1、十字板剪切試驗(yàn)1.1 試驗(yàn)的目的及意義(1)測定原應(yīng)力條件下軟粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度；(2)評定軟粘性土的靈敏度；(3)計(jì)算地基的承載力；(4)判斷軟粘性土的固結(jié)歷史。1.2 試驗(yàn)的適用范圍原位測定飽水軟粘土的抗剪強(qiáng)度，所測得的抗剪強(qiáng)度值，相當(dāng)于試驗(yàn)深度處于天然土層，在原位壓力下固結(jié)的不排水抗剪強(qiáng)度。1.3 試驗(yàn)的儀器設(shè)備本次實(shí)驗(yàn)采用的是機(jī)械式十字板剪切儀(1)十字板頭：矩形，高度為10公分，直徑為5公分。(2)軸桿：使用的軸桿直徑為20mm軸桿與十字板頭連接的采用離合器裝置，使軸桿和十字板頭能夠離合，以便分別作十字板總剪應(yīng)力試驗(yàn)和軸桿摩擦校正試驗(yàn)。(3)測力裝置：采用開口鋼環(huán)測力裝置1.4

2、實(shí)驗(yàn)原理十字板剪切試驗(yàn)的原理，即在鉆孔某深度的軟粘土中插入規(guī)定形狀和尺寸的十字板頭，施加扭轉(zhuǎn)力矩，將土體剪切破壞，測定土體抵抗扭損的最大力矩，通過換算得到土體不排水抗剪強(qiáng)度cu值（假定0）。十字板頭旋轉(zhuǎn)過程中假定在土體產(chǎn)生一個(gè)高度為H（十字板頭的高度）、直徑為D（十字板頭的直徑）的圓柱狀剪損面，弁假定該剪損面的側(cè)面和上、下底面上每一點(diǎn)土的抗剪強(qiáng)度都相等。在剪損過程中土體產(chǎn)生的最大抵抗力矩M由圓柱側(cè)表面的抵抗力矩Mi和圓柱上、下底面的抵抗力矩M2兩部分組成，即MMiM2O其中：M1cuDH1 22M22cu-D2-43D1312DMCuDHCuD3-CuD2（H）2 623Cu2MD2(-H)3

3、式中cu十字板抗男強(qiáng)度；D十字板頭直徑；H十字板頭身度。對于普通十字板儀，上式中的M值應(yīng)等于試驗(yàn)測得的總力矩減去軸桿與土體間的摩擦力矩和儀器機(jī)械摩阻力矩，即M(pff)R式中ipf剪損土體的總作用力；f軸桿與土體間的摩擦力和儀器機(jī)械阻力，在試驗(yàn)時(shí)通過使十字板儀與軸桿脫離進(jìn)行測定；R施力轉(zhuǎn)盤半徑。代入得:f)2R,D(PfD2(-H)上式右端第一個(gè)因子，對一定規(guī)格(D和H均為十字板幾何尺寸)的十字板儀為一常數(shù)，稱為十字板常數(shù)k即2R1.1 Dd(th)則有Cuk(Pff)即為十字板剪切試驗(yàn)換算士的抗剪強(qiáng)度的計(jì)算公式。1.5 執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2009),十字板剪切

4、試驗(yàn)應(yīng)滿足以下主要技術(shù)要求：(1)鉆孔十字板剪切試驗(yàn)時(shí)，十字板頭插入孔底以下的深度不應(yīng)小于3-5倍鉆孔直徑，以保證十字板頭能在未擾動土中進(jìn)行剪切試驗(yàn)。(2)十字板頭插入土中試驗(yàn)深度后，應(yīng)至少靜止2-3分鐘，方可開始剪切試驗(yàn)。扭剪速率也應(yīng)該很好控制。剪切速率過慢，由于排水導(dǎo)致強(qiáng)度增長。剪切速率過快，對飽和軟粘性土由于粘滯效應(yīng)也使強(qiáng)度增長。扭剪速率宜采用(1-2)/10s,以此作為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)速率，以便能在不排水條件下進(jìn)行剪切試驗(yàn)。測記每扭轉(zhuǎn)1的扭矩,當(dāng)扭矩出現(xiàn)峰值或穩(wěn)定值后，要繼續(xù)測讀1分鐘，以便確認(rèn)峰值或穩(wěn)定扭矩。(3)在峰值強(qiáng)度或穩(wěn)定值測定完畢后，如需要測試擾動土的不排水抗剪強(qiáng)度，或計(jì)算土的靈

5、敏度，則需用管鉗夾緊試驗(yàn)探桿順時(shí)針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動6圈，使十字板頭周圍土體充分?jǐn)_動，然后測定重塑土的不排水抗剪強(qiáng)度。(4)對于機(jī)械式十字板剪切儀，應(yīng)進(jìn)行軸桿與土體之間摩擦阻力影響的修正，對于電測式十字板剪切儀，不需要進(jìn)行此項(xiàng)修正。1.6 試驗(yàn)的操作步驟和注意事項(xiàng)在試驗(yàn)前，應(yīng)對機(jī)械式十字板剪切儀的開口鋼環(huán)測力計(jì)進(jìn)行標(biāo)定。當(dāng)用機(jī)械式十字板剪切儀于現(xiàn)場測定飽和軟粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度等的基本方法和要求如下：(1)將十字板頭、離合器、導(dǎo)輪、試驗(yàn)鉆桿等逐節(jié)擰緊接好下入孔內(nèi)至十字板與孔底接觸。各桿件要直，各接頭必須擰緊，以減少不必要的扭力損耗。(2)接導(dǎo)管，安裝底座，并使其固定在套管。然后將十字板徐

6、徐壓入土中至預(yù)定試驗(yàn)深度，并應(yīng)靜止2-3分鐘。(3)用搖把套在導(dǎo)桿上向右轉(zhuǎn)動，使十字板離合齒嚙合。(4)安裝傳動部件，轉(zhuǎn)動底盤使固定套鎖定在底座上，再微動手柄使特制鍵落入鍵槽內(nèi)，記錄好角位移的初始讀數(shù)，裝上百分表弁調(diào)至零位。(5)按順時(shí)針方向徐徐轉(zhuǎn)動扭力裝置上的旋轉(zhuǎn)手柄，轉(zhuǎn)速約為10/10so十字板頭每轉(zhuǎn)1測記鋼環(huán)變形讀數(shù)一次，直至讀數(shù)不再增大或開始減小時(shí)，即表示土體已被剪損，記錄下此時(shí)百分表的最大讀數(shù)yo(6)拔下連接導(dǎo)管和測力裝置的特制鍵，套上搖把，連續(xù)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿、軸桿和十字板頭6轉(zhuǎn)，使土完全擾動，再按照步驟5以同樣的剪切速率進(jìn)行試驗(yàn)，記錄下此時(shí)百分表的最大讀數(shù)。o(7)拔下控制軸桿與十字板

7、頭連接的特制鍵，將十字板軸桿向上提3-5cm,使連接軸桿與十字板頭的離合器處于離開狀態(tài)，然后扔按照步驟5,記錄此時(shí)百分表的最大讀數(shù)g1.7 試驗(yàn)數(shù)據(jù)士體分鐘鋼環(huán)應(yīng)變剪力修正剪力不排水抗剪強(qiáng)度士體時(shí)問鋼環(huán)應(yīng)變剪力修正剪力不排水抗剪強(qiáng)度原狀土ZK11530.7580.565246原狀土ZK21210.3000.107472670.9580.7653342320.4580.2651153650.9300.736321337.50.5360.3431504650.9300.736321442.50.6080.415181重塑土ZK11280.4000.207090545.50.6510.4582002

8、320.4580.2651156480.6860.4932153350.5010.3071347520.7440.5512404360.5150.3221408520.7440.5512405370.5290.3361479530.7580.5652466380.5430.35015310550.7870.5932597380.5430.35015311500.7150.522228838.50.5510.35815612520.7440.551240939.50.5650.372162土ZK2118.50.2650.0723110400.5720.379165230.50.4360.2431

9、061141.50.5930.400175335.50.5080.3151371242.50.6080.4151814360.5150.32214013420.6010.4081785370.5290.33614714410.5860.393171636.50.5220.3291437380.5430.3501538380.5430.3501539370.5290.336147分鐘12345678910111213141516鋼環(huán)應(yīng)義2455.56.58999.5111212.512.51313.513.5螺旋干0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.摩擦0306070

10、8091113131416171818191919阻力其中1螺旋干摩擦阻力等于鋼環(huán)應(yīng)變乘以0.01432修正剪力（？?）等于鋼環(huán)應(yīng)變乘以0.0143（剛環(huán)系數(shù)）再減去0.19305（最大摩擦阻力）3內(nèi)聚力等于修正剪力乘以0.0436（十字板常數(shù)）再乘以10（常數(shù)c）1.8 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理（1）、原狀土不排水抗剪強(qiáng)度Cu根據(jù)應(yīng)變儀記錄的應(yīng)變量，計(jì)算強(qiáng)度。計(jì)算公式為:f=RfCPf=RfCcuk（pff）其中K436.54m2,C=0.0143kgf/mmK板頭常數(shù)m-2C鋼環(huán)系數(shù)kgf/mmRy鋼環(huán)應(yīng)變量mm計(jì)算結(jié)果如附表所示。(2)、重塑土不排水抗剪強(qiáng)度Cu與原狀土強(qiáng)度計(jì)算方法相同，計(jì)算結(jié)果見附

11、表。(3)、地基土的靈敏度StStCuCuZK1靈敏度:C334St-=1.85Cu181ZK2靈敏度:魚=率=1.69Cu1531.9 試驗(yàn)成果的工程應(yīng)用(1)確定地基土強(qiáng)度的變化在快速堆載條件下，由于土中孔隙水壓力升高，軟弱地基的強(qiáng)度會降低，但經(jīng)過一定的時(shí)間的排水，強(qiáng)度又會恢復(fù)，弁且隨土的固結(jié)而逐漸增長。若采用十字板剪力儀測定這種變化，可以方便的控制施工加荷速率提供依據(jù)。(2)檢驗(yàn)地基處理效果在對軟土地基進(jìn)行預(yù)加固處理時(shí)，可用十字板剪切試驗(yàn)探測加固過程中強(qiáng)度變化，用于控制施工速率和檢驗(yàn)加固效果。(3)測定飽和粘土的靈敏度在十字板試驗(yàn)中可以很方便的測定出來。在測定原狀土的天然強(qiáng)度之后，將十字板旋轉(zhuǎn)6閣，然后重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，又測得擾動土的強(qiáng)