一、簡(jiǎn)介
十字板剪切試驗(yàn)是一種用十字板測(cè)定飽和軟粘性土不排水抗剪強(qiáng)度和靈敏度的試驗(yàn),屬于土體原位測(cè)試試驗(yàn)的一種。它是將十字板頭由鉆孔壓入孔底軟土中,以均勻的速度轉(zhuǎn)動(dòng),通過測(cè)量系統(tǒng),測(cè)得其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需之力矩,直至土體破壞,從而計(jì)算出土的抗剪強(qiáng)度。由十字板剪力試驗(yàn)測(cè)得之抗剪強(qiáng)度代表孔內(nèi)土體的天然強(qiáng)度(不排水抗剪強(qiáng)度)。原位測(cè)試方法有1、荷載試驗(yàn);2、靜力觸探;3、圓錐動(dòng)力觸探;4、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn);5、十字剪切板實(shí)驗(yàn);6、旁壓試驗(yàn);7、扁鏟膨脹試驗(yàn);8、現(xiàn)場(chǎng)直接剪切試驗(yàn);9、波速測(cè)試;10、巖體原位應(yīng)力測(cè)試;11、激振法測(cè)試。常用的為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探和波速測(cè)試。
依托標(biāo)準(zhǔn):
《巖土工程勘察規(guī)范》gb50021-2018(2018版)
二、試驗(yàn)原理
根據(jù)十字板儀的不同,試驗(yàn)可分為普通十字板剪切試驗(yàn)和電測(cè)十字板剪切試驗(yàn);根據(jù)貫入土體的不同方式,可分為預(yù)鉆孔十字板剪切試驗(yàn)和自鉆孔十字板剪切試驗(yàn)。但其原理都是:對(duì)土體施加一定扭矩,將土體剪壞,測(cè)定土體因抗剪對(duì)試驗(yàn)儀產(chǎn)生的扭矩,通過換算得到土體抗剪強(qiáng)度值。
試驗(yàn)假設(shè)
1、土體是各向同性介質(zhì)。
2、破壞土體的高度為十字板高度,直徑為十字板頭直徑。
設(shè)剪切破壞時(shí)所施加的扭矩為M,則它與土體抗剪時(shí)的抵抗力矩相等,即式中:
D為十字板直徑(m );Dl為十字板的軸桿直徑(m),H為十字板高度(m)。
當(dāng)軸桿直徑Dl足夠小時(shí),多項(xiàng)式項(xiàng)忽略不計(jì),上述公式簡(jiǎn)化為:
取Cv=Ch,以Cu(待測(cè)土體抗剪強(qiáng)度)代替兩個(gè)參數(shù)時(shí),上述公式進(jìn)一步簡(jiǎn)化:
結(jié)構(gòu)原理圖
實(shí)物圖
三、主要技術(shù)指標(biāo)
1、臺(tái)式十字板剪切試驗(yàn)儀十字板規(guī)格:12.7mm(直徑)×25.4mm(高度)、25.4mm(直徑)×50.8mm(高度)以及38.1(直徑)×76.2mm(高度)
2、十字圓盤規(guī)格:直徑50mm、75mm、100mm
3、固結(jié)控制模板可選
4、法向力:0-10KN。
5、法向沉降量0-30mm。
6、應(yīng)變速率:0.01-50mm/min,無極變速。
四、設(shè)備的主要組成部分
1、容器:容器底座、容器筒體、透水板、傳壓活塞、排水閥。
2、機(jī)架箱體:電氣控制柜、數(shù)字顯示觸摸屏、三通兩位球閥、精密調(diào)壓閥、真空抽氣機(jī)開關(guān)、電源插座、網(wǎng)口和進(jìn)氣口、氣壓傳感器、微型真空抽氣機(jī)。
3、垂直伺服加載裝置:伺服電機(jī)加載機(jī)構(gòu)、加壓橫梁、立柱、調(diào)節(jié)螺栓等,可提供0-10KN力。
4、扭力傳動(dòng)裝置:機(jī)架、升降部件、伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、以及十字板等組成。
5、扭矩傳感器:測(cè)量范圍0-30N/m和0-3N/m。
6、數(shù)字百分表:法向下沉量0-30mm。
7、閉環(huán)測(cè)控儀。
8、控制和數(shù)據(jù)采集處理軟件一套。
五、配置清單
序號(hào) | 名 稱 | 數(shù)量 | 備 注 |
一 | 主機(jī) | 1臺(tái) | 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)垂直加載 |
① | 垂直伺服加載裝置 | 1套 | 伺服加載機(jī)構(gòu),加壓橫梁,立柱,調(diào)節(jié)螺栓等,可提供0-10KN力 |
② | 扭力傳動(dòng)裝置 | 1套 | 機(jī)架、升降部件、伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、以及十字板等組成 |
二 | 測(cè)控系統(tǒng) | | |
① | 閉環(huán)測(cè)控儀 | 1臺(tái) | 同時(shí)采集扭矩、位移傳感器; |
② | 扭矩傳感器 | 1只 | 測(cè)量范圍0-30N/m和0-3N/m |
③ | 位移傳感器 | 1只 | RS-25A、0-25mm、分辨率0.01mm |
④ | 數(shù)字百分表 | 1只 | 法向下沉量0-30mm |
三 | 計(jì)算機(jī)及軟件處理系統(tǒng) |
① | 微機(jī) | 1臺(tái) | 惠普臺(tái)式機(jī),英特爾I3處理器/4G內(nèi)存/1T硬盤/20寸LED顯示器 |
② | 控制和數(shù)據(jù)采集處理軟件 | 1套 | Windows7/10下運(yùn)行 |
四 | 附件 | | |
① | 說明書 | 1份 | |
② | 合格證 | 1份 | |