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直接剪切试验

用直接剪切仪对土样做剪切试验，从而测定土抗剪强度指标的试验方法

简称“直剪试验”。用直接剪切仪(简称“直剪仪”)对土样做剪切试验，从而测定土抗剪强度指标的一种试验方法。土样置于直剪仪的固定上盒和活动下盒内。试验时先在土样上施加垂直压力，然后对下盒施加水平推力，上下盒之间的错动使土样受剪破坏。确定某一种土的抗剪强度通常采用4个土样，在不同的垂直压力的作用下测出相应的抗剪强度。

基本原理
土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。该试验是将同一种土的几个试样分别在不同的垂直压力作用下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得到破坏时的剪应力，然后根据库仑定律，确定土的抗剪强度指标：内摩擦角和凝聚力。
剪切类型
直接剪切试验，英文direct shear test，属于工程地质学词汇，即根据剪切时排水条件，直接剪切试验方法可分为快剪（不排水剪）、慢剪（排水剪）及固结快剪（固结不排水剪）等。按施加剪力的方式不同，直接剪切仪分应变控制式和应力控制式两种。前者是通过弹性钢环变形控制剪切位移的速率。后者是通过杠杆用砝码控制施加剪应力的速率，测相应的剪切位移。多用应变控制式，应力控制式只适用于作慢剪及长期强度试验。慢剪（排水剪）适用于细粒土；固结快剪（固结不排水剪）适用于渗透系数小于l0 cm/s的细粒土；快剪（不排水剪）适用于渗透系数小于10cm/s的细粒土。
剪切实验
慢剪
（1）本试验方法适用于细粒土。
（2）本试验所用的主要仪器设备，应符合下列规定：
① 应变控制式直剪仪：由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统组成。
② 环刀：内径61.8mm，高度20mm。
③ 位移量测设备：量程为10mm，分度值为0.01mm的百分表或准确度为全量程0.2 %的传感器。
(3) 慢剪试验，应按下列步骤进行:
①原状土试样制备，应按“试样制备”第4条的步骤进行，扰动±试样制备按“试样制备”第6条的步骤进行，每组试样不得少于4 个。
②对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水板和滤纸，将带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放滤纸和透水板，将试样小心地推入剪切盒内。
注：透水板和滤纸的湿度接近试样的湿度。
③移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次放上传压板、加压框架，安装垂直位移和水平位移量测装置，并调至零位或测记初读数。
④根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力，对松软试样垂直压力应分级施加，以防土样挤出。施加压力后，向盒内注水，当试样为非饱和试样时，应在加压板周围包以湿棉纱。
⑤施加垂直压力后，每1h测读垂直变形一次。直至试样固结变形稳定。变形稳定标准为每小时不大于0.005mm。
⑥拔去固定销，以小于 0.02mm/min 的剪切速度进行剪切，试样每产生剪切位移0.2～0.4mm测记测力计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，应继续剪切至剪切位移为4mm时停机，记下破坏值,当剪切过程中测力计读数无峰值时，应剪切至剪切位移为6mm时停机。
⑦当需要估算试样的剪切破坏时间，可按下式计算：
tf=50t50
式中： tf—— 达到破坏所经历的时间(min)
t50—— 固结度达50%所需的时间(min)
⑧剪切结束，吸去盒内积水，退去剪切力和垂直压力，移动加压框架，取出试样，测定试样含水率。
(4) 剪应力应按下式计算：
式中 —— 试样所受的剪应力(kPa)
R —— 测力计量表读数(0.01mm)
(5) 以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应力与剪切位移关系曲线 ，取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，无峰值时，取剪切位移4mm所对应的剪应力为抗剪强度。
(6) 以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标,绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线，直线的倾角为摩擦角，直线在纵坐标上的截距为粘聚力。
直剪
砂类土的直剪试验：
(1) 本试验方法适用于砂类土。
（2） 本试验所用的主要仪器设备，应与本标准第2条相同。
（3） 砂类土的直剪试验，应接下列步骤进行：
①取过2mm筛的风干砂样1200g，按“试样制备”第5条的步骤制备砂样。
②根据要求的试样干密度和试样体积称取每个试样所需的风干砂样质量，准确至0.1g。
③对准剪切容器上下盒,插入固定销，放干透水板和干滤纸。将砂样倒入剪切容器内，拂平表面，放上硬木块轻轻敲打，使试样达到预定的干密度，取出硬木块，拂平砂面。依次放上干滤纸、干透水板和传压板。
④安装垂直加压框架，施加垂直压力，试样的剪切速度为0.8mm/min，使试样在3～5min内剪损
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