专利名称：软土室内多级直剪试验方法
技术领域：
本发明涉及一种土样试验方法，特别涉及一种软土室内多级直剪试验方 法。属于地质工程技术领域。
背景技术：
如何正确、合理地评价软土的抗剪强度等力学参数， 一直是工程地质、土 力学中非常重要的基础性研究课题之一。为了测评软土的抗剪强度参数，人们 在探索研制、丌发室内的或原位的土工试验方法。现有技术中，室内常规试验 方法包括直剪试验、无侧限抗压强度试验和三轴压縮试验等三种。其中直剪试 验巳有百年以上的历史，由于该方法使用的仪器结构简单、操作方便，因此， 在我国工程实践中广泛应用。 现有技术的常规直剪试验，是在电动直剪仪上依次放置四个试样，然后分 别对四个试样施加不同的法向荷载(比如50， 100， 150和200kPa)，再对试 样同时进行剪切并使剪应力达到峰值。该试验方法存在如下缺点(1)剪切一 次只能获得该试样的一组抗剪强度参数，为了获得土样抗剪强度参数的概化 值，从而得出对软土的抗剪强度评价，就必须对多组土样进行测试，这在一定 程度上是对己取得的软土样的一种"浪费"。(2)对于天然地基或者海洋中的 软土， 一般难以取得足够的均匀试样。这时就应该充分利用已取到的试样。发明内容本发明的目的，是针对现有直剪试验中不能对同一组土样获取多组抗剪强 度参数从而造成土样资源浪费等问题，提供一种软土室内多级直剪试验方法。本发明的目的可以通过采取以下技术方案予以实现1、一种软土室内多级直剪试验方法，其特征在于包括以下步骤1) 将同一种土样的N个试样安置于软土室的剪切盒中；2) 对N个试样同时施加第一级法向荷载0 "在法向荷载下对试样施加与 法向荷载O垂直的剪切力，并分别记录各自的剪应力峰值T卜,，T卜2，T 3， …，、—N ，然后卸下全部法向荷载并快速退回；3) 重复歩骤2)，对上述N个试样同时施加第二级、第三级、—-、第M级法向荷载O 2、 O "…、O ，得到M组剪应力峰值T—,， T M —2， T M-:,， T — N;4) 对每个试样的M组法向荷载o M和剪应力峰值t m—,， 2， tm—3， t m， 根据t iN=c、+o Mtan4> N得出试样的抗剪强度参数cK;5) 将N个试样的抗剪强度参数的平均值作为该组土样的抗剪强度参数值。 本发明的目的还可以通过采取以下技术方案予以实现本发明的一种实施方案是所述第M级法向荷载为电动直剪仪第M次施加于试样垂直方向的压力，其与第一级法向荷载成线性比例。本发明的一种实施方案是所述法向荷载为电动直剪仪施加于试样垂直方向的压力。本发明的一种实施方案是M为l 20的自然数，N为l 20的自然数。本发明的一种实施方案是所述土样为淤泥、软塑或流塑状粘性土。本发明所述土样可以为淤泥、软塑或流塑状粘性土等一般难以取得足够的 均匀试样的天然地基或者海洋中的软土，使该土样能得到充分利用。与现有技术相比较，本发明具有以下优点i利用本发明的实验方法，每个试样上可以得出一个抗剪切强度参数， 一组 试样可以得出多个抗剪切强度参数，避免了现有常规方法中一组试样只能得到 一个抗剪切强度参数，要得到多组数据则需进行多次试验的缺陷，从而充分利用土样资源，这在一定程度上缓解软土难以取得足够的均匀试样的难题；同时由于一组试样可以得到多组抗剪强度参数，从而避免试样的不均匀性而产生的 分散性。具有节约试验样资源、试验结果集中准确的效果。
图1是本发明的一个实施例的实验示意图。
具体实施方式
， 具体实施例1如图1所示，本发明的试验装置由多个软土室和相应操作部件组成，试样 是放在软土室里进行剪切试验的。牢具体实施例是在电动直剪仪上依次放置四个淤泥试样，对四个淤泥试样同时施加第一级法向荷载(比如50kPa)并剪切 使之达到剪应力峰值；然后卸下法向荷载并快速退回，然后同时施加第二至第 四级法向荷载(比如50， 100， 150和200kPa))重复上述步骤。这样该组土 样中的每一个试样都可以获得一个抗剪强度参数，该组土样就可获得四个抗剪强度参数，可取其平均值作为该土样的抗剪强度参数。具体步骤如下1)将已取得的一个淤泥土样按规范制成一组(四个)试样，并安置在软 土室的剪切盒中；2)对四个试样同时施加第一级法向荷载o 1; 个试样同时进行剪切，并记录各自的剪应力峰值 时卸下全部法向荷载并快速退回；水3)对四个试样同时施加第二级法向荷载o 2; 式样同时进行剪切，并记录各自的剪应力峰值在第一级法向荷载下，对四 r h，t卜"t卜"t 1-" 问在第二级法向荷载下，对四t 2-1 ，t 2-2 ，t 2-3 ，t 2-4 问时卸下全部法向荷载并快速退回；4)，对四个试样同时施加第三级法向荷载o 3;在第三级法向荷载下，对四个试样同时进行剪切，并记录各自的剪应力峰值t h， t:w， "c3—3， t 3-4;同时卸下全部法向荷载并快速退回；(5)，对四个试样同时施加第，级法向荷载o 4;在第四级法向荷载下，对四个试样同时进行剪切，并记录各自的剪应力峰值t w， t^， t 4-3， t4 — 4;6)对第 峰值t卜，、t 参数c ' 、4> ,:水试样，根据四级法向荷载o和o 2、0 3和0 4和对应的剪应力和公式t h-c,+ o Mtan4),可以求得其抗剪强度7) 同理，可以求得第二个、第三个和第四个试样的抗剪强度参数c2、巾2，* :i禾口 c4、 小.1 ; ,8) 将四个试样的抗剪强度参数的平均值作为该组土样的抗剪强度参数值。具体实施例2本实施例中，土样试样采用软塑状粘性土，试样个数为三个 荷载共五级，具体步骤如下-施加的法向1)将已取得的一个软塑状粘性土土样按规范制成一组(三个)试样，并 安置在软土室的剪切盒中；2)对三个试样同时施加第一级法向荷载o 个试样同时进行剪切，并记录各自的剪应力峰值t在第一级法向荷载下，对三t ,--2， t ,_3;同时卸下全部法向荷载并快速退回；3)对三个试样同时施加第二级法向荷载o 2;在第二级法向荷载下，对三个试样同时进行剪切，并记录各自的剪应力峰值t 2H， t2-2， t2 —3;同时卸下全部法向荷载并快速退回；4) ，对三个试样同时施加第三级法向荷载o :i;在第三级法向荷载下，对 三个试样同时进行剪切，并记录各自的剪应力峰值t .w， t:,—2， t 3_3;同时卸 下全部法向荷载并快速退回；5) 对三个试样同时施加第四级法向荷载oM;在第三级法向荷载下，对三 个试样同时进行剪切，并记录各自的剪应力峰值t 4—,， Th， Th;同时卸下 全部法向荷载并快速退回；6 )，对三个试样同时施加第五级法向荷载o 5;在第四级法向荷载下，对 三个试样同时进行剪切，并记录各'自的剪应力峰值t 5-,，t 5-2，t5—:,;7) 对第一个试样，根据五级法向荷载o,、 o 2、 o :i、 04禾口05禾口对应的 剪应力峰值t卜,、t 2—i、 t:h、 Th禾Qth，和公式t m—^c,+ o Mtand> ,可以求 得其抗剪强度参数Cl、 4>1;8) 同理，可以求得第二个试样和第三个试样的抗剪强度参数c2、小2和C.,、* :!;9) 将三个试样的抗剪强度参数的平均值作为该组土样的抗剪强度参数值。具体实施例3本实施例中，土样试样采用流塑状粘性土，试样个数为五个，施加的法向荷载共三级，具体步骤如下 ；1) 将已取得的一个流塑状粘性土土样按规范制成一组(五个)试样，并 安置在软土室的剪切盒中；2) 对五个试样同时施加第一级法向荷载o ,;在第一级法向荷载下，对五个试样同时进行剪切，并记录各自的剪应力峰值T h， T—2， T h， T卜4， T同时卸下全部法向荷载并快速退回；3) 对五个试样同时施加第二级法向荷载o 2;在第二级法向荷载下，对五个试样同时进行剪切，并记录各自的剪应力峰值T h， T^， T2 —:1， T2-4， T同时卸下全部法向荷载并快速退回；4) ，对五个试样同时施加第三'级法向荷载o 3;在第三级法向荷载下，对五个试样同时进行剪切，并记录各自的剪应力峰值T :h， —2， T3_:,， T3 —4，同时卸下全部法向荷载并快速退回；6) 对第一个试样，根据三级法向荷载o,、 o 2和o :,和对应的剪应力峰值Th、 t 2 —,和tj口公式t m-F"+o "and),可以求得其抗剪强度参数Cl、 cK;7) 同理，可以求得第二个、第三个、第四个和第五个试样的抗剪强度参娄女C2、小2，c:,、4> :1，C4、4)4禾口(:5、6 5;8) 将五个试样的抗剪强度参数伯平均值作为该组土样的抗剪强度参数值。 其他具体实施例本发明的其他实施例中，试样个数可以为一个、二个、三个、四个、五个、 六个、八个、十个、十二个、十五个、十八个或二十个，施加的法向荷载可以 为-一级、二级、三级、四级、五级、六级、八级、十级、十二级、十五级、十 八级或二十级。其试验步骤与具体实施例l相同。
权利要求
1、一种软土室内多级直剪试验方法，其特征在于包括以下步骤1)将同一种土样的N个试样安置于软土室的剪切盒中；2)对N个试样同时施加第一级法向荷载σ1，在法向荷载下对试样施加与法向荷载σ垂直的剪切力，并分别记录各自的剪应力峰值τ1-1，τ1-2，τ1-3，---，τ1-N，然后卸下全部法向荷载并快速退回；3)重复步骤2)，对上述N个试样同时施加第二级、第三级、---、第M级法向荷载σ2、σ3、---、σM，得到M组剪应力峰值τM-1，τM-2，τM-3，τM-N；4)对每个试样的M组法向荷载σM和剪应力峰值τM-1，τM-2，τM-3，τM-N，根据τM-N＝cN+σMtanφN得出试样的抗剪强度参数cN、φN；5)将N个试样的抗剪强度参数的平均值作为该组土样的抗剪强度参数值。
2、 根据权利要求1所述的一种软土室内多级直剪试验方法，其特征在于 所述第M级法向荷载为电动直剪仪第M次施加^试样垂直方向的压力，其与第 一级法向荷载成线性比例。
3、 根据权利要求1所述的一种软土室内多级直剪试验方法，其特征在于 所述法向荷载为电动直剪仪施加于试样垂直方向的压力。
4、 根据权利要求1所述的一种软土室内多级直剪试验方法，其特征在于 M为1 20的自然数，N为1 20的自然数。
5、 根据权利要求1所述的一种软土室内多级直剪试验方法，其特征在于所述土样为淤泥、软塑或流塑状粘性土。
全文摘要
本发明公开一种软土室内多级直剪试验方法，其特征是1)将同一种土样的N个试样安置于软土室的剪切盒中；2)对N个试样同时施加第一级法向荷载σ<sub>1</sub>，在法向荷载下对试样施加与法向荷载σ垂直的剪切力，并分别记录各自的剪应力峰值τ<sub>1-1</sub>，τ<sub>1-2</sub>，τ<sub>1-3</sub>，……，τ<sub>1-N</sub>，然后卸下全部法向荷载并快速退回；3)重复步骤2)，对上述N个试样同时施加第二级、第三级、……、第M级法向荷载σ<sub>2</sub>、σ<sub>3</sub>、……、σ<sub>M</sub>，得到M组剪应力峰值τ<sub>M-1</sub>，τ<sub>M-2</sub>，τ<sub>M-3</sub>，τ<sub>M-N</sub>；4)对每个试样的M组法向荷载σ<sub>M</sub>和剪应力峰值τ<sub>M-1</sub>，τ<sub>M-2</sub>，τ<sub>M-3</sub>，τ<sub>M-N</sub>，根据τ<sub>M-N</sub>＝c<sub>N</sub>+σ<sub>M</sub>tanφ<sub>N</sub>得出试样的抗剪强度参数c<sub>N</sub>、φ<sub>N</sub>；5)将N个试样的抗剪强度参数的平均值作为该组土样的抗剪强度参数值。本发明具有节约试验样资源、试验结果集中准确的效果。
文档编号G01N33/24GK101403736SQ200810218758
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月30日 优先权日2008年10月30日
发明者港 何, 张晓伦, 林伟民 申请人:广州市设计院