10.6.1 十字板剪切試驗(yàn)可用于測定飽和軟黏性土(φ≈0)的不排水抗剪強(qiáng)度和靈敏度。
10.6.2 十字板剪切試驗(yàn)點(diǎn)的布置，對均質(zhì)土豎向間距可為1m，對非均質(zhì)或夾薄層粉細(xì)砂的軟黏性土，宜先作靜力觸探，結(jié)合土層變化，選擇軟黏土進(jìn)行試驗(yàn)。
10.6.3 十字板剪切試驗(yàn)的主要技術(shù)要求應(yīng)符合下列規(guī)定：
1. 十字板板頭形狀宜為矩形，徑高比1：2，板厚宜為2～3mm；
2. 十字板頭插入鉆孔底的深度不應(yīng)小于鉆孔或套管直徑的3～5倍；
3. 十字板插入至試驗(yàn)深度后，至少應(yīng)靜止2～3min，方可開始試驗(yàn)；
4. 扭轉(zhuǎn)剪切速率宜采用(1°—2°)／10s，并應(yīng)在測得峰值強(qiáng)度后繼續(xù)測記1min；
5. 在峰值強(qiáng)度或穩(wěn)定值測試完后，順扭轉(zhuǎn)方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)6圈后，測定重塑土的不排水抗剪強(qiáng)度；
6. 對開口鋼環(huán)十字板剪切儀，應(yīng)修正軸桿與土間的摩阻力的影響。
10.6.4 十字板剪切試驗(yàn)成果分析應(yīng)包括下列內(nèi)容：
1. 計(jì)算各試驗(yàn)點(diǎn)土的不排水抗剪峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、重塑土強(qiáng)度和靈敏度；
2. 繪制單孔十字板剪切試驗(yàn)土的不排水抗剪峰值強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度、重塑土強(qiáng)度和靈敏度隨深度的變化曲線，需要時(shí)繪制抗剪強(qiáng)度與扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系曲線；
3. 根據(jù)土層條件和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，對實(shí)測的十字板不排水抗剪強(qiáng)度進(jìn)行修正。
10.6.5 十字板剪切試驗(yàn)成果可按地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，確定地基承載力、單樁承載力，計(jì)算邊坡穩(wěn)定，判定軟黏性土的固結(jié)歷史。
條文說明
10.6 十字板剪切試驗(yàn)
10.6.1 十字板剪切試驗(yàn)(VST)(vane shear test)是用插入土中的標(biāo)準(zhǔn)十字板探頭，以一定速率扭轉(zhuǎn)，量測土破壞時(shí)的抵抗力矩，測定土的不排水抗剪強(qiáng)度。
十字板剪切試驗(yàn)的適用范圍，大部分國家規(guī)定限于飽和軟黏性土(φ≈0)，我國的工程經(jīng)驗(yàn)也限于飽和軟黏性土，對于其他的土，十字板剪切試驗(yàn)會(huì)有相當(dāng)大的誤差。
10.6.2 試驗(yàn)點(diǎn)豎向間隔規(guī)定為1m，以便均勻地繪制不排水抗剪強(qiáng)度一深度變化曲線；當(dāng)土層隨深度的變化復(fù)雜時(shí)，可根據(jù)靜力觸探成果和工程實(shí)際需要，選擇有代表性的點(diǎn)布置試驗(yàn)點(diǎn)，不一定均勻間隔布置試驗(yàn)點(diǎn)，遇到變層，要增加測點(diǎn)。
10.6.3 十字板剪切試驗(yàn)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作如下說明：
1. 十字板頭形狀國外有矩形、菱形、半圓形等，但國內(nèi)均采用矩形，故本規(guī)范只列矩形。當(dāng)需要測定不排水抗剪強(qiáng)度的各向異性變化時(shí)，可以考慮采用不同菱角的菱形板頭，也可以采用不同徑高比板頭進(jìn)行分析。矩形十字板頭的徑高比1：2為通用標(biāo)準(zhǔn)。十字板頭面積比，直接影響插入板頭時(shí)對土的擠壓擾動(dòng)，一般要求面積比小于15％；十字板頭直徑為50mm和75mm，翼板厚度分別為2mm和3mm，相應(yīng)的面積比為13％～14％。
2. 十字板頭插入孔底的深度影響測試成果，美國規(guī)定為5b(b為鉆孔直徑)，前蘇聯(lián)規(guī)定為0.3～0.5m，原聯(lián)邦德國規(guī)定為0.3m，我國規(guī)定為(3～5)b。
3. 剪切速率的規(guī)定，應(yīng)考慮能滿足在基本不排水條件下進(jìn)行剪切；Skempton認(rèn)為用0.1°／s的剪切速率得到的cu誤差最?。粚?shí)際上對不同滲透性的土，規(guī)定相應(yīng)的不排水條件的剪切速率是合理的；目前各國規(guī)程規(guī)定的剪切速率在0.1°／s～0.5°／s，如美國0.1°／s，英國0.1°／s～0.2°／s，前蘇聯(lián)0.2°／s～0.3°／s，原聯(lián)邦德國0.5°／s。
4. 機(jī)械式十字板剪切儀由于軸桿與土層間存在摩阻力，因此應(yīng)進(jìn)行軸桿校正。由于原狀土與重塑土的摩阻力是不同的，為了使軸桿與土間的摩阻力減到最低值，使進(jìn)行原狀土和擾動(dòng)土不排水抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)有同樣的摩阻力值，在進(jìn)行十字板試驗(yàn)前，應(yīng)將軸桿先快速旋轉(zhuǎn)十余圈。
由于電測式十字板直接測定的是施加于板頭的扭矩，故不需進(jìn)行軸桿摩擦的校正。
5. 國外十字板剪切試驗(yàn)規(guī)程對精度的規(guī)定，美國為1.3kPa，英國1kPa，前蘇聯(lián)1～2kPa，原聯(lián)邦德國2kPa，參照這些標(biāo)準(zhǔn)，以1～2kPa為宜。
10.6.4 十字板剪切試驗(yàn)的成果分析應(yīng)用作如下說明：
1. 實(shí)踐證明，正常固結(jié)的飽和軟黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度是隨深度增加的；室內(nèi)抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)成果，由于取樣擾動(dòng)等因素，往往不能很好反映這一變化規(guī)律；利用十字板剪切試驗(yàn)，可以較好地反映不排水抗剪強(qiáng)度隨深度的變化。
2. 根據(jù)原狀土與重塑土不排水抗剪強(qiáng)度的比值可計(jì)算靈敏度，可評價(jià)軟黏土的觸變性。
3. 繪制抗剪強(qiáng)度與扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線，可了解土體受剪時(shí)的剪切破壞過程，確定軟土的不排水抗剪強(qiáng)度峰值、殘余值及剪切模量(不排水)。目前十字板頭扭轉(zhuǎn)角的測定還存在困難，有待研究。
4. 十字板剪切試驗(yàn)所測得的不排水抗剪強(qiáng)度峰值，一般認(rèn)為是偏高的，土的長期強(qiáng)度只有峰值強(qiáng)度的60％～70％。因此在工程中，需根據(jù)土質(zhì)條件和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)對十字板測定的值作必要的修正，以供設(shè)計(jì)采用。
Daccal等建議用塑性指數(shù)確定修正系數(shù)μ(如圖10.1)。圖中曲線2適用于液性指數(shù)大于1.1的土，曲線1適用于其他軟黏土。
圖10.1 修正系數(shù)μ
10.6.5 十字板不排水抗剪強(qiáng)度，主要用于可假設(shè)φ≈0，按總應(yīng)力法分析的各類土工問題中：
1. 計(jì)算地基承載力
按中國建筑科學(xué)研究院、華東電力設(shè)計(jì)院的經(jīng)驗(yàn)，地基容許承載力可按式(10.7)估算：
4. 通過加固前后土的強(qiáng)度變化，可以檢驗(yàn)地基的加固效果；
5. 根據(jù)cu—h曲線，判定軟土的固結(jié)歷史：若cu—h曲線大致呈一通過地面原點(diǎn)的直線，可判定為正常固結(jié)土；若cu—h直線不通過原點(diǎn)，而與縱坐標(biāo)的向上延長軸線相交，則可判定為超固結(jié)土。
鋼結(jié)構(gòu)防火涂料 GB149
