直接剪力试验仪课件.ppt

1、1/64楊全成楊全成 編著編著土壤力學實驗土壤力學實驗試驗八試驗八 直接剪力試驗直接剪力試驗2/64ASTM D3080-90 試驗規範試驗規範試驗八試驗八 直接剪力試驗直接剪力試驗3/64 求土壤之凝聚力及內摩擦角，作為擋土牆分析、邊坡穩定分析及承載力計算之依據。(一一)試驗目的試驗目的4/64 直接剪力試驗之種類：(1)不壓密快剪試驗(Q Test)適合工程剛完成之土層，做為短期穩定分析之用，可得c及值分析之。(2)壓密快剪試驗(Qc Test)適合工程已完成一段時間之土層，於水位急速洩降時，穩定分析之用。可得ccu及cu。(3)壓密慢剪試驗(S Test)適合工程已完成一段時間之土層，長

2、期性之穩定分析，得c及值而加以分析。(二二)試驗說明試驗說明5/64 直接剪力試驗中，粘性土樣之準備，需由未擾動之土壤中取得。非粘性土樣(如砂土)，則可將土樣依其需要密度在剪力盒中搗實，一般c土壤由薄管取得原狀土樣。6/64 試驗 時 之抗 剪 力，係 由 壓力 環 間 接計 算 而 得)(面積剪力，壓力環是由一個環配加一變位計所構成的，該環通常係以熱處理過的高碳鋼製成，而變位計則以量度環的徑向變化，利用已經求得的外力與環變化量之關係表或係數(kg/mm)，可以倒回頭來計算外加作用力的值。7/64 剪力盒四週通常留有微隙，可加水使試樣飽和。試樣兩端分別設置透水石，在試驗進行中，得以排洩水份。試

3、驗時之試體高度變化，可由記錄垂直變形之測微表讀出其數值。利用直接剪力試驗之裝置，可作以下三種剪力試驗：(一)不排水剪力試驗(Undrained Test)：在垂直載重加上後，立即進行剪力試驗，不使土樣發生壓密作用，試驗所得時間約為510min。又稱為快剪試驗(Quick Shear Test，Q Test)。8/64(二)壓密不排水剪力試驗(Consolidated Undrained Test)：在垂直載重加上後，使土樣先經充分壓密，然後再施以快剪試驗，快剪過程約為510min，又稱為壓密快剪試驗(Consolidated Quick Shear Test，Qc Test)。(三)排水剪力試

4、驗(Drained Test)：在本試驗中，先於垂直壓力下，將土樣壓密，而後以極慢之速率對試樣施以剪力，使孔隙水壓力能充分消除，試驗完成約需25天，又稱為慢剪試驗(Slow Shear Test，S Test)。9/64 慢剪試驗的意義，是容許土壤內的水分自由排出，故所施加的應力是為有效應力；快剪試驗的意義，是不容許土壤內的水分排出，故所加之應力為總應力，內含孔隙水壓力。10/64 剪力增加的速率，有應力控制(Stress Control)法及應變控制(Strain Control)法兩種。在應變控制法中，土樣的剪斷速度，在Q及Qc試驗約為1.5mm/min、在S試驗中約為0.06mm/min

5、。若用應力控制法，不論粘土或砂土，每分鐘剪力增加量，約為估計破壞力之1/10。一般土壤之直接剪力試驗儀，均設計為以馬達齒輪帶動，可調整速率之應變控制法。11/64直接剪力試驗之優劣點直接剪力試驗之優劣點12/64 直接剪力試驗儀：有應力控制式及應變控制式兩種，主要包括有分成上下兩半之剪力盒，壓力環(Proving Ring)或電子式荷重計(Load Cell)，剪力作用桿，垂直載重設備，垂直測微表等。另需頂土機，頂土機係用以頂出薄管內之不擾動土樣。(三三)試驗儀器試驗儀器13/64直接剪力試驗簡圖直接剪力試驗簡圖14/64直接剪力試驗儀直接剪力試驗儀15/64 剪力環剪力環 、透水石及濾紙透水

6、石及濾紙剪力環透水石濾紙16/64直剪盒分解直剪盒分解17/64直接剪力盒分解直接剪力盒分解18/64直接剪力試驗流程圖直接剪力試驗流程圖(四四)試驗步驟試驗步驟19/64直接剪力試驗流程圖直接剪力試驗流程圖20/64重模直剪試體製作重模直剪試體製作21/64直剪試體由薄管取樣直剪試體由薄管取樣22/64直剪試體由薄管取樣中直剪試體由薄管取樣中23/64直剪試體直剪試體24/64準備直剪試驗試體準備直剪試驗試體25/64由薄管取樣所得之直剪試驗試體由薄管取樣所得之直剪試驗試體26/64直剪環試體四個直剪環試體四個27/64直剪加壓架空重直剪加壓架空重28/64準備準備4 5個試樣修整後，上下皆

7、有透水石，個試樣修整後，上下皆有透水石，並浸水飽和。並浸水飽和。29/64土樣浸土樣浸水飽和水飽和30/64直剪試驗裝上試體直剪試驗裝上試體31/64直剪試驗裝上試體直剪試驗裝上試體32/64直接試體壓入直剪盒直接試體壓入直剪盒33/644 1 3 22、4微微接觸微微接觸 ，1、3完全旋入完全旋入 34/64用電子荷重計測剪力用電子荷重計測剪力35/64直剪盒底下有鋼珠減少摩擦力直剪盒底下有鋼珠減少摩擦力36/64直剪試體加壓直剪試體加壓37/64直剪試驗試體加壓直剪試驗試體加壓38/64直剪試驗加垂直應力直剪試驗加垂直應力39/64直剪盒邊緣需與所標示的直剪盒邊緣需與所標示的黑線切齊黑線切

8、齊(勿太前勿太前面面或太後面或太後面)40/64直剪試驗試體受剪直剪試驗試體受剪41/64直剪試驗中直剪試驗中42/64記錄垂直變形與壓力記錄垂直變形與壓力43/64水平應力用壓力環量得水平應力用壓力環量得44/64直剪試驗記錄直剪試驗記錄1.1.時間時間2.2.垂直垂直測微表測微表3.3.壓力環壓力環 測微表測微表45/64直剪試驗自動記錄器直剪試驗自動記錄器46/64LVDT&Load Cell之數字顯示器之數字顯示器47/64直剪試驗自動化記錄直剪試驗自動化記錄48/64直剪試驗試體受剪後直剪試驗試體受剪後49/64直剪試驗試體破壞直剪試驗試體破壞50/64正應力與剪應力例題 某砂土層土

9、樣受直接剪力試驗數據如下表所示，試求該砂土之尖蜂剪力強度及殘餘剪力強度參數值。(五五)試驗試驗用表及用表及結果整理結果整理範例範例51/64尖蜂剪力強度及殘餘剪力強度包絡線尖蜂剪力強度及殘餘剪力強度包絡線【解答】52/64 由圖尖蜂剪力強度及殘餘剪力強度包絡線知：(1)尖蜂剪力強度參數：c=0，=34 (2)殘餘剪力強度參數：c=0，=3053/64直接剪力試驗實例直接剪力試驗實例例題 某土樣受0.50kg/cm2垂直應力時之直接剪力試驗數據如下表所示，試繪製剪力位移與剪應力之關係曲線，並求最大剪力強度值。54/64剪力位移與剪應力剪力位移與剪應力55/64直接剪力試驗位移剪應力曲線【解答】(

10、)剪力位移與剪應力之關係曲線：()最大剪力強度值為0.75kg/cm2。56/64垂直應力與剪應力垂直應力與剪應力例題 某土樣直接剪力試驗受不同垂直應力時之最大剪應力之數據如下表所示，試繪製垂直應力與剪應力之關係曲線，並求凝聚力及內摩擦角。57/64直接剪力試驗垂直應力與剪應力曲線直接剪力試驗垂直應力與剪應力曲線【解答】()垂直應力與剪應力之關係曲線：()凝聚力c=0.64kg/cm2，內摩擦角=19.33。58/64Test08.xlsTest08.xls應用說明應用說明:59/64Test08.xlsTest08.xls應用說明應用說明:y=0.3508x+0.6424y=0.3508x+

11、0.6424=c+tanc=0.64=19.33=ATAN(J13)*180/3.141660/6481 直接剪力壓之目的在求那些土壤力學參數?(1)k (2)Cv、Cc (3)c、。82 土壤剪力強度，緩慢加載與迅速加載其大小比較為：(1)緩慢加載迅速加載(2)緩慢加載迅速加載(3)緩慢加載迅速加載。83 土壤剪力強度試驗之種類下列何者有誤?(1)直接剪力試驗(2)三軸試驗(3)壓密試驗。84 直接剪力試驗垂直應力之加載方式如何?(1)垂直加載(2)槓桿原理加載(3)均可。(六六)試驗問題試驗問題61/6485 直接剪力試驗慢試驗之施加剪力速率別為若干?(1)約1.4(2)約0.14(3)約0.005 mm/min。86 直接剪力試驗之剪力盒共有個插梢?(1)2個(2)3個(3)4個。87 直接剪力試驗之試體至少需幾個?(1)2個(2)3個(3)4個。88 直接剪力試驗至少需幾個不同之垂直應力?(1)2個(2)3個(3)4個。62/6463/641.直剪試驗時需記錄哪些讀數直剪試驗時需記錄哪些讀數?如何求取凝聚力及內摩擦角如何求取凝聚力及內摩擦角?2.直剪試驗儀上下剪力盒間有四個螺栓插梢，各有何作用直剪試驗儀上下剪力盒間有四個螺栓插梢，各有何作用 與目的與目的?(七七)試驗討論問題試驗討論問題64/64敬請指教敬請指教