土工排水反复直接剪切试验

22.1一般规定

22.1.1土样宜为超固结黏土及软弱岩石夹层的黏土。

22.1.2本试验方法加荷方式为应变控制式。

22.2仪器设备

22.2.1应变控制式反复直剪仪(图22.2.1)应包括变速设备、可逆电动机和反推夹具。

图22.2.1反复直剪仪

22.2.2其他仪器设备应符合本标准第21.2.2条的规定。

22.3操作步骤

22.3.1试样制备应按下列步骤进行：

1对有软弱面的原状土样，先要分清软弱面的天然滑动方向，整平土样两端，使土样顶面平行于软弱面。在环刀内涂一薄层凡士林。切土时，使软弱面位于环刀高度一半处，在试样面上标出软弱面的天然滑动方向。

2对无软弱面的完整原状黏土或原状的超固结黏土，可用环刀按本标准第4.5节的规定制备试样，将试样放入剪切盒内。先在小于50kPa的垂直压力下，以较快的剪速进行预剪，使形成破裂面。当试样坚硬时，也可用刀、锯等工具先切割成一个剪切面，再加垂直荷载，待固结稳定后进行剪切。

3对泥化带较厚的软弱夹层、滑坡层面，取靠近滑裂面1mm~2mm的土；对泥化带较薄的滑动面，取泥化的土；对无泥化带的裂隙面，取靠裂隙面两边的土。将所刮取的土样用纯水浸泡24h后调制均匀，制备成液限状态的土膏，将其填入环刀内。装填时，先沿环刀四周填入，然后填中部。应排除试样内的气体。

4原状试样应取破裂面上的土测求含水率；对于扰动土试样，可取切下的余土测求含水率。

5试样应达到饱和。饱和方法一般用抽气饱和法。

6每组试验应制备4个试样，同组试样的密度最大允许差值应为土0.03g/cm³。

22.3.2试样剪切应按下列步骤进行：

1先对仪器进行检查。然后将上、下剪切盒对准，插入固定销，顺次放入饱和的透水板、滤纸，将试样推入剪切盒内。再放上滤纸、透水板及加压盖板、钢珠、加压框架等，并安装垂直位移传感器或百分表。在加压板周围包以湿棉花，防止水分蒸发。然后记录负荷传感器或测记测力计和垂直位移的初始读数。

2施加垂直压力应符合本标准第21.3.1条第3款的规定。对于液限状态的试样，应分级施加至规定压力，并应按本标准第21.3.2条第2款第3项的规定进行固结。

3除含水率相当于液限试样的剪切外，一般原状土、硬黏土的试验，在剪切时，剪切盒应开缝，缝宽应保持在0.3mm～1.0mm。

4转动手轮，使剪切盒前端的钢珠与测力计刚好接触，再调整负荷传感器或测力计读数至零位。

5拔出固定销，调节变速箱。对一般粉质土、粉质黏土及低塑性黏土，剪切速度不宜大于0.06mm/min;对高塑性黏土，剪切速度不宜大于0.02mm/min。开动电机，测读垂直位移和水平位移读数。在第1次剪切过程中，达到峰值剪应力之前，一般水平位移每隔0.2mm～0.4mm测记1次；过峰力后，每隔0.5mm测记1次。剪切时其每次正向剪切位移为8mm～10mm,试验不能中断，直至最大剪切位移，停止剪切。

6倒转手轮，用反推设备应以不大于0.6mm/min的剪切速度将下剪切盒反向推至与上剪切盒重合位置，插入固定销。按上述步骤进行第2次剪切。一次剪切完成后，也允许相隔一定时间后再按上述步骤进行下一次剪切。如此，继续反复进行剪切至剪应力达到稳定值为止。粉质黏土、砂质黏土需5次～6次正向剪切，正向总剪切位移量为40mm～48mm;黏土需要3次～4次正向剪切，正向总剪切位移量为24mm～32mm。

7剪切结束，测记垂直位移读数，吸去剪切盒中积水，尽快卸除位移传感器或位移计、垂直压力、加压框架，加压盖板及剪切盒等，并描述剪切面的破坏情况。取剪切面附近的土样测定剪后含水率。

22.4计算、制图和记录

22.4.1残余剪应力应按下式计算：

(22.4.1)

式中：τ_r——残余剪应力(kPa)。

22.4.2绘制剪应力与剪切位移关系曲线。取每个试验曲线上第1次剪切时峰值作为破坏强度值；取曲线上最后稳定值作为残余强度，并绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线，抗剪强度包括峰值强度和残余强度。直线的倾角为土的内摩擦角φ_r,直线在纵坐标轴上的截距为土的黏聚力c_r。

22.4.3本试验的记录格式应符合本标准附录D表D.40的规定。