您现在的位置:首页新闻中心新闻动态

土的直接剪切试验

发布日期:
2025-02-05
摘要

直接剪切试验(Direct shear test),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,在不同的垂直压力作用下测出相应的抗剪强度。

土的直接剪切试验

直接剪切试验(Direct shear test),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,在不同的垂直压力作用下测出相应的抗剪强度。


基本原理

土的破坏都是剪切破坏,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破坏的极限强度。土体的一部分相对于另一部分移动时,便认为该点发生了剪切破坏。无黏性土的抗剪强度与法向应力成正比;黏性土的抗剪强度除和法向应力有关外,还决定于土的黏聚力。土的内摩擦角φ、黏聚力c是土压力计算、土坡稳定分析和地基承载力计算中必不可少的指标。


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/s的细粒土;快剪(不排水剪)适用于渗透系数小于250px/s的细粒土。


试验方法

取土的试样放入剪切盒内,将上盒固定,下盒可沿水平方向滑动。首先施加垂直压力,然后在对剪切盒的下盒逐级施加水平剪力,直至试样被剪坏。一般要取4-5个试样,分别施加不同的垂直压力来重复试验。本试验由于简单易行,是测定土的抗剪强度的常用方法。

土的直接剪切试验

剪切强度

剪切强度(Shear strength)是工程学名词,是一个描述物质对抗剪切力强度的专有名词,也就是物质在承受剪切力时会出现降伏或是结构失效时的剪切力强度。剪切力是二个彼此平行,方向相反的力,当用剪刀剪纸张时,纸张就是因为剪切力而剪开。

如果土体内某一部分的剪应力达到了抗剪强度,在该部分就出现剪切破坏。随着荷载的增加,剪切破坏的范围逐渐扩大,然后在土体中形成连续的滑动面,而丧失稳定性。

工程实践和土工试验都验证了土体受剪发生的破坏,剪切破坏是土的强度破坏的重要特点。在土木工程中的挡土墙侧土压力、地基承载力、土坡和地基稳定性等问题都与土的抗剪强度直接有关。这些问题进行计算时,须选用合适的抗剪强度指标。


土的抗剪强度指标不仅与土的种类有关,还与以下相关:

①土样的天然结构是否被扰动

②室内试验时的排水条件(受剪前固结状况和受剪时排水状况)是否符合现场条件有关

③不同的排水条件所测定的抗剪强度指标值是有差别的


多功能循环单/直剪试验系统 (DSS)

德国WILLE多功能循环单/直剪试验系统 (DSS)单独的机电试验系统拥有坚固的结构,包括2个(可升级成3个)动态作动器和高质量的机械和电子元件,能够获得重复性良好的试验结果,高品质使其适用于科研和常规的试验应用。


多功能循环单/直剪试验系统 (DSS)可以对直径大可达150mm(单剪试验)的不同试样尺寸进行试验,并且还可以运行直径大可达100mm试样尺寸的直剪试验。加载架是一种具有高刚度的重型结构,以减少在动态重复加载试验期间可能影响测量精度的挠度和振动。


多功能循环单/直剪试验系统 (DSS)通过电机动态作动器施加垂直和水平荷载,使每个轴能够以位移(应变或速度)模式以及荷载控制模式进行控制。该系统的主要优点是准确测试土力学参数,而剪切试验组件之间没有倾斜和摩擦。高质量和低摩擦的双线性导轨用于确保强度和对齐,而不会在法向和剪切方向上倾斜。正应力和剪应力由电机驱动系统闭环控制。


圆柱形试样安装在橡皮膜内并固定在封闭的抛光低摩擦特氟龙涂层环内(也可提供带丝网的橡皮膜),试样的水平直径保持恒定(恒定截面面积),而在垂直沉降过程中允许收缩。剪切应力是通过水平运动产生的,该运动在试样底部施加。两片透水石位于试样的顶部和底部,顶部和底部的两个孔隙水端口方便饱和试样。该系统配备GEOsys软件,用户可以全自动运行所有试验阶段,并且在试验过程中无需操作人员参与。


产品特点

• 高刚度加载架

• 被动或主动高度控制

• 系统内置 2 根刚性反力柱,以保持系统的刚性

• 剪切过程中上压板保持不动

• 闭环控制法向和剪切应力

• 用于试样的低摩擦试样滑环(k0 条件)

• 执行排水(恒定荷载)和不排水(恒定体积)试验

• 顶部和底部两个孔隙水端口,用于饱和

• 提供不同粗糙度的透水石,即平面、带凹槽、带脊带和带嵌入销

• 独特的多向荷载传感器进行剪切载荷测量

• 高质量和低摩擦的双直线导轨用于确保强度和对齐,而不会在法向和剪切方向上倾斜

• 高速动态控制器(2.5 kHz 或 10 kHz),用于监测测量值和闭环控制,例如:载荷、位移、位置等

• 应用不同类型的波形,例如:正弦波、方波、三角波、半正弦波、锯齿波、倒锯齿波、矩形波和用户定义的波形

• 实时数据和图表显示

• 用于将数据快速传输到 PC 的以太网端口

• 防止过载和超量程的保护功能



了解更多产品信息,获取产品资料,欢迎垂询TIPTOP卓致力天

服务热线 | 400-633-0508    邮箱:tiptop@tiptoptest.com

分享: