应变控制式直剪仪是测定土的抗剪强度参数(内摩擦角与黏聚力)的常用土工试验仪器。针对试验人员在工程实践中常遇到的问题,本文依据《土工试验方法标准》(GB/T 50123-2019)等规程,给出集中解答。
1. 直剪试验能测出哪些指标?
直剪试验主要用于测定土的内摩擦角φ和黏聚力c两项抗剪强度参数。试验中通过对四个试样分别施加100kPa、200kPa、300kPa、400kPa等不同垂直压力(常见DSJ-3型为100/200/300/400kPa四档),获得各级压力下的破坏剪应力,再在σ-τ坐标系中拟合强度包线,由包线斜率确定φ、截距确定c。
2. 快剪、固结快剪、慢剪有什么区别,该怎么选?
三者的区别在于固结与排水的控制方式。快剪(不固结不排水)是施加垂直压力后立即快速剪切,模拟快速加荷、土体来不及排水的工况;固结快剪(固结不排水)是先在垂直压力下充分排水固结、再快速剪切且不排水,工程应用*广;慢剪(固结排水)是固结后以极慢速率剪切、允许排水,用于获得有效应力参数,适合长期稳定性分析。选择时应结合工程土体实际受力与排水条件,不能随意套用。
3. 剪切速率应该设多大?
剪切速率取决于所选剪切方式,常见DSJ-3型四联直剪仪提供2.4mm/min、0.8mm/min、0.1mm/min、0.02mm/min等档位。快剪与固结快剪常用较快速率(如0.8mm/min左右),慢剪则采用极慢速率(如0.02mm/min),以保证剪切过程中孔隙水压力充分消散。具体速率与判定标准应遵照GB/T 50123-2019规定。
4. 试样怎么制备才能保证结果可靠?
原状样应用环刀取土,切土刀要锋利、修平上下表面,尽量避免扰动土体天然结构;重塑样应按规范要求的含水率与压实标准分层击实制备。土样装入剪切盒时应与盒壁贴合,上下按需要放置透水石,垂直加压系统应杠杆水平、砝码传力准确。制备环节的扰动是结果偏差的主要来源之一。
5. 垂直压力出现波动或不稳怎么办?
垂直载荷不稳通常与杠杆平衡、砝码配置或传力系统有关。应检查杠杆是否保持水平、砝码质量是否与传力比匹配、传压板与土样表面是否平稳接触。若为电子加压系统,应检查压力传感器与气路是否正常、有无泄漏,并及时校准。试验过程中应避免台架震动。
6. 为什么四个试样的强度点不在一条直线上?
强度包线拟合时出现离散属常见现象,原因包括各试样密度、含水率差异、制备扰动程度不同,或剪切时条件未严格控制。应尽量保证四个试样制备条件一致,剔除明显异常点后重新拟合。若离散过大,应检查试验条件是否统一并考虑重新试验。
7. 直剪仪日常使用要注意哪些维护事项?
导杆与滑道应保持清洁并定期润滑,传动齿轮按时加油;位移计与测力系统试验前要零点校正并按期送计量检定,保证量程精度;剪切盒、透水石用后应及时清洗干燥,防止锈蚀与堵塞。良好维护能显著延长仪器寿命并保证长期检测稳定。


