T0140-2019慢剪试验

1 目的和适用范围
  本试验适用于测定细粒土和砂类土的抗剪强度指标。
2 仪器设备
2.1 应变控制式直剪仪：由剪切盒、垂直加荷设备、剪切传动装置、测力计和位移量测系统组成，如图T 0140-1 所示。
2.2 环刀：内径61.8mm，高20mm。
2.3 位移量测设备：百分表或位移传感器。
3 试样
3.1 原状土试样制备
3.1.1 每组试样制备不得小于4个。
3.1.2 按土样上下层次小心开启原状土包装皮，将土样取出放正，整平两端。在环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下，放在土样上。无特殊要求时，切土方向与天然土层层面垂直。
3.1.3 将试验用的切土环刀内壁涂一薄层凡士林，刀口向下，放在试件上，用切土刀将试件成略大于环刀直径的土柱。然后将环刀垂直向下压，边压边削，至土样伸出环刀上部为止，削平环刀两端，擦净环刀外壁，称环土合质量，准确至0.1g，并测定环刀两端所削下土样的水率。试件与环刀要密合，否则应重取。
  切削过程中，应细心观察并记录试件的层次、气味、色，有无杂质，土质是否均匀，有无裂缝等。
  如连续切取数个试件，应使含水率不发生变化。
  视试件本身及工程要求，决定试件是否进行饱和，如不立即进行试验或饱和时，则应将试件暂存于保湿器内。
  切取试件后，剩余的原状土样用蜡纸包好置于保湿器内，以备补作试验之用。切削的余土做物理性试验。平行试验或同一组试件密度差值不大于±0.1g/cm3，含水率差值不大于2%。
3.2 扰动土样的制备程序按本规程T 0102 的第4 条的相关规定进行。
3.3 试件饱和
  根据土的性质，确定饱和方法：
  砂类土：可直接在仪器内浸水饱和。
  较易透水的黏性土：即渗透系数大于10-4cm/s 时，采用毛细管饱和法较为方便，或采用浸水饱和法。
  不易透水的黏性土：即渗透系数小于10-4cm/s 时，采用真空饱和法。如土的结构性较弱，抽气可能发生扰动，不宜采用。
4 试验步骤
4.1 对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水石和滤纸，将带有试样的环刀刃向上，对准剪盒口，在试样上放滤纸和透水石，将试样小心地推入剪切盒内。
4.2 移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次加上传压板、加压框架，安装垂直位移量测装置，测记初始读数。
4.3 根据工程实际和土的软硬程度施加各级垂直压力，然后向盒内注水；当试样为非饱和试样时，应在加压板周围包以湿棉花。
4.4 施加垂直压力，每1h 测记垂直变形一次。试样固结稳定时的垂直变形值为每1h不大于0.005mm。
4.5 拔去固定销，以小于0.02mm/min 的速度进行剪切，并每隔一定时间测记测力计百分表读数，直至剪损。
4.6 当测力计百分表读数不变或后退时，继续剪切至剪切位移为4mm 时停止，记下破坏值。当剪切过程中测力计百分表无峰值时，剪切至剪切位移达6mm 时停止。
4.7 剪切结束，吸去盒内积水，退掉剪切力和垂直压力，移动压力框架，取出试样，测定其含水率。
5 结果整理
5.1 剪应力按下式计算：
    CR
τ=-------×10    （T0140-1）
    A0
式中：τ——剪应力，计算至0.1 kPa；
C——测力计率定系数（N/0.01mm）；
R——测力计读数（0.01mm）；
A0——试样初始的面积（cm2）；
10——单位换算系数。
5.2 以剪应力τ为纵坐标，剪切位移△l为横坐标，绘制τ—△l的关系曲线，如图T0140-2。
5.3 以垂直压力p为横坐标，抗剪强度S为纵坐标，将每一试样的抗剪强度点绘在坐标纸上，并连成一直线。此直线的倾角为内摩擦角φ，纵坐标上的截距为黏聚力c ，如图T0140-3所示。
图T0140-2 剪应力τ与剪切位移Δl 的关系曲线 图T0140-3 抗剪强度与垂直压力的关系线
5.4 本试验记录格式如表T 0140-1 和表T 0140-2。
6 报告
6.1 土的性状描述。
6.2 土的抗剪强度指标cs及φs值。
表T0140-1 直接剪切试验记录（一）
工程名称         土样编号          土粒比重 Gs=2.70
试 验 者          校 核 者          试验日期         
试样描述本试样系用过2mm 筛土制备的注：①试样系用抽气饱和：②饱和后的饱和度：𝑆=𝐺􀯦
表 T 0140-2 直接剪切试验记录（二）工程名称 土样编号 试验方法 慢剪试 验 者 校 核 者 试验日期 试样编号 仪器编号手轮转速 垂直压力300kpa测力计校正系数C＝6.21kPa/0.01mm 切前固结时间23h 剪切历时 剪切前压缩量0.853mm 抗剪强度 152kPa 手轮转数（1）测力计百分表读数（0.01mm）（2）剪切位移（0.01mm）（3）=（1）×20-（2）剪应力（kPa）（4）＝（2）×C垂直位移（0.01mm）手轮转数（１）测力计百分表读数（0.01mm）（2）剪切位移（0.01mm）（3）=（1）×20-（2）剪应力（kPa）（4）=（2）×C垂直位移（0.01mm）

条文说明

1 直接剪切试验所用仪器结构简单，操作方便，以往试验室均用该试验测定土的抗剪强度指标。由于应力条件和排水条件的限制，国外仅用直剪仪进行慢剪试验。本规程规定慢剪是主要方法。慢剪试验是在试样上施加垂直压力及水平剪切力的过程中均匀地使试样排水固结。如在施工期和工程使用期有充分时间允许排水固结，则可采用慢剪试验。
2 直剪仪分为应变控制式和应力控制式两种。应变控制式的优点是能较准确地测定剪应力和剪切位移曲线上的峰值和最后值，且操作方便，故本规程以此仪器为准。
3 对于每个土样切取多少个试样的问题，一般是按照垂直压力的分级来确定。对于正常固结黏土，一般在100～400kPa荷载的作用下，可以认为符合库伦方程的直线关系，所以切取4个土样，以便逐渐施加四级垂直压力。根据我们多年对黄土的试验，每一级压力宜小一些，取垂直压力分别为50kPa、100kPa、200kPa、300kPa、400kPa五级，需切取五个试样。
4 试验资料表明，当剪切速率为0.017～0.024mm/min时，剪切过程中试样能充分排水，测得的慢剪强度比较稳定。本规程规定慢剪速率为0.02mm/min。
  关于剪切标准，当剪应力与剪切变形的曲线有峰值时，表现出测力计百分表指针不再前进或显著后退，即为剪损。当剪应力与剪切变形的曲线无峰值时，表现出百分表指针随手轮旋转而继续前进，则规定某一剪切位移的剪应力值为破坏值。国内一般采用最大位移为试样直径的1/10，对61.8mm直径的试样约为6mm，本规程规定为6mm。

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