土的直接剪切实验实验报告,作者:微信用户

实验目的
了解掌握土的内摩擦角及内聚力的测定,以计算并复核地基土的强度、土坡稳定和侧土压力。
实验原理
直接剪切试验过程中,试样放在剪切盒中,它在一水平面上被分为上、下盒,一半固定,另一半或推或拉以产生水平位移。上部通过刚性加载帽施加正的竖向力P。试验过程中竖向力一般不变,可量测水平向剪力、水平位移和试样垂直位移。根据剪切面的面积,可计算出剪切面上的正应力和剪应力。从破坏面破坏时的正应力和剪应力间关系可确定土的强度包线。如下图5-1所示。


实验仪器
1、应变控制式直剪仪
2、削土刀,秒表,玻璃板,推土器,滤纸

操作步骤
快剪:在试样上施加垂直压力后立即快速施加水平剪应力。
固结快剪:在试样上施加垂直压力,待试样排水固结稳定后,快速施加水平剪应力。
慢剪:在试样上施加垂直压力及水平剪应力的过程中,均使试样排水固结。
快剪实验可按以下步骤进行:
1、制备土样:制备给定干密度和含水量范围的扰动土样,土样为直径约200mm,高约100mm的土柱。
2、切取土样:用与直剪仪配套的环刀切取土样。环刀刃口向下对准圆柱土样中心,慢慢垂直下压,边压边削切土样使土样成锥台形。直至土样伸出环刀顶面为止,将环刀两边余土削去修平,擦净环刀外壁。
3、安装土样:对准上下剪切盒,插入固定插销。在下盒内放透水石,然后放入一片滤纸,然后用推土器将试样徐徐推入剪切盒内,移去环刀。再顺次放入另一张同直径的滤纸、上透水石、传压盖板。
4、调试仪器:安装加压框架,转动手轮,使上剪切盒前端钢珠刚好与测力环接触。调整测力环百分表读数为零。如需要测记垂直变形量,安装垂直位移计或百分表。
5、施加垂直压力:转动手轮,使上盒前端钢珠刚好与测力计接触,调整测力计中的量表读数为零。顺次加上盖板、钢珠压力框架。每组四个试样,分别在四种不同的垂直压力下进行剪切。在教学上,可取四个垂直压力分别为50、100、200、400kPa。
6、进行剪切:施加垂直压力后,立即拔出固定销钉,开动秒表,以每分钟4~6转的均匀速率旋转手轮。使试样在3~5分钟内剪破。如测力计中的量表指针不再前进,或有显著后退,表示试样已经被剪破。但一般宜剪至剪切变形达4mm。若量表指针再继续增加,则剪切变形应达6mm为止。手轮每转一圈,同时测记测力计量表读数,直到试样剪破为止。
7、拆卸试样:剪切结束后,吸去剪切盒中的积水,倒转手轮,移去水平力和垂直压力、框架、上盖板,取出试样。
土的直接剪切实验数据记录

试样面积(cm²) 120 量力环系数C(kPa/0.01mm) 1.739
垂直压力(kPa) 100 200 300 400
手轮转数 测力计读数 剪切位移 剪应力 测力计读数 剪切位移 剪应力 测力计读数 剪切位移 剪应力 测力计读数 剪切位移 剪应力
2转时 11 39.89 15.94 25 39.75 36.23 21 39.79 30.43 26 39.74 37.68
4转时 25 79.75 36.23 46 79.54 66.66 46 79.54 66.66 48 79.52 69.56
6转时 35 119.65 50.72 63 119.37 91.30 67 119.33 97.09 72 119.28 104.34
8转时 41 159.59 59.42 75.5 159.25 109.41 79 159.21 114.48 89 159.11 128.98
10转时 45 199.55 65.21 84 199.16 121.73 96 199.04 139.12 110 198.90 159.41
12转时 46 239.54 66.66 90 239.10 130.43 110 238.90 159.41 127 238.73 184.04
14转时 46 279.54 66.66 93.8 279.06 135.93 121 278.79 175.35 135 278.65 195.64
16转时 46 319.54 66.66 94 319.06 136.22 134 318.66 194.19 152 318.48 220.27
18转时 46 359.54 66.66 94 359.06 136.22 141 358.59 204.33 169 358.31 244.91
20转时 46 399.54 66.66 94 399.06 136.22 143 398.57 207.23 181 398.19 262.30
22转时
斜率 0.111
内摩擦角 -70.10
粘聚力 8.74

实验数据处理
1、按下式计算各级垂直压力下所测的抗剪强度:



式中: —土的抗剪强度,kPa;
C —测力计率定系数,kPa/0.01mm;商丘师范学院岩土力学实验室直接剪切仪所使用量力环系数为C =1.57 kPa/0.01mm.
R —测力计量表最大读数,或位移4毫米时的读数(0.01毫米),0.01mm。
2、绘制τ~σ曲线
以抗剪强度τ为纵坐标,垂直压力σ为横坐标,绘制抗剪强度τ与垂直压力σ的关系曲线。根据绘制的坐标系描绘实验结果所记录的各点,连接各点绘制一条直线。则直线的倾角为土的内摩擦角Φ,直线在纵坐标轴上的截距为土的粘聚力c 。
根据实验数据绘制图表

实验结论
本实验过程中,实验材料选取合适,获取能真实反应材料性能的实验数据。数据记录准确,数据处理方法正确,绘制图表准确,得到能贴切反应实验材料的结果。
本文由以下小程序生成

中国建筑科学研究院教育创新培训中心工程师资格认定中心工程师认定项目


相关内容

Leave a Comment