GB/T 50123-2019土工十字板剪切试验

44    十字板剪切试验

44.1  一 般 规 定

44.1.1      十字板剪切试验按力的传递方式分为电测式和机械式两类。

44.1.2      对于均质的软黏土，十字板剪切试验点的布置宜按1.0m 左右进行一点试验，对于非均质或夹薄层粉细砂的软黏土，宜先进 行静力触探试验探清土层分布，选择软黏土进行试验。

44.2  电测式十字板剪切试验

44.2.1      本试验所用的仪器设备应符合下列规定：

1   压入主机：应能将十字板头垂直压入土中，可采用触探主 机或其他压入设备；

2    十字板头：基本参数、机械和材料应符合现行国家标准《岩 土工程仪器基本参数及通用技术条件》GB/T15406的规定；

3    扭力量测仪表：传感器和量测仪表应符合现行国家标准 《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》GB/T15406的规定；

4    扭力装置：由蜗轮蜗杆、变速齿轮、钻杆夹具和手柄组成；

5    环境要求：仪器应在-10℃~+45℃条件下能正常工作， 应符合现行国家标准《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》 GB/T 15406 的规定；

6    其他：钻杆、水平尺、管钳等。

44.2.2      电测式十字板剪切试验应按下列步骤进行：

1    在试验点两旁将地锚旋入土中，安装和固定压入主机。用分度值为1mm的水平尺校平，并安装好施加扭力的装置。

2   将十字板头接在扭力传感器上并拧紧。把穿好电缆的钻杆插入扭力装置的钻杆夹具孔内，将传感器的电缆插头与穿过钻 杆的电缆插座连接并进行防水处理。接通量测仪表，然后拧紧钻 杆。钻杆应平直，接头要拧紧。宜在十字板以上1m 的钻杆接头处加扩孔器。

3  将十字板头压入土中预定的试验深度后，调整机架使钻杆 位于机架面板导孔中心。当试验深度处为较硬的夹层时，应穿过夹层进行试验。

4    十字板头压入试验深度后，应静止2min～3min  方可开始试验。

5  拧紧扭力装置上的钻杆夹具，并将量测仪表调零或读取初读数。

6 顺时针方向转动扭力装置上的手摇柄，当量测仪表读数开始增大时，即开动秒表，宜以1°/10s～2°/10s的速率旋转钻杆。每 转1°测记读数1次，当读数出现峰值或稳定值后，再继续旋转测记 1min。 峰值或稳定值作为原状土剪切破坏时的读数。

7  在峰值或稳定值测试完成后，按顺时针方向旋转6圈，使十字板头周围的土充分扰动后，应按本条第6款的规定测定重塑 土的不排水抗剪强度。重塑土的抗剪强度试验视工程需要而定。

8  如需继续进行试验，可松开钻杆夹具，将十字板头压至下一个试验深度，按上述的规定进行。

9   全孔试验完毕后，逐节提取钻杆和十字板头，清洗干净，检 查各部件完好程度。

10  对需要钻孔进行十字板剪切试验的，则钻孔并下套管至 欲测试深度以上3倍～5倍套管直径或0.5m 处，然后使用有孔螺 旋钻清孔，并将十字板头、轴杆、钻杆逐节接好用管钳拧紧，然后下 放孔内至十字板头与孔底接触，将十字板头压入钻孔底的深度不 得小于钻孔或套管直径的3倍～5倍或0.5m。

11  试验时应避免十字板头被暴晒或受冻，对开口钢环十字 板剪切仪，应修正轴杆与土间的摩阻力影响。 

12  在工程试验前和结束后，应对十字板头的扭力传感器进 行标定，每次标定的使用时效一般以1个月～3个月为宜，在使用 过程中出现异常应重新标定，标定时所用的传感器、导线和测量仪 器应与试验时相同。

13 水上进行十字板试验，当孔底土质软时，为防止套管在试 验过程中下沉，应采用套管控制器。

44.2.3  各试验点土体的十字板剪切强度 C. 、C!应按下列公式计算：

            (44.2.3-1)

               (44.2.3-2)

    (44.2.3-3) 

式中：C_u—— 原状土不排水抗剪强度(kPa);

—— 重塑土不排水抗剪强度(kPa);

——与十字板头尺寸有关的常数(cm^-3);

ε—— 传感器率定系数[N · (cm/με)];

R_ey—— 原状土剪切破坏时的读数(μe);

R_e—— 重塑土剪切破坏时的读数(ue);

D—— 十字板头直径(cm);

H——十字板头高度(cm)。

44.2.4 土的灵敏度 S_t应按下式计算：

       (44.2.4) 

44.2.5  以深度为纵坐标，抗剪强度为横坐标，绘制抗剪强度 C. 值随深度变化曲线。必要时以抗剪强度为纵坐标，转动角为横坐标，绘制各试验点的抗剪强度与转动角的关系曲线。

44.2.6 根据土层条件和地区经验，对实测土体的十字板不排水 抗剪强度进行修正。

44.2.7 电测式十字板剪试验的记录格式应符合本标准附录D 表 D.76 的规定。

44.3  机械式十字板剪切试验

44.3.1      机械式十字板剪切仪(图44.3.1)应符合现行国家标准 《土工试验仪器  剪切仪  第2部分：现场十字板剪切仪》GB/T  4934.2的规定。

图44.3.1 机械式十字板剪切仪

44.3.2      机械式十字板剪切仪由十字板头、钻杆和扭力装置组成。

1    十字板头：基本参数、机械和材料要求应符合本标准 第44.2.1条第2款的规定。连接形式有离合式和牙嵌式(图44.3.2);

(a)离合式

(b)牙嵌式

图44.3.2 十字板头离合器示意图

1一钻杆；2—导轮；3一轴杆；4一离合器；5-十字板头

2   钻杆：应符合现行国家标准《岩土工程仪器基本参数及通 用技术条件》GB/T   15406 标准的规定；

3    扭力装置：由开口钢环、刻度盘、旋转手柄等组成，量程和 最大允许误差应符合现行国家标准《岩土工程仪器基本参数及通 用技术条件》GB/T   15406 的规定。

44.3.3       机械式十字板剪切试验应按下列步骤进行：

1    在试验地点按钻探深度，将套管下至欲测试深度以上3倍～5 倍套管直径或0 .5m 处 ；

2   用木套管夹或链条钳将套管固定，以防套管下沉或扭力过 大时套管发生反向旋转；

3    清除孔内残土，为避免试验土层受扰动， 一般使用有孔螺 旋钻清孔；

4    将十字板头、轴杆、钻杆逐节接好用管钳拧紧，然后下放孔 内至十字板头与孔底接触；

5    接上导杆，将底座穿过导杆固定在套管上，用制紧螺丝拧紧，然后将十字板头徐徐压至试验深度。当试验深度处为较硬夹 层时，应穿过夹层进行试验；

6    十字板头压入试验深度后，应静止2min～3min,  方可开始试验；

7   套上传动部件，转动底板使导杆键槽与钢环固定夹键槽对 正，用锁紧螺丝将固定套与底座锁紧，再转动手摇柄使特制键自由落入键槽，将指针对准任何一整数刻度，装上百分表并调至零位；

8   试验开始，以1°/10s～2°/10s的转速转动手摇柄，同时开 动秒表，每转1°测记百分表读数1次；当读数出现峰值或稳定值 后，再继续旋转测读1min, 其峰值读数或稳定值读数即为原状土 剪切破坏时量表最大读数 R_y;

9   拨出特制键，在导杆上端装上旋转手柄，顺时针方向转动6圈，使十字板头周围土充分扰动。取下旋转手柄，然后插上特制 键，应按本条第8款的规定，测记重塑土剪切破坏时量表最大读数 R,,重塑土的抗剪强度试验视工程需要而定；

10  对于离合式十字板头，拨下特制键，上提导杆2cm~3cm, 使离合齿脱离，再插上特制键，匀速转动手摇柄，测记轴杆与土摩擦的量表稳定读数 R_y;

11  对于牙嵌式十字板头，逆时针快速转动手柄十余圈，使轴 杆与十字板头脱离，再顺时针方向匀速转动手柄，测记轴杆与土摩 擦时的量表读数 R_y;

12  试验完毕，卸下转动部件和底座，在导杆孔中插入吊钩， 逐节提取钻杆和十字板头。清洗十字板头，检查螺丝是否松动，轴杆是否弯曲；

13  水上进行十字板试验，当孔底土质软时，为防止套管在试 验过程中下沉，应采用套管控制器；

14    对于开口钢环十字板剪切仪，应修正轴干与土体之间的 摩擦力的影响；

15  在工程试验前和结束后，应对十字板头的扭力传感器进行标定，在使用过程中出现异常应重新标定，标定时所用的传感器、导线和测量仪器应与试验时相同。

44.3.4 十字板剪切强度C_u、应按下列公式计算：

                                                      (44.3.4-1)

                                                 (44.3.4-2)

(44.3.4-3)

式中：—— 与十字板头尺寸有关的常数(cm-²);

C——钢环系数(N/mm);

R_g—— 轴杆和钻杆与土摩擦时的量表最大读数(mm); 

L_lb—— 率定时的力臂长(cm)。

44.3.5 土的灵敏度的计算应按本标准式(44.2.4)计算。

44.3.6 制图应按本标准第44.2.5条的规定进行。

44.3.7 机械式十字板剪切试验的记录格式应符合本标准附录 D 表 D.77 的规定。