直接剪切試驗

土的抗剪強度是土在外力作用下，其一部分土體對於另一部分土體滑動時所具有的抵抗剪切的極限強度。該試驗是將同一種土的幾個試樣分別在不同的垂直壓力作用下，沿固定的剪切面直接施加水平剪力，得到破壞時的剪應力，然後根據庫侖定律，確定土的抗剪強度指標：內摩擦角和凝聚力。

直接剪切試驗，英文direct shear test，屬於工程地質學詞彙，即根據剪切時排水條件，直接剪切試驗方法可分為快剪（不排水剪）、慢剪（排水剪）及固結快剪（固結不排水剪）等。按施加剪力的方式不同，直接剪切儀分應變控制式和應力控制式兩種。前者是通過彈性鋼環變形控制剪切位移的速率。後者是通過槓桿用砝碼控制施加剪應力的速率，測相應的剪切位移。多用應變控制式，應力控制式只適用於作慢剪及長期強度試驗。慢剪（排水剪）適用於細粒土；固結快剪（固結不排水剪）適用於滲透係數小於l0 cm/s的細粒土；快剪（不排水剪）適用於滲透係數小於10cm/s的細粒土。

（1）本試驗方法適用於細粒土。

（2）本試驗所用的主要儀器設備，應符合下列規定：

① 應變控制式直剪儀：由剪切盒、垂直加壓設備、剪切傳動裝置、測力計、位移量測系統組成。

② 環刀：內徑61.8mm，高度20mm。

③ 位移量測設備：量程為10mm，分度值為0.01mm的百分表或準確度為全量程0.2 %的傳感器。

(3) 慢剪試驗，應按下列步驟進行:

①原狀土試樣製備，應按“試樣製備”第4條的步驟進行，擾動±試樣製備按“試樣製備”第6條的步驟進行，每組試樣不得少於4 個。

②對準剪切容器上下盒，插入固定銷，在下盒內放透水板和濾紙，將帶有試樣的環刀刃口向上，對準剪切盒口，在試樣上放濾紙和透水板，將試樣小心地推入剪切盒內。

注：透水板和濾紙的濕度接近試樣的濕度。

③移動傳動裝置，使上盒前端鋼珠剛好與測力計接觸，依次放上傳壓板、加壓框架，安裝垂直位移和水平位移量測裝置，並調至零位或測記初讀數。

④根據工程實際和土的軟硬程度施加各級垂直壓力，對鬆軟試樣垂直壓力應分級施加，以防土樣擠出。施加壓力後，向盒內注水，當試樣為非飽和試樣時，應在加壓板周圍包以濕棉紗。

⑤施加垂直壓力後，每1h測讀垂直變形一次。直至試樣固結變形穩定。變形穩定標準為每小時不大於0.005mm。

⑥拔去固定銷，以小於 0.02mm/min 的剪切速度進行剪切，試樣每產生剪切位移0.2～0.4mm測記測力計和位移讀數，直至測力計讀數出現峯值，應繼續剪切至剪切位移為4mm時停機，記下破壞值,當剪切過程中測力計讀數無峯值時，應剪切至剪切位移為6mm時停機。

⑦當需要估算試樣的剪切破壞時間，可按下式計算：

式中： tf—— 達到破壞所經歷的時間(min)

t50—— 固結度達50%所需的時間(min)

⑧剪切結束，吸去盒內積水，退去剪切力和垂直壓力，移動加壓框架，取出試樣，測定試樣含水率。

(4) 剪應力應按下式計算：

式中 —— 試樣所受的剪應力(kPa)

R —— 測力計量表讀數(0.01mm)

(5) 以剪應力為縱座標，剪切位移為橫座標，繪製剪應力與剪切位移關係曲線 ，取曲線上剪應力的峯值為抗剪強度，無峯值時，取剪切位移4mm所對應的剪應力為抗剪強度。

(6) 以抗剪強度為縱座標，垂直壓力為橫座標,繪製抗剪強度與垂直壓力關係曲線，直線的傾角為摩擦角，直線在縱座標上的截距為粘聚力。

砂類土的直剪試驗：

(1) 本試驗方法適用於砂類土。

（2） 本試驗所用的主要儀器設備，應與本標準第2條相同。

（3） 砂類土的直剪試驗，應接下列步驟進行：

①取過2mm篩的風乾砂樣1200g，按“試樣製備”第5條的步驟製備砂樣。

②根據要求的試樣幹密度和試樣體積稱取每個試樣所需的風乾砂樣質量，準確至0.1g。

③對準剪切容器上下盒,插入固定銷，放乾透水板和幹濾紙。將砂樣倒入剪切容器內，拂平表面，放上硬木塊輕輕敲打，使試樣達到預定的幹密度，取出硬木塊，拂平砂面。依次放上幹濾紙、乾透水板和傳壓板。

④安裝垂直加壓框架，施加垂直壓力，試樣的剪切速度為0.8mm/min，使試樣在3～5min內剪損