反覆直剪強度試驗是指用應變控制式直接剪下儀在慢速 (排水) 條件下 ，對粘性土或有軟弱面的原狀土試樣 ，作反覆剪下至剪應力達到穩定值 ，以測求土的殘餘強度參數的試驗。該試驗需將常用的應變控制式直剪儀稍加改裝 ，增加剪下盒可反推裝置和可逆電動機即成應變控制式反覆直剪儀。試驗成果的整理與直接剪下試驗基本相同。
基本介紹
- 中文名：反覆直剪強度試驗
- 定義：測求土的殘餘強度參數的實驗
- 實驗設備：剪下盒、垂直加壓設備等
- 適用試樣：粘土和泥化夾層
- 實驗步驟：製備、安裝、剪下等
- 所屬學科：工程技術
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基本介紹
反覆直剪強度試驗是測定試樣殘餘強度。殘餘強度是指粘性土試樣在有效應力作用下進行排水剪下，當強度達到峰值強度以後，繼續剪下。因剪下位移的增大，強度逐漸減小，最後達到穩定值。或稱為排水剪試驗中土的最小強度或取終強度。研究土的殘餘強度的目的，即在於了解土體遭受破壞以後強度衰減的變化規律，研究大應變條件下，強度降低的問題。
由於土體強度自峰值下降到殘餘值，往往要經過很長的過程，需要較大的剪下位移，故慢速剪下和大位移就成為殘餘強度的重要特點。
反覆直剪強度試驗適用於粘土和泥化夾層。製備試樣時要求軟弱面或泥化夾層處於試樣高度的中部，即正好是剪下面，以確定符合工程實際情況的強度值。
實驗設備
本試驗所用的主要儀器設備，應符合下列規定：
1、應變控制式反覆直剪儀（如右圖），由剪下盒、垂直加壓設備、剪下傳動裝置、測力計、位移量測系統、剪下變速設備、剪下反推裝置和可逆電動機組成。
2、環刀位移量測設備：量程為10mm，分度值為0.01mm的百分表；或準確度為全量程0.2%的感測器。
實驗步驟
反覆直剪強度試驗，應按下列步驟進行。
1、試樣製備：
（1）對於有軟弱面的原狀土，先整平土樣兩端，使土的頂面、底面平行土體軟弱面，用環刀切取試樣，當切到軟弱面後向下切10mm，使軟弱面位於試樣高度的中部，密度較低的試樣，下半部應略大於10mm。
（2）對於無軟弱面的原狀土樣，應按原狀土試樣製備的步驟進行。
（3）對於泥化夾層或滑坡層面，無法取得原狀土樣時，可刮取夾層或層面上的土樣，製備成10mm液限狀態的土膏；分層填入環刀內，邊填邊排氣，同一組試樣填入密度的允許差值為0.03g/cm，並取軟弱面上的土樣測定含水率。
（4）當試樣需要飽和時，應按抽氣飽和法的步驟進行。
2、試樣安裝、固結排水應按慢剪試驗試樣相關的步驟進行。
3、拔去固定銷，啟動電動機正向開關，以0.02mm/min（粉土採用0.06mm/min）的剪下速度進行剪下，試樣每產生剪下位移0.2～0.4mm測記測力計和位移讀數，當剪應力超過峰值後，按剪下位移0.5mm測讀一次，直至最大位移達8～10mm停止剪下。
4、第一次剪下完成後，啟動反向開關，將剪下盒退回原位，插入固定銷，反推速率應小於0.6mm/min。
5、等待半小時後，重複本條3、4款的步驟進行第二次剪下，如此反覆剪下多次，直至最後兩次剪下時測力計讀數接近為止。對粉質粘土，需剪下5～6次，總剪下位移量達40～50mm；對粘質土需剪下3～4次，總剪下位移量達30～40mm。
6、剪下結束，吸去盒中積水，卸除壓力，取出試樣，描述剪下面破壞情況，取剪下面上的試樣測定剪後含水率。
計算
剪應力應按慢剪試驗的計算方法進行計算。
1、以剪應力為縱坐標，剪下位移為橫坐標，繪製剪應力與剪下位移關係曲線（如右圖1）。圖上第一次的剪應力峰值為慢剪強度，最後剪應力的穩定值為殘餘強度。
2、殘餘強度與垂直壓力的關係曲線的繪製及殘餘內摩擦角φr和殘餘粘聚力cr的確定，應按慢剪試驗的的規定進行（如右圖2）。
試驗注意事項
1、擾動土的殘餘強度通常與原狀試樣的殘餘強度相接近，對同一種土不管是正常固結的或超固結的，只要是在同一有效壓力作用下，其殘餘強度相同，它只與土的性質有關，而與應力史無關。因此，當選取原狀土樣有困難時，可取擾動土進行試驗。制樣時所用含水率採用該土（泥化夾層和滑動層面）的液限含水率為宜。
2、當採用剪下速率為0.02mm/min時，每次剪下約需8～10h左右。為了使試驗時間便於安排，在一次剪下完成後，可間隔一定時間進行下一次剪下。但應在下一次剪下前，再將剪下盒反推至原位置，再進行剪下。
3、因採用手反推剪下盒時，由於用力不易均勻，易將試樣剪下面破壞，故不宜採用。
