十字板剪切试验
• 试验目的:
了解十字板剪切试验设备及其试验步骤;
初步掌握试验资料的整理及成果的应用.
1、概述
该法是用于原位测定饱和软粘土的不
排水强度和残余强度的
方法
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。
优点：更好地反映土的结构、构造；
反映土的天然应力及边界条件；
能反映土的强度随深度而增大的规律。
2、试验设备
十字板剪切仪：开口钢环式
轻便式
电测式
组成：十字板头（含上部轴杆连接部件）；
钻、导杆（轴杆、钻杆、套管）
施测扭力装置（传动部分：蜗轮、蜗
杆、齿轮导杆、开口钢环、转盘、底盘、固
定套；底座）
轴杆
十字板规格及十字板常数
十字板规格D×H ×B 转盘半径（力臂）R/mm 十字板常数k/cm
-2
50 ×100 ×(2~3) 200 0.0427
75 ×100 ×(2~3) 200 0.0181
75 ×120 ×(2~3) 200 0.0156
轴杆直径为20mm，与十字板的连接，一般
采用离合式或套筒式；
钻杆一般为Φ42mm。
电测十字板剪切仪：
1－十字板头 2－扭力柱 3－应变片
4－护套 5－出线孔 6－钻杆
1－电缆 2－施加扭力装置
3－大齿轮 4－小齿轮
5－大链条 6，10－链条
7－小链条 8－摇把
9－探杆 11－支架立杆
12－山形板 13－垫压板
14－槽钢 15－十字板头
3、试验原理
假定：1）圆柱形剪切破坏面；
2）剪切破坏面上各点抗剪强度相等；
3）各点同时达到极限状态。
由土体的抵抗力矩，可以求出土体抗剪强度：
21max MMM +=
21
DHDCM u ××= π侧面抵抗力矩：
上、下底面抵抗
力矩：
3
3
2/
0
2
6
1
3
)2/(4
22
DCDC
drrrCM
uu
D
u
ππ
π
==
⋅= ∫
)
3
(
2
1 2
max H
DDCM u += π
)
3
(
2
2
max
HDD
MCu +
=
π
所施加的力矩应与土体抵抗力矩相平衡：
轴杆与土之间的摩擦
RfPM f )(max −=
)()(
)
3
(
)(2
2
gyf
f
u KCfPK
HDD
RfP
C εε
π
−=−=
+
−=
十字板常数：
)
3
(
2
2 HDD
RK
+
=
π
钢环率定系数：
ε
PC =
土体
破坏
时百
分
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
读数
轴杆
校正
时百
分表
读数
对重塑土，也是一样的：
)(' gcu KCC εε −=
对电测十字板剪切仪，无摩擦力，且扭
力臂R＝1cm，故有：
εξ
P=yu KC ξε'= cu KC ξε'' =
)
3
1(
2
2
'
H
DHD
K
+
=
π
灵敏度： '/ uut CCS =
4、试验步骤
1）开孔，压入Φ127套管至预定试验深度75cm或
套管直径的3～5倍以上处，并固定；清土；
2）连接十字板头、轴杆、钻杆，下入孔底；
3）接导向杆，穿入底座，并固定；接摇把，转
杆，使十字板头离合齿吻合；将十字板头压入至试验深
度；
4）逆时针徐徐转动摇把，上提导杆2～3cm，使离
合齿脱离；合上支爪（阻止钻杆下沉），快速转动摇把
十余圈（减少阻力）；
5）板开支爪，顺时针转动摇把，使离合
齿吻合，再合上支爪；
6）套上传动部件，装上百分表并调零；
7）十字板头插入试验深度后，至少静止
2～3 min后，就可开始试验；
8）扭转剪切速率采用（10～20）/10s；每
转10测记一次百分表读数；出现峰值或稳定值
后，继续测记1min。
峰值或稳定值的百分表读数，即为原状土
剪切破坏时的εy。
9）顺扭转方向连续转动6圈后，重复步骤
8），测定重塑土剪切破坏时的百分表读数εc。
10）上提导杆2～3cm，使离合齿脱离，测
定轴杆与土的摩擦及消耗的百分表读数εg。
11）拆卸仪器设备；
12）试验间距一般0.75～1m，同层土不少
于2～3次；当试验深度超过10m，可装导轮，
防止钻杆弯曲。
5、资料整理及应用
由试验数据，可求得Cu、C’u；
根据需要作 Cu—H 关系曲线。
1）测定地基土的灵敏度：
'/ uut CCS =
2）估算软土地基承载力：
hCf uk γ+= 2
0)2.01)(2.01(5 pB
D
L
BCf uu +++=
5.2/ ≤BD
4.0/7.16.5 ≥+= BtBCp uu λ条 基:
（日本） 4.0/7.10.7 <+= BtBCp uu λ
3）估算单桩承载力
极限端阻和侧阻力为：
upk Cq 9=
usk Cq ⋅= α
0.125 =≤ αau kPC
5.075 =≥ αau kPC
aua kPCkP 7525 ≤≤ α在1～0.5之间线
性内插
4）评价边坡的稳定
查找边坡滑动面
估算软土路基临界高度(m)：
5）评价、检验软土加固效果
6）估算土的液性指数
)(30 au kPCH =
'
13lg
u
L
C
I =
7）估计土的应力历史
05.1' ]/[3.4 VuCOCR σ=
6、影响因素
1）土的各向异性
2）扭转速率
3）土的扰动
4）渐进破坏效应
5）剪切时排水的可能性
6）内摩擦角的影响
7）圆柱面破坏的假定
8）触便效应
9）试验方法（设备、钻进、操作）
进行现场试验
• 思考:
• 十字板剪切试验的原理、适用范围及
成果应用？
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