電測(cè)式十字板剪切測(cè)試

1.設(shè)備由以下幾部分組成：（1）壓入主機(jī)：見(jiàn)圖6—2，應(yīng)能將十字板頭垂直壓入土中。（2）十字板頭：見(jiàn)圖6—3，直徑D=50mm，高H=100mm，板厚2mm，刃口為60°，軸桿直徑為13mm，軸桿長(zhǎng)度為50mm。（3）扭力傳感器：見(jiàn)圖6—4。傳感器（電阻式）應(yīng)具有良好的密封和絕緣性能，對(duì)地絕緣電阻不應(yīng)小于200MΩ。傳感器應(yīng)事先率定。圖6—2　電測(cè)式十字板剪切儀1—電纜；2—施加扭力裝置；3—大齒輪；4—小齒輪；5—大鏈輪；6—鏈條；7—小鏈輪；8—搖把；9—鉆桿；10—鏈條；11—支架立桿；12—山形板；13—墊壓塊；14—槽鋼；15—十字板頭圖6—3　十字板頭圖6—4　電測(cè)式十字板扭力傳感器1—電纜；2—鉆桿接頭；3—固定護(hù)套螺絲；4—引線孔；5—電阻應(yīng)變片；6—受扭力柱；7—護(hù)套；8—接十字板頭絲扣（4）量測(cè)扭力儀表：靜態(tài)電阻應(yīng)變儀（精度為5με）或數(shù)字測(cè)力儀（精度5N）。（5）施加扭力裝置：由蝸輪蝸桿、變速齒輪、鉆桿夾具和手柄等組成。手搖柄轉(zhuǎn)動(dòng)一圈正好使鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)一度。（6）其他：鉆桿、水平尺和管鉗等。2.測(cè)試方法包括十字板頭扭力傳感器的率定和正式測(cè)試兩部分。（1）扭力傳感器率定：其目的在于確定扭力矩與傳感器應(yīng)變值之間的關(guān)系，算出傳感器率定系數(shù)。一般每隔三個(gè)月率定一次。如在使用過(guò)程中出現(xiàn)異常，經(jīng)過(guò)檢修后應(yīng)重新率定。試驗(yàn)時(shí)使用的傳感器、導(dǎo)線和測(cè)量?jī)x器均應(yīng)與率定時(shí)相同。其率定步驟如下：①將十字板頭接在扭力傳感器上，擰緊后，把板頭插入率定儀的固定座內(nèi)。②通過(guò)施加扭矩的圓盤(pán)（半徑為20cm），用砝碼反復(fù)加荷至最大允許扭矩（一般反復(fù)2—3次），并觀測(cè)儀器零位漂移情況，直至傳感器回零正常。③逐級(jí)施加扭矩（一般每級(jí)加1ON重力的砝碼），并測(cè)記相應(yīng)的應(yīng)變儀讀數(shù)，直至達(dá)傳感器的最大允許扭矩，然后逐級(jí)卸荷，并測(cè)記相應(yīng)讀數(shù)。如此重復(fù)率定三次，然后根據(jù)試驗(yàn)記錄進(jìn)行計(jì)算和繪圖。首先計(jì)算同級(jí)扭矩下三次率定讀數(shù)（應(yīng)變值）的平均值（包括加荷與卸荷）。再以扭矩為縱坐標(biāo)，以平均應(yīng)變讀數(shù)值為橫坐標(biāo)，繪制扭矩與應(yīng)變值的關(guān)系曲線（圖6—5）。最后，按下式計(jì)算傳感器率定系數(shù)α值：土體原位測(cè)試機(jī)理、方法及其工程應(yīng)用式中：α——傳感器率定系數(shù)（N·cm/με）;M——扭矩（N·cm）；εp——扭矩M所對(duì)應(yīng)的應(yīng)變（με）。率定后的傳感器，其綜合誤差（包括線性誤差、重復(fù)性誤差及回滯誤差等）不應(yīng)大于全量程的士1%。對(duì)率定合格的傳感器應(yīng)建立檔案，內(nèi)容包括傳感器編號(hào)、率定系數(shù)、接線方法、率定者及日期，以供查用。十字板剪切試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度的測(cè)定精度應(yīng)達(dá)到1—2kPa。圖6—5　扭矩與應(yīng)變值關(guān)系曲線（2）現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切測(cè)試方法：①安裝及調(diào)平電測(cè)式十字板剪切儀機(jī)架，用地錨固定，并安裝好施加扭力的裝置。②將十字板頭接在傳感器上擰緊，然后將其所附電纜及插頭與穿入鉆桿內(nèi)的電纜及插座連接，并進(jìn)行防水處理。接通測(cè)量?jī)x器。注意，先將電纜穿過(guò)施加扭力裝置的中心孔，然后再穿入探桿。③將十字板頭垂直壓入土中至預(yù)定深度，并用卡盤(pán)卡住鉆桿，使十字板頭固定在同一深度上進(jìn)行扭剪。在扭剪前，應(yīng)讀取初始讀數(shù)或?qū)x器調(diào)零。④測(cè)試開(kāi)始。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手搖柄，搖柄每轉(zhuǎn)一圈，十字板頭旋轉(zhuǎn)一度。每10s使搖柄轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈測(cè)記應(yīng)變讀數(shù)一次。當(dāng)讀數(shù)出現(xiàn)峰值或穩(wěn)定值后，再繼續(xù)測(cè)記1min0GB50021-94規(guī)范規(guī)定，十字板頭插入預(yù)定深度后須靜置2—5min后才能開(kāi)始扭剪，并應(yīng)在2min內(nèi)測(cè)得峰值強(qiáng)度。⑤松開(kāi)鉆桿夾具，用扳手或管鉗快速將探桿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)6圈，使十字板頭周圍的土充分?jǐn)_動(dòng)后，立即擰緊鉆桿夾具，重復(fù)步驟④，測(cè)記重塑土剪切破壞時(shí)的應(yīng)變儀或測(cè)力儀的讀數(shù)。在松開(kāi)夾具旋轉(zhuǎn)探桿時(shí)，應(yīng)注意不使十字板下沉，必須保持在同一深度進(jìn)行測(cè)試。為防止因十字板頭旋轉(zhuǎn)圈數(shù)太多而扭斷電纜，應(yīng)事先反向旋轉(zhuǎn)板頭數(shù)圈。⑥完成一次試驗(yàn)后，松開(kāi)鉆桿夾具。根據(jù)需要，繼續(xù)將十字板頭壓至下一個(gè)試驗(yàn)深度，重復(fù)③至⑤步驟。試驗(yàn)完畢，逐節(jié)提取鉆桿和十字板頭，清洗干凈，檢查各部件完好程度，拆除壓入主機(jī)。3.測(cè)試資料整理電測(cè)十字板剪切試驗(yàn)中的數(shù)據(jù)可分為二類：第一類是原位剪切所測(cè)的原狀土剪切破壞時(shí)的讀數(shù)Ry和重塑土剪切破壞時(shí)的讀數(shù)Re等；第二類是傳感器率定系數(shù)及十字板頭直徑與高度。據(jù)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按下式計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度及靈敏度：土體原位測(cè)試機(jī)理、方法及其工程應(yīng)用式中：Cu——原狀土抗剪強(qiáng)度（kPa）；Cu′——重塑土抗剪強(qiáng)度（kPa）;k——與十字板頭尺寸有關(guān)的常數(shù)（cm-3）；如D=5cm，則k=0.00218cm-3；α——傳感器率定系數(shù)（N·cm/με）;Ry,Re——分別為原狀土和重塑土剪切破壞時(shí)的讀數(shù)（με）;D,H——分別為十字板頭直徑和高度（cm）。按下式計(jì)算土的靈敏度St：土體原位測(cè)試機(jī)理、方法及其工程應(yīng)用然后，可根據(jù)需要繪制土的抗剪強(qiáng)度隨深度變化曲線和各試驗(yàn)點(diǎn)抗剪強(qiáng)度與轉(zhuǎn)動(dòng)角度的關(guān)系曲線，如圖（6-6）、圖（6—7）所示。圖6—6　抗剪強(qiáng)度與轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線1—原狀土；2—擾動(dòng)土圖6—7　抗剪強(qiáng)度隨深度變化曲線1—原狀土；2—擾動(dòng)土
備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。