直剪实验实验方案

一、实验目的

通过直剪实验测定土样在不同正压力下的抗剪强度。

二、实验原理

分别在不同的垂直压力P下，施加水平剪切力进行剪切，测得剪切破坏时的剪应力τ，即为抗剪强度。

采用应变控制式直剪仪，如图1所示，该仪器的主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成，试样放在上下盒内上下两块透水石之间。工作原理为：控制试样产生一定位移，如量力环中量表指针不再前进，表示试样已剪损，借助与上盒接触的量力环的变形值可以测定其相应的水平剪应力，表征土的抗剪强度。

1-轮轴 2-底座 3-透水石 4-垂直位移计 5-活塞

6-上盒 7-土样 8-量力环量表 9-量力环 10-下盒

图1 应变控制式直剪仪

三、实验设备

1.本实验采用应变控制式直剪仪，如上图1所示。由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装置、测力计、位移量测系统构成。

2.垂直加压设备：用砝码通过杠杆、加压框架、刚球、传力板施加于试样。

3.剪切传动装置：转动手轮推动下盒给试样施加剪切力，剪切力的大小由与土样上盒连接的测力环测量。

4.切土环刀：内径61.8mm，高20mm，截面积30cm2。

5.铜质剪切盒：分上下两块，用两个销钉连接对齐，剪切前必须拔出销钉。

6.盒内有上下两块透水石，使水可以渗出，但土粒会进入透水石的空隙，所以透水石表面应衬滤纸，快剪可衬蜡纸或塑料薄膜。

7.测力计：由测力环和百分表构成，测力环的受力与变形成比例，用百分表测得变形再乘以一个变换系数C就得到土试样所受的剪应力。

8.其它：秒表、修土刀、凡士林等。

四、实验步骤

1.用环刀取土样，两面削平，放在桌上待用。

2.将压盖和上透水石从盒中取出，这时一般应该将剪切盒取下，除去上块和可以取下的其他部件。

3.放回剪切盒上块时注意上下不要放反，上块上面盒口是有环形缺口可放入环刀的，将剪切盒上下块对齐，插入销钉，此时下透水石应留在剪切盒底，在下透水石上面放一张蜡纸或塑料膜。

4.将装有土样的环刀刃口向上放在剪切盒口的缺口上，应该刚好放进，即与剪切盒对齐。 

5.土样上放一张蜡纸或塑料膜，再放上上透水石。两手拇指在透水石上用力向下按，使土样从环刀平稳滑入剪切盒，用拇指按一下确认土样已经到底，此时上下两块的分界面应该正好通过土样正中部，取下空环刀。放上铜质压盖，在铜质压盖上部凹槽里放入大滚珠。

6.将适当的砝码加上吊盘，将载荷通过大滚珠压在铜质压盖上对土样加荷，本次实验三个法向应力分别为50、100、200KPa，响应的砝码应分别为1.275、2.55、5.099Kg。

7.转动摇柄使剪切盒前曲板与测力钢环接触，注意测力钢环中的百分表指针稍有转动即停止摇动摇柄。

8.确认已经拔出两个销钉，准备实验。

9.一人均匀摇动手柄使剪切以0.8mm/min（每15秒一周）的速度进行，一人观察时间，另一人记录，手轮每转一圈（15秒）记一次测力计百分表的读数。

10.当测力计百分表来回摆动或者开始后退（即测力计读数出现峰值），说明此时试样已经剪损，剪切变形达到4mm，停止实验。若剪切过程中测力计读数无峰值出现时，量力环读数继续增加，则剪切变形应达到6mm为止，停止实验。

11.根据仪器的C值，与所记录得到的测微表读数与初始读数的最大差值相乘就得到该土样的抗剪强度实测值。

12.剪切结束后，倒转手轮，移开砝码、加压框架、传压板等，取出试样。

五、数据处理