十字板剪切试验 1讲解.ppt

第 5 章 十字板剪切试验 目 录 ? 1. 概述 ? 2. 十字板测试原理 ? 3. 电测式十字板剪切试验 ? 4. 影响测试成果的主要因素 ? 5. 成果的应用 ? 6. 新产品介绍 ? 7. 试验总结与要求 ? 8. 下节预告 1. 概述 ? 十字板剪切试验 ( Vane Shear Test , 简称 VST) 适用于原位 测定 饱水软粘土 的 不排水抗剪强度 。所测得的抗剪强度值，相 当于试验深度处天然土层在原位压力下固结的不排水抗剪强度 ; 由于十字板剪切试验不需要采取土样，避免了土样扰动及天然 应力状态的改变，是一种有效的现场测试方法。 ? 根据十字板仪的不同，十字板剪切试验可分为普通十字板和 电测十字板 ; 根据贯入方式的不同 , 又可分为预钻孔十字板剪切试 验和自钻式十字板剪切试验 (Self-Boring Vane Shear Test, 简称 SBVST) 。从技术发展和使用方便的角度，自钻式电测十字板 仪具有明显的优势。 ? 十字板剪切试验在我国沿海软土地区被广泛使用。它可在现 场基本保持原位应力条件下进行扭剪。适用于灵敏度小于 10 的 均质饱和软粘土。对于不均匀土层，特别是夹有薄层粉细砂或 粉土的软粘土。十字板剪切试验会有较大的误差，使用时必须 谨慎。 试验项目 测定参数 主要试验目的 十字板剪 切试验 不排水抗剪强度峰 值 c u (kPa) 和残余值 c u (kPa) 1 测求饱和粘性土的不排水 抗剪强度和灵敏度； 2 估算地基土承载力和单桩 承载力； 3 计算边坡稳定性； 4 判断软粘性土的应力历史。 优点和缺点 ? VST 主要用于测定饱水软粘土的不排水抗剪强度。 它具有下列优点： ? (1) 不用取样，特别是对难以取样的灵敏度高的粘 性土，可以在现场对基本上处于天然应力状态下的 土层进行扭剪。所求软土抗剪强度指标比其他方法 都可靠。 ? (2) 野外测试设备轻便，操作容易。 ? (3) 测试速度较快，效率高，成果整理简单。 ? 其缺点是仅适用于江河湖海的沿岸地带的软土，适 应范围有限，对硬塑粘性土和含有砾石杂物的土不 宜采用，否则会损伤十字板头。 2. 十字板测试原理 ? 十字板剪切试验的原理，即在钻孔某深度的软 粘土中插入规定形状和尺寸的十字板头，施加 扭转力矩，将土体剪切破坏，测定土体抵抗扭 损的最大力矩，通过换算得到土体不排水抗剪 强度。十字板头旋转过程中假设在土体中产生 一个高度为 H( 十字板的高度 ) 、直径为 D( 十字 板头的直径 ) 的圆柱状剪损面，并假定该剪损 面的侧面和上、下底面上土的抗剪强度都相等。 在剪损过程中，土体产生的最大抵抗力矩 M 由 圆柱侧表面的抵抗力矩 M1 、和圆柱上下面的 抵抗力矩 M2 两部分组成。即 M ＝ M1+M2 。 图中所示为板头侧面的 剪切阻力分布 图中所示为在板头上、 下面的剪切阻力分布。 C v C H ? ? H H H H C D C D DH M M M M D D D H D C D D M C D C D D C D DH M v v 3 3 2 1 1 1 3 1 3 3 3 2 2 1 6 2 ) ( , 12 12 3 4 M 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 杆的直径 为和十字板头接触处轴 为板头的直径和高度。 顶面的抗扭矩为： ： 圆柱体底面的抗扭矩为 ： 圆柱体侧面的抗扭矩为 ? ? 就可确定出来。 由此 读数 传感器的率定系数 ，如下 可以通过电测仪表测出 u D u H v v C R R M H D M C C C C D C D DH M M M M H - , - M 2 6 2 3 2 3 3 2 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? VST 是对压入粘土中的十字板头施加扭矩，使 十字板头以一定速率旋转，在土层中形成圆柱形 的破坏面，测定土剪切破坏时的最大扭矩，即可 得到土的抗剪强度。 3. 十字板剪切试验分类 ? 开口钢环式十字板剪切仪 ? 轻便式十字板剪切仪 ? 电测式十字板剪切仪 3. 电测式十字板剪切试验 1. 压入主机 2. 十字板头 3. 扭力传感器 4. 量测扭力的仪表 5. 施加扭力装置 6. 其它（探杆等） 试验步