直剪试验仪是测量土的抗剪强度的常用设备,其试验目的是通过直剪试验测定土的抗剪强度参数(内摩擦角φ和黏聚力c),为土体的力学性能分析和工程设计提供依据。
直剪试验仪的试验流程:
1. 试验准备
土样制备:
取代表性土样,风干后过筛,确保土粒均匀。
测定土样的含水率,计算干密度或孔隙比。
仪器检查:
检查直剪仪的剪切盒、传力装置、量力环或压力传感器是否正常。
校准仪器,确保剪切力和法向力的测量精度。
2. 装样
将土样装入直剪仪的剪切盒中,分层压实,确保土样密度均匀。
对于饱和土样,可在装样后进行饱和处理(如反压饱和或浸水饱和)。
3. 施加法向应力
根据试验要求,对剪切盒施加不同的法向应力(σ)。通常设置4~5级法向应力,覆盖预计的应力范围。
法向应力通过加载砝码、气压或液压系统施加,并保持恒定。
4. 直剪试验仪的剪切试验
匀速剪切:以恒定速率旋转手轮或启动电机,对土样进行剪切。
记录数据:实时记录剪切力(剪切盒内土样的抵抗力)和剪切位移,直至土样剪切破坏(剪切力达到峰值后稳定或下降)。
破坏标准:当剪切力不再随位移增加而显著变化时,认为土样已剪切破坏。
5. 数据处理
计算抗剪强度:根据剪切力和剪切面积,计算抗剪强度(τ)。
绘制应力-应变曲线:以剪切位移为横坐标,剪切力为纵坐标,绘制应力-应变曲线,确定峰值抗剪强度。
计算抗剪强度参数:将不同法向应力下的抗剪强度与法向应力绘制关系图,拟合直线,计算内摩擦角φ和黏聚力c。
6. 试验结束
卸载法向应力,取出剪切盒中的土样,清理仪器。
重复试验:对不同法向应力或不同土样进行多次试验,确保数据可靠性。
