22    排水反復(fù)直接剪切試驗(yàn)

22.1  一 般 規(guī) 定

22.1.1       土樣宜為超固結(jié)黏土及軟弱巖石夾層的黏土。

22.1.2       本試驗(yàn)方法加荷方式為應(yīng)變控制式。

22.2  儀 器 設(shè) 備

22.2.1       應(yīng)變控制式反復(fù)直剪儀(圖22.2.1)應(yīng)包括變速設(shè)備、可 逆電動機(jī)和反推夾具。

圖22.2.1 反復(fù)直剪儀

22.2.2      其他儀器設(shè)備應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第21.2.2條的規(guī)定。

22.3  操 作 步 驟

22.3.1       試樣制備應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1    對有軟弱面的原狀土樣，先要分清軟弱面的天然滑動方 向，整平土樣兩端，使土樣頂面平行于軟弱面。在環(huán)刀內(nèi)涂一薄層凡士林。切土?xí)r，使軟弱面位于環(huán)刀高度一半處，在試樣面上標(biāo)出 軟弱面的天然滑動方向。

2    對無軟弱面的完整原狀黏土或原狀的超固結(jié)黏土，可用環(huán)  刀按本標(biāo)準(zhǔn)第4.5節(jié)的規(guī)定制備試樣，將試樣放入剪切盒內(nèi)。先  在小于50kPa 的垂直壓力下，以較快的剪速進(jìn)行預(yù)剪，使形成破  裂面。當(dāng)試樣堅(jiān)硬時，也可用刀、鋸等工具先切割成一個剪切面， 再加垂直荷載，待固結(jié)穩(wěn)定后進(jìn)行剪切。

3    對泥化帶較厚的軟弱夾層、滑坡層面，取靠近滑裂面1mm~ 2mm  的土；對泥化帶較薄的滑動面，取泥化的土；對無泥化帶的裂 隙面，取靠裂隙面兩邊的土。將所刮取的土樣用純水浸泡24h 后 調(diào)制均勻，制備成液限狀態(tài)的土膏，將其填入環(huán)刀內(nèi)。裝填時，先 沿環(huán)刀四周填入，然后填中部。應(yīng)排除試樣內(nèi)的氣體。

4    原狀試樣應(yīng)取破裂面上的土測求含水率；對于擾動土試 樣，可取切下的余土測求含水率。

5    試樣應(yīng)達(dá)到飽和。飽和方法一般用抽氣飽和法。

6    每組試驗(yàn)應(yīng)制備4個試樣，同組試樣的密度最大允許差值應(yīng)為土0.03g/cm3。

22.3.2       試樣剪切應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1    先對儀器進(jìn)行檢查。然后將上、下剪切盒對準(zhǔn)，插入固定 銷，順次放入飽和的透水板、濾紙，將試樣推入剪切盒內(nèi)。再放上 濾紙、透水板及加壓蓋板、鋼珠、加壓框架等，并安裝垂直位移傳感 器或百分表。在加壓板周圍包以濕棉花，防止水分蒸發(fā)。然后記 錄負(fù)荷傳感器或測記測力計(jì)和垂直位移的初始讀數(shù)。

2    施加垂直壓力應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第21 . 3 . 1條第3款的規(guī)定。 對于液限狀態(tài)的試樣，應(yīng)分級施加至規(guī)定壓力，并應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第  21 . 3 .2條第2款第3項(xiàng)的規(guī)定進(jìn)行固結(jié)。

3  除含水率相當(dāng)于液限試樣的剪切外，一般原狀土、硬黏土的 試驗(yàn)，在剪切時，剪切盒應(yīng)開縫，縫寬應(yīng)保持在0.3mm～1.0mm。

4  轉(zhuǎn)動手輪，使剪切盒前端的鋼珠與測力計(jì)剛好接觸，再調(diào)整負(fù)荷傳感器或測力計(jì)讀數(shù)至零位。

5 拔出固定銷，調(diào)節(jié)變速箱。對一般粉質(zhì)土、粉質(zhì)黏土及低  塑性黏土，剪切速度不宜大于0.06mm/min; 對高塑性黏土，剪切 速度不宜大于0.02mm/min。開動電機(jī)，測讀垂直位移和水平位  移讀數(shù)。在第1次剪切過程中，達(dá)到峰值剪應(yīng)力之前， 一般水平位 移每隔0.2mm～0.4mm   測記1次；過峰力后，每隔0.5mm  測記1 次。剪切時其每次正向剪切位移為8mm～10mm,  試驗(yàn)不能中斷， 直至最大剪切位移，停止剪切。

6 倒轉(zhuǎn)手輪，用反推設(shè)備應(yīng)以不大于0.6mm/min   的剪切速 度將下剪切盒反向推至與上剪切盒重合位置，插入固定銷。按上 述步驟進(jìn)行第2次剪切。 一次剪切完成后，也允許相隔一定時間 后再按上述步驟進(jìn)行下一次剪切。如此，繼續(xù)反復(fù)進(jìn)行剪切至剪 應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定值為止。粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)黏土需5次～6次正向剪 切，正向總剪切位移量為40mm～48mm;  黏土需要3次～4 次正 向剪切，正向總剪切位移量為24mm～32mm。

7  剪切結(jié)束，測記垂直位移讀數(shù)，吸去剪切盒中積水，盡快卸 除位移傳感器或位移計(jì)、垂直壓力、加壓框架，加壓蓋板及剪切盒 等，并描述剪切面的破壞情況。取剪切面附近的土樣測定剪后含水率。

22.4  計(jì)算、制圖和記錄

22.4.1  殘余剪應(yīng)力應(yīng)按下式計(jì)算：

(22.4.1)

式中：τ_r—— 殘余剪應(yīng)力(kPa)。

22.4.2  繪制剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線。取每個試驗(yàn)曲線上第 1次剪切時峰值作為破壞強(qiáng)度值；取曲線上最后穩(wěn)定值作為殘余 強(qiáng)度，并繪制抗剪強(qiáng)度與垂直壓力關(guān)系曲線，抗剪強(qiáng)度包括峰值強(qiáng) 度和殘余強(qiáng)度。直線的傾角為土的內(nèi)摩擦角φ_r,直線在縱坐標(biāo)軸上的截距為土的黏聚力c_r。

22.4.3      本試驗(yàn)的記錄格式應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄 D 表 D.40  的規(guī)定。