[发明专利]一种低应力水平直剪试验测试方法

权利要求书

1.一种低应力水平直剪试验测试方法，试验方法主要包括空载试验、制样装样、荷载选取、方法选择、剪切试验、数据处理，具体步骤如下：

(1)空载试验：

先在下剪切盒间涂抹定量润滑剂，然后对准剪切盒，插入固定销，将未装试样的剪切盒安放在在直剪仪上，转动手轮使剪切盒与量力环紧密接触，并将百分表归零，然后拔出固定栓，开动仪器进行读数，剪切速率与正常试验相同，通过空载试验测读剪切盒在受摩擦影响时的读数，试验时注意擦净剪切盒下的滚珠，并涂抹润滑油；

(2)制样装样：

试样直径为61.8mm，高为20mm；

①对于软弱黏性土，可从原状土样中切取原状土试样或制备给定干密度及含水率的扰动土样，每组试样数量不得少于所选荷载数量，待在剪切盒间涂抹完与空载试验等量的润滑剂后，将试样连同环刀放在组装完好的剪切盒上，刀刃朝上，将试样徐徐压入盒内；

②对于松散砂类土，可取过2mm筛下的代表性风干试样按照给定的干密度称取每个试样所需风干砂量，然后将准备好的砂样倒在组装完好的剪切盒中，压紧砂样至指定干密度，并拂平砂面，每组试样数量不得少于所选荷载数量；

装样前后需按照不同试验方法在试样上下两端加上透水石、硬塑料膜或滤纸；

(3)荷载选取：

竖向压力可按照从小到大的原则从1kPa-50kPa中选取，较大压力可分级施加，1-12.5kPa范围内的压力可通过小砝码或透水石等直接在试样上方施加,12.5-50kPa范围内的压力可利用小砝码通过杠杆施加；

(4)方法选择：

根据工程实际情况不同，宜选择适当的试验方,其中直剪试验分为三种，即快剪、固结快剪和慢剪，针对现场土体较厚、渗透性较小、施工速度较快、基本来不及排水而固结的情况，宜选用快剪；

①快剪：以0.8-1.2mm/min的剪切速率施加剪应力直至剪坏，在试样上下两面各贴硬塑料膜以模拟不排水情况；

②固结快剪：先使试样在某压力下充分固结，试样上下面通过贴可透水滤纸使其排水，待排水变形稳定后，不大于0.005mm/h，再以0.8-1.2mm/min的剪切速率施加剪应力直至剪坏；

③慢剪：先使试样在某压力下充分排水固结，再以小于0.02mm/min的剪切速率缓慢施加剪切力，使试样在受剪切过程中有充分的时间排水和发生体积变形；

(5)剪切试验：

将涂抹完润滑剂且已装试样的剪切盒安放在直剪仪上，调整仪器使剪切盒与量力环紧密接触，量力环最大量程宜为60-600N；

①快剪：开动秒表，以0.8-1.2mm/min的剪切速率，使试样在3-5分钟内剪坏；

②固结快剪：对于饱和试样，固结5min后，向剪切盒水槽内注满水；对于非饱和试样，则不必注水，而在加压板周围盖上湿抹布，防止水分蒸发；当试样垂直变形读数不超过0.005mm/h时，可认为达到固结稳定，并记录竖向位移计读数；剪切速率采用0.8-1.2mm/min；

③慢剪：固结步骤同②。剪切速率应小于0.02mm/min，当试样每产生剪切位移0.2-0.4mm时，测记测力计和位移计读数；

剪切结束后，卸去压力并取出试样测定剪切面附近的含水率。

(6)破坏标准：

①若剪应力与剪切位移关系曲线中存在明显的峰值或稳定值，则取峰值或稳定值为破坏标准；

②若剪应力随剪切位移增加而不断增长，则应使最大剪切位移达到6mm，然后根据曲线变化情况观察是否存在较大的转折点来确定，或选取剪切位移为4mm时的应力值来确定抗剪强度，后者只在破坏值很难选取时采用；

(7)数据处理：

将不同荷载剪切试验的数据，先扣除空载时的读数，后分别求解剪应力τ和剪切位移Δl，并绘制τ-Δl、s-Δl关系曲线，确定抗剪强度后绘制抗剪强度随竖向压力变化曲线，依据莫尔库仑强度理论选取适当的竖向压力范围，再按照最小二乘法对该范围内的抗剪强度值进行拟合，从而求得黏聚力和内摩擦角。