直接剪切试验绘图
• 绘制-关系曲线。以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标， 绘制剪应力与剪切位移关系曲线。选取土的剪应力与剪切 位移关系曲线上的峰值或稳定值作为土的抗剪强度
• 绘制-关系曲线。以剪应力为纵坐标，垂直应力为横坐标， 绘制剪应力与垂直应力关系曲线。根据-关系曲线，求出
土的凝聚力c和内摩擦角 300
第一节 室内试验
⑶环剪仪(torsional(ring) shear apparatus)
试样是环状的，剪切沿着圆 周方向旋转，剪切面的总面积不 变。特别适用于：
①量测大应变后土的残余强 度或终极强度；
②不同材料间接触面的剪切 特性（如土与砼、土与钢、土与 土工合成材料）。
侧限压缩试验（固结试验）
济，尤其对于砂土和渗透系数k<10‐7cm/s 的粘性土能很快得到抗剪强度试验结果。
第一节 室内试验
直剪仪的主要缺点：剪切面 是人为确定的，其面积因位移而 减小，边界上存在应力集中，剪 切过程中存在明显的应力，应变 不均匀，且十分复杂，试样内各 点应力状态及应力路径不同。在 剪切面附近土单元上的主应力大 小是变化的，方向是旋转的。
剪应力 τ( )
抗剪强度 ( )
4
200
ф
3 2
100
1
剪切位移△ ( )
位移关系曲线
100
200
300
400
垂直压力( )
剪切强度与垂直压力关系曲线
第一节 室内试验
(2)TAW—800大型直接剪切仪 主要功能：粗粒土的直接剪切， 土与结构物的剪切试验等。 主要技术参数：上剪切盒尺寸： 500×500×150mm；下剪切盒尺寸 670×670×150mm ；最大轴力 800kN；最大水平力（两个方向） 400kN；轴向活塞最大行程600mm； 水平活塞最大行程（两个方向） 300mm。
第一节 室内试验
二、土工试验的分类 土工试验包括： ①室内试验：如容重试验、含水量试验、 直剪试验、无侧限压缩试验等。 ②原型测试或现场测试：平板荷载试验、 静力触探、十字板剪切试验等 ③模型试验（模拟试验）：小比尺模型试， 足尺模型试验 ④原型监测（观测）：深基坑开挖工程监测、 隧道施工监测、软土上路堤沉降监测等
土的侧限压缩试验(固
结试验)是通过测量土样
在各级压力Pi作用下产生 的压缩变形量Si，计算出 对应于每一级压力下土样
的孔隙比ei，从而绘制出 压缩曲线e-P，计算土的压 缩系数a1-2、压缩模量Es， 评价土的压缩性。
固结仪
侧限压缩试验（固结试验）
试 验 步 骤
1 制备土样
侧限压缩试验（固结试验）
6 将环刀土样置于剪力盒上
直接剪切试验
试 验 步 骤
7 加蜡纸
直接剪切试验
试 验 步 骤
8 加透水石
直接剪切试验
试 验 步 骤
9 用加压盖板将土样压入剪力盒中
直接剪切试验
试 验 步 骤
10 移去环刀
直接剪切试验
试 验 步 骤
11 装好土样的剪力盒
直接剪切试验
试 验 步 骤
12 将滑动槽中放入钢珠
试 验 步 骤
2 打开固结仪器的压力盒
侧限压缩试验（固结试验）
试 验 步 骤
3 压力盒中底部放入透水石和潮湿的滤纸
直接剪切试验
试 验 步 骤
25 剪切至百分表读数不动或倒退时,停止剪切，卸 载。换第2块土样试验，一组剪切试验需3~5块土样。
直接剪切试验计算
试验结果整理
（1）计算每一试样的剪应力及剪应力剪切位移
为
CR
L L(nR)
式中 ——剪应力，kPa； L ——剪切位移，0.01mm； C ——量力环校正系数，kPa/0.01mm； R——量力环测微表读数，0.01mm； L ——手轮转一转的剪切位移量，0.001mm； n——手轮转数。
第一节 室内试验
剪切试验的目的
(a)土体滑坡
(b) 挡土墙
(c)地基失稳
图1.1-1 土体破坏示意图
抗剪强度参数： Sc.tg
第一节 室内试验
⑴常规直剪仪(drect shear appratus) 常规直剪仪（刚性单剪仪）是土力学
中最古老(1776年,Coolmb)的仪器之一。 直剪仪的主要优点：直观、简便、经
直接剪切试验
试 验 步 骤
19 施加荷载
直接剪切试验
试 验 步 骤
20 拔去销钉
直接剪切试验
试 验 步 骤
21 百分表归零
直接剪切试验
试 验 步 骤
22 选择自动挡挡位
直接剪切试验
试 验 步 骤
23 将开关打到剪切方向,开始剪切
直接剪切试验
试 验 步 骤
24 手轮每转一圈,读一次百分表读数
直接剪切试验
直 剪 试 验 设 备
直接剪切试验
试 验 步 骤
1 制备好的土样与剪力盒
直接剪切试验
试 验 步 骤
2 放透水石、蜡纸于剪力盒底部
直接剪切试验
试 验 步 骤
3 放剪力盒上部份
直接剪切试验
试 验 步 骤
4 对齐上下剪力盒
直接剪切试验
试 验 验 步 骤
直接剪切试验
试 验 步 骤
13 将剪力盒放入仪器
直接剪切试验
试 验 步 骤
14 放加压框
直接剪切试验
试 验 步 骤
15 选择手动挡位
直接剪切试验
试 验 步 骤
16 旋转手轮使仪器各部位接触
直接剪切试验
试 验 步 骤
17 仪器接触好时,百分表指针开始转动
直接剪切试验
试 验 步 骤
18 调杠杆水平
第一节 室内试验
⑵多环单剪仪(direct simple shear apparatus) 用一系列环形圈代替刚性盒，因而没有明显的应
力、应变不均匀，试样内所加的应力被认为是纯剪。 应力摩尔圆圆心不变，其直径逐渐扩大，直至与
强度线相切。这种仪器可以做动静剪切试验（动单剪 试验），有很多明显的有优点。
高等土力学 Advance Soil Mechnics
汤连生 教授 博导 ,714051028
中山大学
第一章 土工试验及测试
• 1.1 室内实验 • 1.2 模型试验 • 1.3 现场测试与原型观测 • 1.4 试验检验与验证
第一节 室内试验
一、土工试验的目的和意义 （1）揭示土的一般的或特有的物理力学性质； （2）针对具体土样的试验，揭示区域性土、 特殊土、人工复合土的物理力学性质； （3）确定理论计算和工程设计参数； （4）验证计算理论的正确性及实用性； （5）原位测试、原型监测直接为土木工程服 务，也是分析和实现信息化施工的手段。