直接剪切（直剪強度）檢測項目詳解

1. 試驗目的

2. 試樣制備

• 取樣與制備
  • 原狀土：保持天然結構和含水率，切割成直徑61.8mm、高度20mm的標準試樣。
  • 重塑土：按目標密度和含水率制備，需均勻壓實以減少內部缺陷。
• 飽和處理（視試驗類型而定）
  • 非飽和土直接試驗，飽和土需通過真空抽氣法或浸水法飽和。

3. 試驗設備

• 直剪儀：包括剪力盒、加壓框架、測力計、位移傳感器等。
• 校準要求：定期校準壓力傳感器、位移計，確保數據精度。

4. 試驗類型選擇

• 快剪（UU）：剪切速率快（3-5分鐘剪破），阻止排水，適用于低滲透性粘土。
• 固結快剪（CU）：先固結排水后快速剪切，模擬地基短期加載。
• 慢剪（CD）：允許充分排水（剪切時間數小時），適用于砂土或長期穩定性分析。

5. 試驗步驟

1. 安裝試樣
   • 將試樣放入剪力盒，上下盒對齊，填縫減少摩擦干擾。
2. 施加垂直壓力
   • 按工程實際荷載分級施加（如100kPa、200kPa、300kPa、400kPa）。
3. 剪切過程
   • 勻速推動下盒，速率根據試驗類型調整（快剪0.8-1.2mm/min，慢剪＜0.02mm/min）。
   • 持續記錄剪應力與位移，直至剪應力峰值或位移達6mm。
4. 終止條件
   • 剪應力明顯下降（脆性破壞）或位移超限（塑性破壞）。

6. 數據采集與分析

• 記錄參數
  • 剪切位移（mm）、剪應力（kPa）、垂直變形（mm）。
• 繪制曲線
  • 剪應力-位移曲線：確定峰值強度或殘余強度。
  • 抗剪強度-垂直壓力曲線：擬合庫侖公式 ?=?+?tan??τ=c+σtan?。

7. 結果計算

• 通過不同垂直壓力下的峰值剪應力擬合直線，斜率即為 tan??tan?，截距為 ?c。
• 異常數據處理：剔除明顯偏離點，檢查試樣是否偏心或設備故障。

8. 影響因素與質量控制

• 試樣均一性：避免夾層或裂隙導致數據偏差。
• 邊界條件：確保剪切盒邊緣摩擦力最小化。
• 排水控制：嚴格按試驗類型控制剪切速率和排水閥開閉。
• 重復試驗：每組條件至少3個平行試樣，保證結果可靠性。

9. 標準規范

• 國際標準：ASTM D3080（直剪試驗標準方法）。
• 中國標準：GB/T 50123《土工試驗方法標準》。

10. 工程應用實例

• 邊坡設計：通過 ?c、?? 計算安全系數，確定支護方案。
• 地基承載力：結合Terzaghi公式評估地基極限荷載。
• 爭議解決：施工后滑塌事故中，直剪數據可作為責任判定依據。

11. 常見問題與解決

• 試樣不均：重新制樣，保證密度和含水率一致。
• 剪切盒漏土：檢查密封圈，更換破損部件。
• 數據離散：增加平行試驗次數，分析土體變異性。

總結