直接剪力试验仪课件

1、楊全成 編著土壤力學實驗試驗八 直接剪力試驗ASTM D3080-90 試驗規範試驗八 直接剪力試驗 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)試驗目的 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，長期性之穩定分析，得c及值而加以分析。(二)試驗說明 剪力盒四週通常留有微隙，可加水使試樣飽和。試樣兩端

2、分別設置透水石，在試驗進行中，得以排洩水份。試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)。(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

3、Test，Qc Test)。(三)排水剪力試驗(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)。 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。 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

4、驗中約為0.06mm/min。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。直接剪力試驗之優劣點 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)試驗儀器直接剪力試驗簡圖直接剪力試驗儀 剪力環 、 透水石及濾紙剪力環透水石濾紙直剪盒分解直接剪力盒分解直接剪力試驗流程圖(四)試驗步驟直接剪力試驗流程

5、圖重模直剪試體製作直剪試體由薄管取樣直剪試體由薄管取樣中直剪試體準備直剪試驗試體由薄管取樣所得之直剪試驗試體直剪環試體四個直剪加壓架空重準備4 5個試樣修整後，上下皆有透水石，並浸水飽和。土樣浸水飽和直剪試驗裝上試體直剪試驗裝上試體直接試體壓入直剪盒4 1 3 22、4微微接觸 ， 1、3完全旋入 用電子荷重計測剪力直剪盒底下有鋼珠減少摩擦力直剪試體加壓直剪試驗試體加壓直剪試驗加垂直應力直剪盒邊緣需與所標示的黑線切齊(勿太前面或太後面)直剪試驗試體受剪直剪試驗中記錄垂直變形與壓力水平應力用壓力環量得直剪試驗記錄1.時間2.垂直測微表3.壓力環 測微表直剪試驗自動記錄器LVDT & Load C

6、ell之數字顯示器直剪試驗自動化記錄直剪試驗試體受剪後直剪試驗試體破壞正應力與剪應力例題 某砂土層土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)試驗用表及結果整理範例尖蜂剪力強度及殘餘剪力強度包絡線【解答】 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，=30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。剪力位移與剪應力直接剪力試驗位移剪應力曲線【解答】()剪力位移與剪應力之關係曲線：()最大剪力強度值為0.75kg/cm2。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。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。Test08.xls應用說明:Test08.xls應用說明:y = 0.3508x + 0.6424y=0.3508x+0.6424=c+tanc=0.64