剪切试验

工程地质学名词

剪切试验的原理是根据库伦定律，土的内摩擦力与剪切面上的法向压力成正比，将同一种土制备成几个土样，分别在不同的法向压力下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得其剪坏时剪应力，即为抗剪强度，然后根据剪切定律确定土的抗剪强度指标内摩擦角φ和内粘聚力c。

基本介绍

测定材料在剪切力作用下的抗力性能，是材料机械性能试验的基本试验方法之一。主要用于试验承受剪切载荷的零件和材料，如锅炉和桥梁上的铆钉、机器上的销钉等。剪切试验在万能试验机上进行，试样置于剪切夹具上，加载形式有单剪和双剪两种，试样在剪切载荷P作用下被切断。单剪时，P除以试样截面积A，可得出剪切强度，；双剪加载时。

受力和变形特点

构件在剪切时受力和变形特点是:作用在构件两侧面上的横向外力的合力大小相等、方向相反、作用线相隔很近,度使各自作用的构件部分沿着与合力作用线平行的受剪面发生错动。剪切试验就是经测定最大错动力和相应的应力.构件有一个受剪面,一般称为单剪试验。有两个受剪面称为双剪试验。

为使试验结果尽可能接近实际情况，剪切试验通常用各种剪切试验装置和相应的试验方法来模拟实标工件的工况条件,对试样施加剪力直至断裂,以测定其抗剪强度.常见的试验方法有:单剪试验、双剪试验、冲孔剪切试验、开缝剪切试验留底铆钉剪切试验和复合钢材剪切试验.

分类

试验目的

直剪试验是测定土抗剪强度的一种常用的、古老的、又最简单的方法。测定土不同压力下的抗剪强度，得出土的抗剪强度指标粘聚力c和摩擦角φ，可以估算地基承载力，评价地基稳定性，计算挡土墙土压力等。

试验原理

土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对另外一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。

试验方法

1.快剪试验 2.固结快剪试验 3.慢剪试验

试验设备

①手动直剪仪；②百分表；③其他：环刀、刮土刀、钢丝锯、塑料片等。

试验步骤

1.将环刀内侧涂上一层凡士林，刀刃相下放在土样上。 2.用刮土刀将环刀均匀压入土样，高出环刀上沿1-2mm为宜，然后用钢丝锯和刮土刀将土样两端刮平。 3.对准上下剪切盒，插上销钉，将土样放入盒内。 4.试样装好后，转动手轮，使上盒前端与测力计接触。顺次加上加压盖、钢珠、加压架。 5.根据试验设计施加垂直压力：100kPa、200kPa、300kPa、400 kPa 6.施加垂直荷载后，立即拔去销钉，将百分表调零，开动秒表，以1.2mm/min的速率剪切土样。手轮每分钟6转，根据试样情况最多30转，使土样在3-5min内剪坏。手轮每转一圈，同时测记百分表读数。 7.剪切结束后，退去剪切盒垂直压力，取出土样，重新安装第二个试样，进行下一级实验，直至实验结束。 8.实验结束后，将仪器及取土工具清洗干净，放回原位。

试验结果

图1(a)表示剪切过程中剪应力和剪切位移之间的关系，通常可取峰值或稳定值作为破坏点，如图1中箭头表示。对同一种土至少取4个重度和含水量相同的试样，分别在不同垂直压力下剪切破坏，一般可取100kPa、200kPa、300kPa、400 kPa，将试验结果绘制成如图1(b)所示的抗剪强度和垂直压力之间的关系，试验结果表明，对于粘性土-关系曲线基本上成直线关系，该直线与横轴的夹角为内摩擦角φ，在纵轴上的截距为粘聚力c，直线方程可用库伦公式表示，对于无粘性土，与之间的关系则是通过原点的一条直线，可用公式表示。

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