十字板剪切试验-土力学与地基基础

上面提到的三种试验方法，都是在室内进行抗剪强度试验。首先必须取土样，由于土样在采取、运送、保存和制备过程中不可避免地要受到扰动，而且水分也要蒸发，含水率也很难保持。因此，室内试验的测试精度要受到影响。十字板剪切试验是一种现场原位的测试方法，在工地现场直接测试地基土的抗剪强度。

图5-23　十字板剪切仪

十字板剪切仪的构造如图5-23所示。试验时，先把套管打到要求测试深度以下750 mm，将套管内的土清除，再通过套管将安装在钻杆下的十字板压入土中至测试的深度。加荷是由地面上的扭力装置对钻杆施加扭矩，使埋在土中的十字板扭转，直至土体剪切破坏（破坏面为十字板旋转所形成的圆柱面）。

设土体剪切破坏时所施加的扭矩为M，则它应该与剪切破坏圆柱面（包括侧面和上下面）上土的抗剪强度所产生的抵抗力矩相等，即

式中　M——剪切破坏时的扭矩（kN·m）；(www.xing528.com)

　　　τV、τH——分别为剪切破坏时圆柱体侧面和上下面土的抗剪强度（kPa）；

　　　H——十字板的高度（m）；

　　　D——十字板的直径（m）。

但是，在实际土层中τV、τH是不同的。爱斯（Aas）曾利用不同的D/H的十字板剪力仪测定饱和黏性土的抗剪强度。试验结果表明，天然土层的抗剪强度是非等向的，即水平面上的抗剪强度大于垂直面上的抗剪强度，这主要是由于水平面上的固结压力大于侧向固结压力的缘故。

天然状态的土体是各向异性的，但实用上为了简化计算，假定土体为各向同性体，即τV＝τH，并记作τf，则式（5-18）可写成

式中　τf——在现场由十字板测定的土的抗剪强度（kPa）。

十字板剪切仪适用于饱和软黏土，它的优点是构造简单，操作方便，原位测试对土的扰动小，因此实际中应用广泛。但在软土中夹砂层时，其测试结果可能偏高。