实验七直接剪切试验理论与应用力学10332054 程彬一、概述直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验，简称直剪试验，是测定土的 抗剪强度的一种常用方法，通常采用4个试样，分别在不同的垂直压力P下，施 加水平剪切力，测得试样破坏时的剪应力e，然后根据库仑定律确定土的抗剪强 度参数内摩擦角申和粘聚力c二、仪器设备1、直剪仪采用应变控制式直接剪切仪，如图所示，由剪切盒、垂直加压 设备、剪切传动装置、测力计以及位移量测系统等组成加压设备采用杠杆传动图7-1应变控制式直剪仪1—轮轴；2—底座；3—透水石；4—测微表；5—活塞;6—上盒;7—土样；8—测微表；9—量力环；10 —下盒2、 测力计采用应变圈，量表为百分表3、 环刀内径 6.18cm，高 2.0cm4、 其他切土刀、钢丝锯、滤纸、毛玻璃板、凡士林等1、 将试样表面削平，用环刀切取试件，测密度，每组试验至少取四个试样,各级垂直荷载的大小根据工程实际和土的软硬程度而定，一般可按 100kPa，200kPa， 300kPa， 400kPa (即 1.0 kg/cm2，2.0 kg/cm2，3.0 kg/cm2，4.0 kg/cm2) 施加。
2、 检查下盒底下两滑槽内钢珠是否分布均匀，在上下盒接触面上涂抹少许 润滑油，对准剪切盒的上下盒，插入固定销钉，在下盒内顺次放洁净透水石一块 及湿润滤纸一张3、 将盛有试样的环刀平口朝下，刀口朝上，在试样面放湿润滤纸一张及透 水石一块，对准剪切盒的上盒，然后将试样通过透水石徐徐压入剪切盒底，移去 环刀，并顺次加上传压板及加压框架4、 在量力环的安装水平测微表，装好后应检查测微表是否装反，表脚是否 灵活和水平，然后按顺时针方向徐徐转动手轮，使上盒两端的钢珠恰好与量力环 按触（即量力环中测微表指针被触动）5、 顺次小心地加上传压板、钢珠，加压框架和相应质量的砝码（避免撞击 和摇动）6、 施加垂直压力后应立即拔去固定销（此项工作切勿忘记）开动秒表，同 时以每分钟4~12转的均匀速度转动手轮（学生可用6转/分），转动过程不应中 途停顿或时快时慢，使试样在3~5分钟内剪破，手轮每转一圈应测记测微表读数 一次，直至量力环中的测微表指针不再前进或有后退，即说明试样已经剪破，如 测微表指针一直缓慢前进，说明不出现峰值和终值，则试验应进行至剪切变形达 到4mm （手轮转20转）为止7、 剪切结束后，吸去剪切盒中积水，倒转手轮，尽快移去砝码，加压框架, 传压板等，取出试样，测定剪切面附近土的剪后含水率。
8、 另装试样，重复以上步骤，测定其它三种垂直荷载（200kPa，300kPa，400kPa ）下的抗剪强度四、成果整理1、按式（7-1）计算抗剪强度:(7-1)=CR式中R—量力环中测微表最大读数，或位移4mm时的读数，精确至0.01mmC一量力环校正系数，（N/mm2/0.01mm）2、按式（7-2）计算剪切位移：AL = 0.2n - x （7_2）式中0.2 —手轮每转一周，剪切盒位移0.2mm； n—手轮转数；x—百分表读数，（mm）3、制图（1） 以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标，绘制剪应办 与剪切位移AL 的关系曲线，如试验图7-2所示取曲线上剪应力的峰值为抗剪强度，无峰值时, 取剪切位移4mm所对应的剪应力为抗剪强度2） 以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力 关系曲线（图7-3），直线的倾角为土的内摩擦角9，直线在纵坐标上的截距为土 的粘聚力c△L(mm)图7-2 t~AL曲线p (kpa)图7-3 t〜p直线4、实验记录与表格直接剪切试验记录表1:手轮转数n百分表读数x(0.01mm)t (N/mm2)△L(mm)0000.0011020.10220.140.20333.560.27442.180.38550.290.50657100.63764.1120.76872.5130.88977.5141.031083.2151.171188.3161.321293.1171.471398.5181.6214102191.7815106191.9416110202.1017112.5202.2818116.5212.4419120.1222.6020121.8222.7821123.3222.9722124.8233.1523126.3233.3424127.5233.5325128.6233.7126130.7243.8927132.3244.0828132.5244.2829133.3244.4730133.6244.6631135254.8532136.8255.03表2：仪器编号试样面积(cm2)垂直压力p (kPa)100200300400量力环最大变形R(0.01mm)1.371.54量力环号数6.18cm量力环系数C (kpa/0.01mm)5.45抗剪强度T二CR (Kpa)7.478.39抗剪强度指标C= kpa ， 申= °直接剪切实验结果30oo6.oo2.o o o o2 1 (帘S、N)P拟合曲线：T - 6.58ln (AL) +14.63相关系数：R2 - 0.9892思考题：1.各级加载相对的砝码质量由，兀 x .061824=3 x 10 - 3 m2mgl = pSl l 二 1011 2得:p 兀 d21m 二 2-4g1]第一组:=3.06kg100 x 103 x 3.14 x .06182 x 104 x 9.8第二组:=7.12kg200 x 103 x 3.14 x .06182 x 104 x 9.8第三组:300 x 103 x 3.14 x .06182 x 10 门 1O1 m = = 9.18kg3 4 x 9.8第四组：400 x 103 x 3.14 x .06182 x 10 — .nm = = 11.24 kg4 4 x 9.8。