[/B]
直接剪切试验
直剪试验所使用的仪器称为直剪仪，按加荷方式的不同，直剪仪可分为应变控制式和应力控制式两种。前者是以等速水平推动试样产生位移并测定相应的剪应力；后者则是对试样分级施加水平剪应力，同时测定相应的位移。我国目前普遍采用的是应变控制式直剪仪，该仪器的主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成，试样放在盒内上下两块透水石之间。试验时，由杠杆系统通过加压活塞和透水石对试样施加某一法向应力 ，然后等速推动下盒，使试样在沿上下盒之间的水平面上受剪直至破坏，剪应力 的大小可借助与上盒接触的量力环测定。试验时对同一种土取3～4个试样，分别在不同的法向应力不剪切破坏，可将试验结果绘制成抗剪强度 f 与法向应力 之间的关系。大量的试验结果表明，对于砂性土，抗剪强度与法向应力之间的关系是一条通过原点的直线，该直线与横轴的夹角为内摩擦角 ；对于粘性土，抗剪强度与法向应力之间也基本成直线关系，该直线与横轴的夹角为内摩擦角 ，在纵轴上的截距为粘聚力c，直线方程可用库仑公式(15-7-1)表示。
直剪试验方法
大量的试验和工程实践都表明，土的抗剪强度是与土受力后的排水固结状况有关，故测定强度指标的试验方法应与现场的施工加荷条件一致。直剪试验由于其仪器构造的局限无法做到任意控制试样的排水条件，为了在直剪试验中能尽量考虑实际工程中存在的不同固结排水条件，通常采用不同加荷速率的试验方法来近似模拟土体在受剪时的不同排水条件，由此产生了三种不同的直剪试验方法，即快剪、固结快剪和慢剪。
1)快剪。快剪试验是在对试样施加竖向压力后，立即以0.8mm／min的剪切速率快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。一般从加荷到土样剪坏只用3～5分钟。由于剪切速率较快，可认为对于渗透系数小于10-6cm/s的粘性土在剪切过程中试样没有排水固结，近似模拟了“不排水剪切”过程，得到的抗剪强度指标用  表示。
2)固结快剪。固结快剪是在对试样施加竖向压力后，让试样充分排水固结，待沉降稳定后，再0.8mm／min的剪切速率快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。固结快剪试验近似模拟了“固结不排水剪切”过程，它也只适用于渗透系数小于10-6cm／s的粘性土，得到的抗剪强度指标用 表示。
3)慢剪。慢剪试样是在对试样施加竖向压力后，让试样充分排水固结，待沉降稳定后，以小于0.02mm／min的剪切速率施加水平剪应力直至试样剪切破坏，使试样在受剪过程中一直充分排水和产生体积变形，模拟了“固结排水剪切”过程，得到的抗剪强度指标用 表示。
(3)直剪试验的优缺点
直剪试验具有设备简单，土样制备及试验操作方便等优点，因而至今仍为国内一般工程所广泛使用。但也存在不少缺点，主要有：
1)剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏；
2)剪切面上剪应力分布不均匀，且竖向荷载会发生偏转(上下盒的中轴线不重合)，主应力的大小及方向都是变化的；
3)在剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时仍按土样的原截面积计算；
4)试验时不能严格控制排水条件，并且不能量测孔隙水压力；
5)试验时上下盒之间的缝隙中易嵌入砂粒，使试验结果偏大。
【例题1】下列各种试验方法中，不属于直接剪切试验的是（　　）。
A.　快剪　　　
B.　固结快剪
C.　慢剪
D.　不排水不固结剪
答案：D
【例题2】直剪试验中的快剪模拟的是（　　　）。
A.　不固结不排水剪
B.　固结水排水剪　考试用书
C.　固结排水剪　
答案：A
【例题3】下列关于直剪试验的优点，不正确的是（　　　）。
A.设备简单
B.土样制备方便
C.试验操作方便
D.能量测孔隙水压力
答案：D