现场十字板剪切试验大体上是在原位应力下进行的,通常采用的仪器是高宽比为2∶1的十字板剪切仪。该试验主要根据力矩平衡原理,推算剪破面上土的抗剪强度。
在推算中一般假定:
(1)剪破面为一圆柱面,圆柱的直径和高度等于十字板的宽度和高度:
(2)圆柱侧面和上、下端面上的抗剪强度均相等。
采用的强度计算公式为:
式中:Mmax—施加的最大扭力矩,kN·m;
D,H—十字板的宽度和高度,m。
同时可以算得,剪切试验中十字板竖直面上的强度占6/7,两个端面上的强度仅占1/7。因此,对于均质土,十字板试验测得的强度主要反映竖直面上的强度。由于饱和粘土在不固结不排水剪中φu等于零,故τf就等于cu。
3 无测限抗压强度试验
无测限抗压强度试验是三轴压缩试验的一种特例,和三轴不固结不排水剪试验本质上并无差别,只是后者在试验中试样受橡皮膜的约束而有较高的强度。已测到的强度差异可高达6kPa,这对极软的粘土而言是可观的。
在试验中,保持无侧限压力仪的径向压力σ3为零。因而,最大主应力σ1就等于轴向压力q。剪破时的轴向压力以qu表示,称为无侧限抗压强度。显然,由这种试验只能求得一个通过坐标原点的极限应力圆,得不到强度包线。然而,由上面的分析可以知道,在饱和粘土的不固结不排水剪试验中,强度包线为一水平线,即φu=0(φu表示不固结不排水剪试验测得的内摩擦角)。于是,就可根据无侧限抗压强度试验测得的抗压强度,推求饱和土的不固结不排水剪粘聚力cu(通常简称不排水强度),即
一般情况下,加工硬化性土σ—ε关系曲线会出现峰值,此时取峰值作为无侧限抗压强度;对于加工软化性土σ—ε关系曲线不会出现峰值,可取应变为20%的σ值作为无侧限抗压强度。