固結快剪試驗是指土試樣在某一法向壓力作用下充分排水固結後，在不排水條件下使其迅速剪壞的直接剪下試驗。規定對應變控制式直剪儀中的試樣，先在豎向壓力作用下充分排水固結，穩定後再以0.8mm/min的剪下速率快速施加水平推力，使試樣在近似不排水條件下在3～5min內迅速剪壞。測得的抗剪強度指標可用於分析土體在荷載作用下原已完成固結，但後來又受到突然載入而來不及排水固結時的地基土的穩定性。
基本介紹
- 中文名：固結快剪試驗
- 外文名：consolidated quick shear test
- 學科：土力學
- 檢驗：來不及排水固結時的土體的穩定性
- 條件：不排水條件下
- 類型：直接剪下試驗
簡介,有關影響因素,剪下儀器的影響,剪下速率的影響,直接剪下試驗,
簡介
在應變控制式直接剪下儀中的粘性土試樣，先在垂直壓力下充分排水固結，然後以較快速度施加水平剪力，使試樣在3至5min內近似不排水條件下剪損的試驗；或指試樣在豎向壓力作用下充分排水固結後，繼續對其施加剪下力直至破壞過程中，不允許試樣排水的直剪試驗。可測得土的固結不排水強度參數。用 於土體在施加荷重後已完全固結，但在後來使用期 由於荷載的突然增加(如水池貯水等)而來不及排水 固結情況。本法適用於滲透係數小於
cm/s的 粘性土。
有關影響因素
剪下儀器的影響
在相同的固結時間和剪下速率條件下，按照規範操作的手動剪下儀和電動剪下儀所得的抗剪強度指標相差不大，說明剪下儀器對抗剪強度指標影響很小。需要注意的是，手動剪下儀由於是人工操作，很難穩定控制剪下速率，抗剪強度離散性較大。在相同的固結時間、剪下速率和規範操作條件下，剪下儀器對抗剪強度指標影響很小。電動直剪儀因其可以穩定控制剪下速率，所得試驗結果離散性較小。
剪下速率的影響
在剪下過程中，土樣受剪力盒的水平推動，剪力盒會對土樣側向產生較大的水平方向壓應力，同時在剪下面會產生剪應力。在水平向壓應力和剪下面剪應力的作用下，土樣內會產生超孔隙水應力，即孔隙水應力將增大。而孔隙水應力，在各個方向是相同的，也就是說在土樣垂直方向，也產生相同的孔隙水應力增大。同時，由於土樣水平向受壓產生的垂向變形受垂直壓力的約束，會在垂直向產生附加應力，這部分應力在開始時全部由垂直方向增大的孔隙水壓力承擔。由於剪下儀內土樣上下兩側的透水石排水，超孔隙水應力可以消散，根據有效應力原理，消散的孔隙水應力將轉化為有效應力，即垂向附加應力將最終全部轉化為有效應力，而豎向有效應力的增加必然會提高土樣的抗剪強度。當剪下速率不同時，剪損時間不同，孔隙水應力消散的程度不同，垂直方向轉化為有效應力的程度也不同，因此得到的剪下強度也相差很大。試驗中，剪下速率 2.4 mm/min時減損時間約為 1 min，剪下速率 0.8 mm/min 時減損時間約為 5 min。剪下速率對直剪固結快剪強度指標影響很大。其原因是土樣在剪下過程中受剪力盒水平壓應力作用，土樣會產生垂直向附加應力和超孔隙水應力。當剪下速率不同時，剪損時間不同，超孔隙水應力消散的程度不同，垂直向附加應力轉化為有效應力的程度也不同，因此得到的抗剪強度指標也相差很大。另外，預壓固結時間對直剪固結快剪強度指標有一定影響，預壓固結時間越長，土樣產生的次固結越大，抗剪強度會有一定的提高。
直接剪下試驗
大量的試驗和工程實踐都表明，土的抗剪強度是與土受力後的排水固結狀況有關，故測定強度指標的試驗方法應與現場的施工加荷條件一致。直剪試驗是測定土的抗剪強度的一種常用方法，對土試樣施加垂直壓力後，施加水平推力，使 試樣的上半部 (或下半部) 沿某一特定面相對於試 樣的另一部分平行錯動的剪下試驗。通常用四個試 樣，分別施加不同垂直壓力進行剪下，求得破壞時 的剪應力，根據庫侖定律確定土的抗剪強度參數。與三軸剪下試驗相比，由於直剪試驗設備簡單，製備土樣操作方便，被工程部門廣泛採用。直剪試驗由於其儀器構造的局限無法做到任意控制試樣的排水條件，為了在直剪試驗中能儘量考慮實際工程中存在的不同固結排水條件，通常採用不同加荷速率的試驗方法來近似模擬土體在受剪時的不同排水條件，由此產生了三種不同的直剪試驗方法，即快剪、固結快剪和慢剪。快剪是在對試樣施加豎向壓力後，立即以0.8 mm/min的剪下速率快速施加水剪應力使試樣剪下破壞。慢剪。慢剪試樣是在對試樣施加豎向壓力後，讓試樣充分排水固結，待沉降穩定後，以小於0.02 mm/min的剪下速率施加水平剪應力直至試樣剪下破壞，使試樣在受剪過程中一直充分排水和產生體積變形，模擬了“固結排水剪下”過程。
