1、楊全成 編著土壤力學(xué)實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)八 直接剪力試驗(yàn)ASTM D3080-90 試驗(yàn)規(guī)範(fàn)試驗(yàn)八 直接剪力試驗(yàn) 求土壤之凝聚力及內(nèi)摩擦角，作為擋土牆分析、邊坡穩(wěn)定分析及承載力計(jì)算之依據(jù)。(一)試驗(yàn)?zāi)康?直接剪力試驗(yàn)之種類(lèi)：(1)不壓密快剪試驗(yàn)(Q Test) 適合工程剛完成之土層，做為短期穩(wěn)定分析之用，可得c及值分析之。(2)壓密快剪試驗(yàn)(Qc Test) 適合工程已完成一段時(shí)間之土層，於水位急速?zèng)禃r(shí)，穩(wěn)定分析之用?？傻胏cu及cu。(3)壓密慢剪試驗(yàn)(S Test) 適合工程已完成一段時(shí)間之土層，長(zhǎng)期性之穩(wěn)定分析，得c及值而加以分析。(二)試驗(yàn)說(shuō)明 剪力盒四週通常留有微隙，可加水使試樣飽和。試樣兩端

2、分別設(shè)置透水石，在試驗(yàn)進(jìn)行中，得以排洩水份。試驗(yàn)時(shí)之試體高度變化，可由記錄垂直變形之測(cè)微表讀出其數(shù)值。 利用直接剪力試驗(yàn)之裝置，可作以下三種剪力試驗(yàn)：(一)不排水剪力試驗(yàn)(Undrained Test)： 在垂直載重加上後，立即進(jìn)行剪力試驗(yàn)，不使土樣發(fā)生壓密作用，試驗(yàn)所得時(shí)間約為510min。又稱(chēng)為快剪試驗(yàn)(Quick Shear Test，Q Test)。(二)壓密不排水剪力試驗(yàn)(Consolidated Undrained Test)： 在垂直載重加上後，使土樣先經(jīng)充分壓密，然後再施以快剪試驗(yàn)，快剪過(guò)程約為510min，又稱(chēng)為壓密快剪試驗(yàn)(Consolidated Quick Shear

3、Test，Qc Test)。(三)排水剪力試驗(yàn)(Drained Test)： 在本試驗(yàn)中，先於垂直壓力下，將土樣壓密，而後以極慢之速率對(duì)試樣施以剪力，使孔隙水壓力能充分消除，試驗(yàn)完成約需25天，又稱(chēng)為慢剪試驗(yàn)(Slow Shear Test，S Test)。 慢剪試驗(yàn)的意義，是容許土壤內(nèi)的水分自由排出，故所施加的應(yīng)力是為有效應(yīng)力；快剪試驗(yàn)的意義，是不容許土壤內(nèi)的水分排出，故所加之應(yīng)力為總應(yīng)力，內(nèi)含孔隙水壓力。 剪力增加的速率，有應(yīng)力控制(Stress Control)法及應(yīng)變控制(Strain Control)法兩種。在應(yīng)變控制法中，土樣的剪斷速度，在Q及Qc試驗(yàn)約為1.5mm/min、在S試

4、驗(yàn)中約為0.06mm/min。若用應(yīng)力控制法，不論粘土或砂土，每分鐘剪力增加量，約為估計(jì)破壞力之1/10。一般土壤之直接剪力試驗(yàn)儀，均設(shè)計(jì)為以馬達(dá)齒輪帶動(dòng)，可調(diào)整速率之應(yīng)變控制法。直接剪力試驗(yàn)之優(yōu)劣點(diǎn) 直接剪力試驗(yàn)儀：有應(yīng)力控制式及應(yīng)變控制式兩種，主要包括有分成上下兩半之剪力盒，壓力環(huán)(Proving Ring)或電子式荷重計(jì)(Load Cell)，剪力作用桿，垂直載重設(shè)備，垂直測(cè)微表等。 另需頂土機(jī)，頂土機(jī)係用以頂出薄管內(nèi)之不擾動(dòng)土樣。(三)試驗(yàn)儀器直接剪力試驗(yàn)簡(jiǎn)圖直接剪力試驗(yàn)儀 剪力環(huán) 、 透水石及濾紙剪力環(huán)透水石濾紙直剪盒分解直接剪力盒分解直接剪力試驗(yàn)流程圖(四)試驗(yàn)步驟直接剪力試驗(yàn)流程

5、圖重模直剪試體製作直剪試體由薄管取樣直剪試體由薄管取樣中直剪試體準(zhǔn)備直剪試驗(yàn)試體由薄管取樣所得之直剪試驗(yàn)試體直剪環(huán)試體四個(gè)直剪加壓架空重準(zhǔn)備4 5個(gè)試樣修整後，上下皆有透水石，並浸水飽和。土樣浸水飽和直剪試驗(yàn)裝上試體直剪試驗(yàn)裝上試體直接試體壓入直剪盒4 1 3 22、4微微接觸 ， 1、3完全旋入 用電子荷重計(jì)測(cè)剪力直剪盒底下有鋼珠減少摩擦力直剪試體加壓直剪試驗(yàn)試體加壓直剪試驗(yàn)加垂直應(yīng)力直剪盒邊緣需與所標(biāo)示的黑線(xiàn)切齊(勿太前面或太後面)直剪試驗(yàn)試體受剪直剪試驗(yàn)中記錄垂直變形與壓力水平應(yīng)力用壓力環(huán)量得直剪試驗(yàn)記錄1.時(shí)間2.垂直測(cè)微表3.壓力環(huán) 測(cè)微表直剪試驗(yàn)自動(dòng)記錄器LVDT & Load C

6、ell之?dāng)?shù)字顯示器直剪試驗(yàn)自動(dòng)化記錄直剪試驗(yàn)試體受剪後直剪試驗(yàn)試體破壞正應(yīng)力與剪應(yīng)力例題 某砂土層土樣受直接剪力試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，試求該砂土之尖蜂剪力強(qiáng)度及殘餘剪力強(qiáng)度參數(shù)值。(五)試驗(yàn)用表及結(jié)果整理範(fàn)例尖蜂剪力強(qiáng)度及殘餘剪力強(qiáng)度包絡(luò)線(xiàn)【解答】 由圖尖蜂剪力強(qiáng)度及殘餘剪力強(qiáng)度包絡(luò)線(xiàn)知： (1)尖蜂剪力強(qiáng)度參數(shù)：c=0，=34 (2)殘餘剪力強(qiáng)度參數(shù)：c=0，=30直接剪力試驗(yàn)實(shí)例例題 某土樣受0.50kg/cm2垂直應(yīng)力時(shí)之直接剪力試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，試?yán)L製剪力位移與剪應(yīng)力之關(guān)係曲線(xiàn)，並求最大剪力強(qiáng)度值。剪力位移與剪應(yīng)力直接剪力試驗(yàn)位移剪應(yīng)力曲線(xiàn)【解答】()剪力位移與剪應(yīng)力之關(guān)係曲線(xiàn)：()最大剪力強(qiáng)度值為0.75kg/cm2。垂直應(yīng)力與剪應(yīng)力例題 某土樣直接剪力試驗(yàn)受不同垂直應(yīng)力時(shí)之最大剪應(yīng)力之?dāng)?shù)據(jù)如下表所示，試?yán)L製垂直應(yīng)力與剪應(yīng)力之關(guān)係曲線(xiàn)，並求凝聚力及內(nèi)摩擦角。直接剪力試驗(yàn)垂直應(yīng)力與剪應(yīng)力曲線(xiàn)【解答】()垂直應(yīng)力與剪應(yīng)力之關(guān)係曲線(xiàn)：()凝聚力c=0.64kg/cm2，內(nèi)摩擦角=19.33。Test08.xls應(yīng)用說(shuō)明:Test08.xls應(yīng)用說(shuō)明:y = 0.3508x + 0.6424y=0.3508x+0.6424=c+tanc=0.64