粗顆粒土直接剪切試驗(yàn)方法
本文引用GB/T 50123-2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中粗顆粒土直接剪切試驗(yàn)方法
1一般規(guī)定
1.1土樣應(yīng)為最大粒徑不大于60mm的粗顆粒土。
1.2本試驗(yàn)采用應(yīng)變控制式大型直接剪切儀測(cè)定粗顆粒土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。
2儀器設(shè)備
2.1應(yīng)變控制式大型直剪儀(圖2.1)應(yīng)由上剪切盒、下剪切盒、傳壓板、滾珠排、加荷設(shè)備、垂直加壓框架和水平加壓支座等組成。
圖2.1大型直剪儀示意圖
1—下剪切盒；2—上剪切盒；3--試樣；4—透水板；5一傳壓板；6一測(cè)力計(jì)；7—滾軸排；8一開縫裝置；9—水槽；10—水平加荷支座；11一進(jìn)水孔；12一固定銷；13—上反力橫梁；14一下反力橫梁；15—傳動(dòng)軸
2.2剪切盒形狀宜采用圓形，尺寸：D/dmax為8～12,H/dmax為4～8。
2.3百分表或位移計(jì)：分度值0.01mm。
2.4粗篩：孔徑60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm。
2.5磅秤：分度值250g。
2.6其他設(shè)備：附真空測(cè)壓表的真空泵、飽和器、臺(tái)秤、水平尺、拌和工具、恒濕設(shè)備與擊實(shí)錘。
3操作步驟
3.1試樣制備和安裝應(yīng)下列步驟進(jìn)行：
1試樣應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第60.3.1條、第60.3.2條的規(guī)定進(jìn)行備料。根據(jù)試驗(yàn)要求的干密度、含水率和試樣尺寸，計(jì)算并稱取試驗(yàn)所需的土樣數(shù)量。對(duì)無黏性粗顆粒土，為防止顆粒分離，也可根據(jù)裝填層數(shù)，分層稱取試驗(yàn)所需的土樣。
2將下剪切盒吊放在滾軸排上，并在下剪切盒上安放開縫環(huán)及鋼珠，控制剪切開縫尺寸為(1/3～1/4)dmax,然后將上剪切盒放上，使上、下盒同心，并用固定插銷定位。
3將稱好的試樣拌勻后分層裝入剪切盒內(nèi)(層次可根據(jù)高度與層縫錯(cuò)開的原則而定，一般為3層或5層)。每一層可采用擊實(shí)、振搗或靜壓等制樣方法控制每一層試樣至預(yù)定要求的高度。對(duì)黏質(zhì)粗顆粒土，每層表面刨毛后，再填下一層。重復(fù)上述步驟至最后一層，整平表面。
4試樣當(dāng)需飽和時(shí)，對(duì)無黏性粗顆粒土，宜用水頭飽和法；對(duì)黏質(zhì)粗顆粒土，宜用真空飽和法。
5在試樣面上依次放上透水板、傳壓板等。要求安裝對(duì)中，傳壓板應(yīng)用水平尺校平。上、下反力鋼梁應(yīng)水平。安裝2個(gè)～4個(gè)垂直百分表，徐徐開動(dòng)垂直傳動(dòng)軸，使各部接觸。記錄變形起始讀數(shù)。
6安裝水平百分表或位移計(jì)，使水平傳動(dòng)軸的著力線通過剪
切面的中心。徐徐開動(dòng)水平傳動(dòng)軸，使其與下剪切盒的著力點(diǎn)接觸即停止。
7每組試驗(yàn)應(yīng)制備4個(gè)～5個(gè)試樣，在不同壓力下進(jìn)行試驗(yàn)，其密度最大允許差值應(yīng)為±0.03g/cm3,含水率最大允許差值應(yīng)為±1%。
3.2快剪試驗(yàn)應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：
1應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.1條第5款的規(guī)定安裝試樣和定位，但在試樣上、下面接觸處，安放與透水板厚度相等的不透水鋼板。在試樣上一次施加預(yù)定的垂直荷載，使其在整個(gè)試驗(yàn)過程中保持恒定。
2拔除上、下剪切盒的固定銷并取掉開縫環(huán)。記錄垂直、水平測(cè)力計(jì)、百分表等的讀數(shù)。開動(dòng)水平傳動(dòng)軸和秒表，以每分鐘剪切試樣直徑的1.2%～1.8%的剪切速率，使試樣在5min～10min內(nèi)剪損。如剪應(yīng)力的讀數(shù)達(dá)到穩(wěn)定，或有顯著后退，表示試樣已剪損。若剪應(yīng)力讀數(shù)繼續(xù)增加，則剪切變形應(yīng)達(dá)到60mm或達(dá)到試樣直徑的1/15～1/10為止。每1mm測(cè)記負(fù)荷傳感器或測(cè)力計(jì)讀數(shù)并根據(jù)需要測(cè)記垂直位移讀數(shù)，直至剪損為止。
3試驗(yàn)結(jié)束后，盡快卸去百分表或位移計(jì)、水平荷載、垂直荷載和加荷設(shè)備。視需要對(duì)剪切面作簡(jiǎn)要描述。取剪切面附近的試樣，測(cè)定其剪切后含水率與顆粒級(jí)配。
3.3固結(jié)快剪試驗(yàn)應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：
1應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.1條第5款的規(guī)定進(jìn)行試樣安裝和定位，試樣上、下兩面的不透水板換放細(xì)銅絲布和透水鋼板；
2在試樣上施加垂直荷載后，當(dāng)每小時(shí)垂直變形小于0.03mm時(shí)，認(rèn)為變形穩(wěn)定。測(cè)記此時(shí)垂直百分表讀數(shù)；
3試樣達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定后應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.2條第2款、第3款的規(guī)定進(jìn)行剪切。
3.4慢剪試驗(yàn)應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：
1應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.1條第5款的規(guī)定進(jìn)行試樣安裝和定
位，但試樣上、下兩面的不透水板改放細(xì)銅絲布和透水鋼板。
2應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.3條第2款的規(guī)定進(jìn)行試樣固結(jié)。
3試樣達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定后，拔除上、下剪切盒固定銷并取掉開縫環(huán)。檢查垂直荷載、水平測(cè)力計(jì)、百分表等，記錄其讀數(shù)。開動(dòng)水平傳動(dòng)軸和秒表，以一定剪切速率施加水平荷載，每隔1mm測(cè)記1次水平荷載讀數(shù)和垂直百分表讀數(shù)。剪切速率可按式(3.4)計(jì)算剪切破壞時(shí)間，根據(jù)剪損時(shí)的剪切變形計(jì)算剪切速率。當(dāng)水平荷載讀數(shù)達(dá)到穩(wěn)定，或有顯著后退，表示試樣已剪損。若剪應(yīng)力讀數(shù)繼續(xù)增加，應(yīng)控制剪切變形達(dá)試樣直徑的1/5～1/10,方可停止試驗(yàn)；
tf=50t50 (3.4)
式中：tf——達(dá)到破壞所經(jīng)歷的時(shí)間(s);
t50——固結(jié)度達(dá)到50%的時(shí)間(s)。
4試驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)66.3.2條第3款的規(guī)定拆除試樣，并測(cè)定其剪切后含水率與顆粒級(jí)配。
4計(jì)算、制圖和記錄
66.4.1剪應(yīng)力應(yīng)按下式計(jì)算：
τ=（CP-F）/A (4.1)
式中：τ———剪應(yīng)力(kPa);
C——水平測(cè)力計(jì)率定系數(shù)(kN/0.01mm);
R——水平測(cè)力計(jì)讀數(shù)(0.01mm);
F——某垂直壓力下儀器摩擦力(kN);
A——試樣面積(m2)。
4.2以剪應(yīng)力和垂直變形為縱坐標(biāo)，水平位移為橫坐標(biāo)，分別繪制某級(jí)垂直壓力下剪應(yīng)力r與水平位移△L關(guān)系曲線、垂直變形△s與水平位移△L關(guān)系曲線。
4.3取剪應(yīng)力τ與水平位移△L關(guān)系曲線上峰值或穩(wěn)定值作
為抗剪強(qiáng)度。當(dāng)無明顯峰值時(shí)，取水平位移達(dá)到試樣直徑1/15~1/10處的剪應(yīng)力作為抗剪強(qiáng)度S。
4.4以抗剪強(qiáng)度S為縱坐標(biāo)，垂直壓力p為橫坐標(biāo)，繪制抗剪強(qiáng)度S與垂直壓力p的關(guān)系曲線。直線的傾角為粗顆粒土的內(nèi)摩擦角φ,直線在縱坐標(biāo)軸上的截距為粗顆粒土的黏聚力c。
4.5粗顆粒土直接剪切試驗(yàn)的記錄格式應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄D表D.111的規(guī)定。
在我單位整理過程中有可能會(huì)出現(xiàn)部分錯(cuò)誤，僅供參考，建議購買正版試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
