《现场直接剪切试验》课件

现场直接剪切试验欢迎参加现场直接剪切试验课程本课程将详细介绍这项重要的土壤力学试验方法，帮助您掌握其原理、步骤和应用学习目标理解原理操作技能掌握现场直接剪切试验的基学习试验设备的使用方法和本原理和理论基础具体操作步骤数据分析工程应用能够正确记录、计算和分析了解试验结果在实际工程中试验数据的应用试验概述定义意义现场直接剪切试验是测定土体抗剪强度的重要方法它通过该试验可直接获得土体的粘聚力和内摩擦角，为工程设计提在土样上施加垂直荷载和水平剪力来模拟土体的剪切破坏过供关键参数它在原位条件下进行，能更好地反映实际土体程性质试验原理垂直荷载施加模拟土体所承受的正应力水平剪力施加在一定速率下施加水平剪力剪切破坏当剪应力达到土体抗剪强度时，发生剪切破坏数据记录记录剪切位移和剪切力的关系试验仪器剪切盒加载系统用于容纳土样，由上下两部分组成包括垂直加载装置和水平剪切装置测量仪器包括位移计、力传感器等试验装置剪切盒垂直加载系统分为上下两部分，中间有间隙通过杠杆或液压系统施加垂直，便于剪切荷载水平剪切系统测量系统通过电动或手动方式施加水平包括位移计、应变片等，用于剪力测量剪切力和位移样品准备取样1从现场采集原状土样或重塑土样修整2将土样修整成与剪切盒尺寸相符的形状称重3测量土样的初始质量和体积安装4小心将土样放入剪切盒中，避免扰动试验步骤施加垂直荷载根据试验要求施加预定的垂直荷载固定上盒固定剪切盒的上半部分施加水平剪力以恒定速率施加水平剪力记录数据记录剪切位移和剪切力的变化数据记录初始数据荷载数据12记录土样的初始含水量、密度和尺寸记录施加的垂直荷载值剪切数据时间数据34记录不同剪切位移下的剪切力记录每个测点的时间计算公式剪应力正应力τ=F/A，其中F为剪切力，Aσ=N/A，其中N为垂直荷载为剪切面积，A为剪切面积剪切强度τf=c+σ·tanφ，c为粘聚力，φ为内摩擦角极限剪切强度定义确定方法极限剪切强度是指土体在剪切过程中所能承受的最大剪应力通常通过剪应力-剪切位移曲线的峰值或稳定值来确定对它代表了土体抵抗剪切破坏的能力于黏性土，常取峰值；对于砂土，常取稳定值粘聚强度定义1土体颗粒间的吸引力影响因素2土粒级配、矿物成分、含水量测定方法3通过剪切试验结果分析得出工程意义4影响土体的强度和稳定性剪切强度曲线应力-应变曲线峰值强度反映剪应力随剪切位移的变化曲线的最高点，表示最大抗剪强度残余强度大变形后的稳定强度值实验例子3100kPa

0.8mm/min垂直荷载级数荷载范围剪切速率通常选择3个不同的垂直荷载进行试验常用荷载范围为50-200kPa常用剪切速率为

0.5-

1.2mm/min数据分析绘制曲线绘制剪应力-剪切位移曲线确定极限强度找出每组试验的极限剪切强度绘制强度包络线在σ-τ坐标系中绘制强度包络线计算参数根据包络线求出c和φ值影响因素土体性质含水量不同类型土体的剪切特性差影响土体的内摩擦角和粘聚异显著力密实度应力历史密实度越高，抗剪强度通常过压密土和正常固结土的表越大现不同土体性质粘性土砂性土粘性土的剪切强度主要来自粘聚力，其强度曲线通常呈现明砂性土的剪切强度主要来自内摩擦角，其强度曲线通常无明显的峰值粘性土的内摩擦角较小，但粘聚力较大显峰值砂性土的内摩擦角较大，但粘聚力接近于零含水量低含水量1强度较高，内摩擦角大中等含水量2强度适中，粘聚力增加高含水量3强度降低，粘聚力减小饱和状态4强度最低，易产生孔隙水压力应力状态正常固结土过压密土剪切强度随深度增加而增大表现出较高的初始强度应力历史围压效应影响土体的强度特性高围压条件下，强度增加试验时间快剪试验1排水条件下进行，适用于砂土固结快剪试验2先固结后快剪，适用于粘性土固结慢剪试验3剪切过程中允许排水，时间较长温度温度影响高温温度变化会影响土体的剪切强度可能导致粘性土强度降低低温可能增加土体的刚度和强度取样扰动影响减少方法取样过程中的扰动会影响土体的原状结构，从而影响试验结使用高质量取样器，采用合适的取样技术，小心处理和运输果的准确性扰动程度越大，测得的强度参数与实际情况的样品对于敏感土，可考虑原位试验或冷冻取样技术偏差越大注意事项样品准备装置调试12确保土样尺寸准确，避免扰试验前检查和校准所有设备动加载控制数据记录34严格控制垂直荷载和剪切速准确记录各项数据，避免遗率漏试验优缺点优点缺点•操作简单，直观•强制剪切面可能不是最弱面•可测定峰值和残余强度•应力分布不均匀•适用于各种土体•剪切过程中面积变化应用领域地基工程边坡工程评估地基承载力和稳定性分析边坡稳定性和滑坡风险水利工程设计堤坝和水库的安全参数工程实例高层建筑公路边坡水坝工程通过剪切试验确定地基承载力，优化基利用试验结果评估边坡稳定性，制定加基于剪切参数设计坝体结构，确保长期础设计固方案安全试验标准GB/T50123ASTM D3080中国土工试验方法标准美国直接剪切试验标准BS1377JGS0560英国土工试验标准日本地盘工学会标准国内外标准国内标准国际标准GB/T50123《土工试验方法标准》规定了直接剪切试验的具ASTM D

3080、BS1377等国际标准提供了不同的试验方法和体步骤和要求包括仪器设备、试样制备、试验操作和数据数据分析技术这些标准在试验参数、报告要求等方面可能处理等方面的详细规定有所不同应用案例结论重要性应用广泛现场直接剪切试验是土工试在各类岩土工程中有广泛应验中的关键方法用技术进步未来发展试验方法和设备不断改进，结合数字技术，实现智能化精度提高和自动化。