辽宁省地方标准 五、f字板剪切试验规程 Specifications for vane shear test DB21/T1564. 5 -2007 主编单位:辽宁有色勘察研究院 批准部门:辽宁省建设厅 施行日期: 2008年01月12日 2007沈阳 1总则 1. 0.1 为规范统一十字板剪切试验 (VST)的工作方法和 技术要求，实现标准化，提高勘察成果质量，促进岩土工程的友 展，恃制定本规程。 1. O. 2 十字板剪切试验适用于测定饱和软粘性土 ('1'=0) 的不排水抗剪强度和灵敏度。 1. O. 3 本规程适用于各种岩土工程勘察的软土测试，使用 时尚应符合国家和行业有关规定的要求 o 2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1 十字板剪切试验 (VST) 是用插人士中的标准十字板探头，以一定速率扭转，量测土 破坏时的抵抗力矩，测定土的不排水抗剪强度，适用于软士的一 种尿位测试方法。 2.1.2 灵敏度 是指原状土的元侧限抗压强度与其重塑土的元侧限抗压强度 之比。 2.2 符号 Cu一一土的不排水抗剪强度 C:，一一重塑土的不排水抗剪强度 K一一十字板常数 S，一一灵敏度 C一一钢环率定系数 ￡一一传感器率定系数 . 108 . 3 试验设备 3.0.1 十字板头规格和结构 1 常用十字扳头为两块矩形薄铜(厚 2-3mm)翼片成十 字交叉构成对称式，板头顶部十字交叉处焊接轴杆;十字板头翼 片也有采用与水平面成不同角度 β的三角形，以测定与水平面成 β角的剪切面上的水平向平均抗剪强度。板头要率定，率定方法 见附录 Bc 2 目前国际上通用的矩形十字板头规格，采用直径 D与高 H之比为 1:2。国内常用板头规格和十字板常数 K值如表 3.0.1 。 国内常用十字饭头规格 表3.0.1 类型十字板规格 十字板头尺寸 (mm) 转盘半径 十字板常数 D xH(mm) 直径D高度H厚厚(BR(mm) K( m -2) 200 436.76 50 x 1∞ 50 1∞ 2 -3 250 545.95 机械式200 181. 17 75 x 1∞ 75 l∞ 2 -3 250 226.47 75 x 120 200 156. 19 75 120 2 -3 250 195.23 50 x 1∞ 50 100 2∞ 436. 78 电测式75 x 1∞ 75 100 2∞ 118.17 注:软士采用大尺寸板头，稍硕士采用小尺寸板头。 3.0.2 测试设备 十字板剪力仪测试设备，主要由施力装置、测力设备和十字 板头组成。按测力方式分为两类: 1 机械式十字板剪力仪 需与成套钻探设备配合使用。仪器主要由以下 i部分组成: (1)测力装置:开口钢环式测力装置，借助钢环的拉伸变 形(百分表、秒表测记)来反映施加扭力的大小; • 109 • (2)十字扳头:规格见表 3.0.1; (3)辅杆:按轴杆与十字板的联接方式有离合式和牙嵌式 两种。一般使用的轴杆直径为 20nun o 成;2 电测式十字板剪力仪 (1)十字板头:由十字板、扭力柱、测量电桥和套筒等组 (2)回转系统:由涡轮、蜗杆、卡盘、摇把和插头等组成; (3)加力系统、量测系统、反力系统与静力触探仪共用。 4 测试方法 4. 0.1 机械式十宁板剪切试验 l 普通十字板测试方法和步骤(高合式板头) (1)在试验地点，按钻探程序用回转法或冲击法将套管 F 至欲试验深度以上 3-5倍套管直径处: (2)清除孔内残土至试验探度，采用空心螺旋钻清孔效果 更好: (3)将板头、铀杆、钻杆逐节接好，并用牙钳上紧，然后 下入孔内至披头与孔底接触; (4)先用摇把套在导杆上，向左转动，使十字板头离合齿 咬合，再将十字板头徐徐压人士中主预定试验探度(如压人有 困难，可轻轻用锤击人) ; (5)装上十字版剪力仪底座和加力、测力装置(开口钢 环)，并将底座与套管之间用制紧轴拧紧;装上测微哀，以 (1 0 _ 20) /108的速F唾转转盘，每转 10测记钢环变形读数 l 次，记录测表最大读二 Ry值; (6)在完成原状土的试验后，拔下连接导忏与测力装置的 特制键，套上摇把连续转动导杆、轴杆等 6转，使主体完全扰 动，再插入特制键，按步骤⑤记录重塑士的测徽表最大读数 Rc 值; . 110 • (7)拔持特制键，将十字板轴抨向上提 3-5c风使连接轴 杆与十字板头的离合器脱离，再插上特制键，按步骤⑥测得轴杆 与土层间的摩阻力，记录测微表读数稳定值 Rg; (8)完成上述试验步骤后，拔出十字板，继续钻进，下人 套管，再进行 F一深度的试验。 今般每隔 0.75-1m测定 1次， 或根据静力触探贯入阻力均匀层选定试验深度。 当采用址二嵌式板头时，轴杆校正不需提起导杆，逆时针快速 转动摇手柄 30余圃，再顺时针方向转动摇手柄， 1则记士对轴杆 摩擦之稳定值。其余操作步骤与离合式相同。 2 轻便型十字板测试方法和步骤 该仪器适用于中小型工程使用，携带方便，操作简单。 (1)在预定孔位用螺旋钻清除表士，将十字板压人孔内预 定探度; (2)以2-58/度的速度均匀地顺时针方向旋转，记录测微 表最大度数 Rr; (3)将钻轩 t提3cm使离合器脱开，再继续顺时针方向旋 转，测定轴杆与土层间的摩阻力，记录测微表稳定读数几; (4)再将「宇板下压进行下层试验。继续深度达 5m后，用 螺旋钻消除孔内废士，再压人十字板继续试验，最大试验探度可 达lOmo 4. O. 2 电测十字板测试方法和步骤 1 按静力触探贯入方法将十字板直接贯入到预定试验深度， 使用旋转装置的卡盘卡住钻杆，用摇把以 (P_20) /108的匀 速旋转涡轮蜗杆，每转 1。测记 1次，当读数出现峰值或稳定值 后，再继续 1min，记录其峰值或稳定值读数; 2 完成原状土剪切试验后，再测试亘塑士的抗剪强度。拔 出特ifi! j键，在导轩上端装上旋转手柄，顺时针方向旋转 6圈，使 土充分扰动，再取下旋转手柄，插上旋转特制键重复上条规定的 试验，测记重塑土剪切破坏的读数: 3 完成一个试验深度后，松开卡盘，继续贯人十字板头至 . 111 . 下一个试验探度进行试验; 4 全孔各层试验完成后，上拔钻杆，将十字板头清洗干净 待F次再用。 4.0.3 十字板测试的记录 1 用自动记录仪记录 用自动记录仪的操作要遵守下列规定: (1)试验前要正确连接十字板头、电缆和记录仪、通电预 热10-ISmin; 用于逆时针转动十字板头，观察记录仪显示，若 反向显示，应调换接线;使用桥压可调的自动记录仪时，必须按 十字板头率定的要求，调准桥压值，然后调零:使用双笔自动记 录仪时，可用上笔记录试验过程。 (2)试验开始后，应用于匀速转动自动记录仪走纸机构的 齿轮。 (3)当曲线出现峰值或稳定值后，均可视为其抗剪抗强度 值，可停止试验。 (的重塑土试验可重复 2、3条的过程。 2 用微机记录 用原位测试微机记录的操作应遵守下列规定: (1)试验前要正确连接十字板头、屏蔽电缆、微机，然后 开机;选择调零下的通道、设置初值，使初值在 40-80左右; 用于逆时针转动十字扳头，观察数据是否由小变大，若由大变 小，应调换连线。 (2)试验时要按顺序输入有关参数、率定系数的输入应与 原率定条件相一致;进入试验状态，输入韧值深度参数;试验每 隔lO s采样 1次，当曲线开始下降或稳定不变时，结束试验，储 存资料。 (3)重塑土试验要把周围土充分破坏，然后重复上述试验 步骤。 3 用静态电阻应变仪记录 (1)试验前应将十字板头、传输电缆、静态电阻应变仪连 . 112 . 接后，开机调零。 (2)试验开始后，当十字板每转动 10时，应调整应变仪相 应的旋钮， (3)重塑土剪切试验可重复上述操作过程。 4.0.4 试验深度按工程要求决定。试验段间距可根据地层 均匀情况确定，一般均匀土每隔 1m试验 1次，每一层土不少于 6次，最好在不同孔内试验。 4. O. 5 试验深度超过 10m时，为防止探杆弯曲，可安装导 轮。试验土层太软时，为防止底部塌孔或孔底土上涌，除用护壁 装置外，还可向孔内注入清水。 4.0.6 记录表格式见附录 Ao 5 资料整理 5.0.1 机械式十字板剪切试验 1 计算土的抗剪强度 Cu C. = K. C(Ry -R.) (5.0.1 -1) 式中 :Cu-土的不排水抗剪强度 (kPa); C ←钢环率定系数 (kN/O.Olmm) ; Rf原状土剪损时百分表读数 (0.01mm); R5一轴杆与土问摩擦百分表的稳定读数 (0.O1mm) ; Py一原状士剪损时的扭力 (kN); f一轴轩与土间摩擦阻力 (kN); K一十字板常数 (m-2)可按下式计算采用: K = 2平-一臂•D2(亏+的 R-转盘半径 (m); D一十字板头直径 (m); H一十字板头高度 (m)。(5. O. 1 -2) • 113 • 2 计算重塑土的抗剪强度 C'丛 C'a = K. C(R, -R/{) (5.0.1 -3) 式中 C'μ一重塑土的不排水抗剪强度 (kPa); R，.一重塑土剪损时百分表读数 (0.Olmm); P，←重塑t剪损时的扭力 (kN) 。 3 计算士的灵敏度 ,) t去 (5.O. 1 -4) 4 绘制单孔十字饭剪切试验土的不排水抗剪峰值强度、残 余强度、重塑土强度和灵敏度随深度的变化曲线，需要时绘制剪 切强度与扭转角度的关系曲线。 5. O. 2 电测十字板剪切试验 l 计算上的抗剪强度 C" C" = K • ç . Ry (5. O. 2