十字板剪切試驗(yàn)是一種用十字板測(cè)定飽和軟粘性土不排水抗剪強(qiáng)度和靈敏度的試驗(yàn)，屬于土體原位測(cè)試試驗(yàn)的一種。它是將十字板頭由鉆孔壓入孔底軟土中，以均勻的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)一定的測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)得其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需之力矩，直至土體破壞，從而計(jì)算出土的抗剪強(qiáng)度。由十字板剪力試驗(yàn)測(cè)得之抗剪強(qiáng)度代表孔內(nèi)土體的天然強(qiáng)度（不排水抗剪強(qiáng)度）。

    試驗(yàn)原理與計(jì)算

    原理

    根據(jù)十字板儀的不同，試驗(yàn)可分為普通十字板剪切試驗(yàn)和電測(cè)十字板剪切試驗(yàn)；根據(jù)貫入土體的不同方式，可分為預(yù)鉆孔十字板剪切試驗(yàn)和自鉆孔十字板剪切試驗(yàn)。

    但其原理是，對(duì)土體施加一定扭矩，將土體剪壞，測(cè)定土體因抗剪對(duì)試驗(yàn)儀產(chǎn)生的大扭矩，通過(guò)還算得到土體抗剪強(qiáng)度值。 [1]

    計(jì)算

    試驗(yàn)假設(shè)：

    1、土體是各向同性介質(zhì)。

    2、破壞土體的高度為十字板高度，直徑為十字板頭直徑。

    設(shè)剪切破壞時(shí)所施加的扭矩為M，則它與土體抗剪時(shí)的抵抗力矩相等，即

    式中：

    D為十字板直徑(m );Dl為十字板的軸桿直徑（m），H為十字板高度（m）。

    當(dāng)軸桿直徑Dl足夠小時(shí)，多項(xiàng)式后一項(xiàng)忽略不計(jì)，上述公式簡(jiǎn)化為:

    取Cv=Ch，以Cu（待測(cè)土體抗剪強(qiáng)度）代替兩個(gè)參數(shù)時(shí)，上述公式進(jìn)一步簡(jiǎn)化:

    技術(shù)要求

    1、十字板插入深度不應(yīng)小于鉆孔或套管直徑的3-5倍；孔間距大于0.75-1米。

    2、十字板插入土后應(yīng)停留2-3分鐘，太短或太長(zhǎng)會(huì)使強(qiáng)度減小或增大。

    3、剪切速度一般為1°-2°/10秒，過(guò)快（粘滯性）過(guò)慢（固結(jié)）會(huì)使強(qiáng)度增加。一般3-10分鐘會(huì)出現(xiàn)峰值后應(yīng)繼續(xù)剪切1分鐘。

    4、測(cè)出峰值后應(yīng)快速轉(zhuǎn)動(dòng)6周，測(cè)重塑土的不排水抗剪強(qiáng)度。

    使用方法

    1、根據(jù)地質(zhì)勘探的布點(diǎn)要求，選取好位置，先在觸探試驗(yàn)點(diǎn)兩旁的地上擰兩個(gè)地錨，擰前用鐵鍬在錨地點(diǎn)挖一個(gè)V型坑，坑深25-30cm,然后將地錨豎在V型槽內(nèi)以緩慢的速度擰下，擰錨時(shí)用地錨壓鐵套在地錨桿上，將兩根加力桿分別插在地錨壓鐵兩邊，兩人或多人以推磨狀地錨緩慢旋轉(zhuǎn)擰下，兩根地錨相距約0.8m，然后將地面鏟平，鋪上兩塊木墊板。

    2、與底架槽鋼，用3個(gè)M8螺釘連接好后，安放在墊木板上，使兩根已下好的錨位于支架兩邊，兩根槽鋼的中部，再將地錨壓鐵套在錨桿上，使底架槽鋼與壓鐵相互連接，插好地錨銷(xiāo)釘，將3螺絲釘旋在地錨壓鐵的螺孔中，矩形旋入使其頂緊底架槽鋼，施壓時(shí)注意貫入支架bixu與地面垂直，若不垂直可將一邊螺釘繼續(xù)旋入以達(dá)到垂直的目的，如貫入支架與地面傾斜，螺釘壓緊已無(wú)法調(diào)整，可以松開(kāi)螺釘，抽動(dòng)一邊墊板（高的一端）使墊板下土向兩邊推去減少其高度，以保證支架垂直地面。

    3、把帶有一端電纜線的探頭與已穿好探桿的電纜線相連接，用滌綸絕緣膠帶紙纏封插頭處，以防進(jìn)水受潮和增加插座的抗拉力。將diyi根探桿連接，連接時(shí)一手握著探頭，一手握著每節(jié)探桿，探頭不動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)探桿，使其連接。切勿轉(zhuǎn)動(dòng)探頭，以免電纜線斷裂。

    4、將帶有探頭已穿好的電纜的探桿，放在觸探機(jī)一側(cè)，取出帶有探頭的探桿，將探桿從上面板上對(duì)峙下面板的圓孔中穿過(guò)，使探頭桿在下面板的圓孔對(duì)好，將探桿用探桿接頭依次連接。

    5、將靜力觸探測(cè)力儀放在探桿旁邊，電纜線的另一端與靜力觸探測(cè)量?jī)x接好。儀表的接線盒調(diào)整，見(jiàn)靜力觸探測(cè)量?jī)x使用說(shuō)明書(shū)。儀表調(diào)整時(shí)需將探頭垂直空避免陽(yáng)光直射，將U型卡塊卡在探桿街頭上，將山形壓板放在U型卡塊的下面，使其兩邊槽卡主鏈條，重?fù)艨ㄖ魈綏U，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把使山形壓板卡住的兩根鏈條上的加長(zhǎng)銷(xiāo)由下向上運(yùn)動(dòng)，直至加長(zhǎng)銷(xiāo)帶動(dòng)山形板及探桿抬起，懸空垂直地面，讀取初讀數(shù)。

    6、儀表調(diào)整完畢準(zhǔn)備工作就緒，就開(kāi)始工作?？捎?人操作，分工是兩人專(zhuān)管搖把，以均勻的速度將探桿壓下，一人放取探桿接頭上的U型卡塊和山形板兼顧接探桿，一人記錄測(cè)量?jī)x表讀數(shù)。工作時(shí)將U型卡塊卡在探桿上，再將山形板放置在U型卡塊上，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，使加長(zhǎng)銷(xiāo)壓住山形板，當(dāng)加長(zhǎng)銷(xiāo)壓住山形板工作時(shí)，使探桿以每分鐘0.8-1.2m的速度向下貫入。

    7、將立柱上自行劃上10cm一檔的標(biāo)尺，觀察山形板下壓移動(dòng)的位置，記錄人員每10cm記一儀表數(shù)。

    8、當(dāng)一節(jié)探桿壓入底部時(shí)，山形板與U型卡塊接近下面板（探桿向下貫入時(shí)另一節(jié)探桿可根據(jù)情況在工作中雨向下貫入的探桿連接），這時(shí)停止搖把轉(zhuǎn)動(dòng)，握搖把的手juedui不能一下松開(kāi)，要慢慢反方向轉(zhuǎn)動(dòng)直至鏈條變形引起的彈力消除，否則會(huì)因彈力將搖把猛然彈回而傷人。將山形板和U型卡塊取出，放在上面接頭上，重復(fù)上述過(guò)程中，是探桿不斷壓入土中，直至貫入到預(yù)定觸探深度阻力儀表的極限，貫入即告結(jié)束。

    9、在探頭貫入過(guò)程中，若因貫入阻力太大而將地錨稍稍拔起、機(jī)架上臺(tái)，應(yīng)停止貫入，是機(jī)架下落，將地錨壓鐵上蝴蝶螺釘旋一旋，使之再次壓住低價(jià)鋼槽。下錨時(shí)先要根據(jù)表土的松軟情況，選用合適的地錨葉片，換葉片時(shí)只需將錨桿前的錨錐頭擰下，卸下葉片換上所需葉片，將錨錐頭重新擰緊。

    10、為了消除因溫度變化對(duì)初讀數(shù)的影響，在初貫入的3-5cm內(nèi)每貫入1cm須將探桿往上稍提一下，在探頭不受力的情況下，記取初讀數(shù)。其操作方法是停止轉(zhuǎn)動(dòng)搖把將山形壓板到U型卡塊下面反轉(zhuǎn)搖把，將探桿往上稍提一下，記取讀數(shù)。

    11、貫入結(jié)束后即可將探桿拔起，拔起時(shí)將山形板放在U型卡塊下面，反轉(zhuǎn)搖把，是探桿拔起。當(dāng)拔過(guò)幾根后，搖把搖起來(lái)覺(jué)得輕松時(shí)，可將搖把查到齒輪軸的軸頭上，這樣拔桿速度可提高4倍。

    12、探桿全部拔起，搬開(kāi)觸探機(jī)架擰出地錨，一次實(shí)驗(yàn)便告結(jié)束.

    注意事項(xiàng)

    1、十字板的規(guī)格：形狀宜為矩形，板高/板寬=2，板厚2mm~3mm，刃角60°，面積比=13%-14%（板越小對(duì)土體擾動(dòng)越小，測(cè)量值越好）。對(duì)于鉆孔十字板剪切試驗(yàn)，十字板插入孔底以下的深度應(yīng)大于5倍鉆孔徑，以保證十字板能在不擾動(dòng)土中進(jìn)行剪切試驗(yàn)

    2、由于圓柱側(cè)面和頂面達(dá)到剪切破壞不是同時(shí)的，因此強(qiáng)度并不是真正的峰值，是一種平均抗剪強(qiáng)度。

    3、十字板插入土中與開(kāi)始扭剪的間歇時(shí)間應(yīng)小于5min。因?yàn)椴迦霑r(shí)產(chǎn)生的超孔隙水壓力的消散，會(huì)使側(cè)向有效應(yīng)力增長(zhǎng)。拖斯坦桑(Torstensson(1977))發(fā)現(xiàn)間歇時(shí)間為1h和7d的，試驗(yàn)所得不排水抗剪強(qiáng)度比間歇時(shí)間為5min的，約分別增長(zhǎng)9%和19%。

    4、扭剪速率也應(yīng)很好控制。剪切速率過(guò)慢，由于排水導(dǎo)致強(qiáng)大增長(zhǎng)。剪切速率過(guò)快，對(duì)飽和軟粘性土由于粘滯效應(yīng)也使強(qiáng)度增長(zhǎng)。一般應(yīng)控制扭剪速率為1。～2。/10s，并以此作為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)速率，以便能在不排水條件下進(jìn)行剪切試驗(yàn)。測(cè)記每扭轉(zhuǎn)1。的扭矩，當(dāng)扭矩出現(xiàn)峰值或穩(wěn)定值后，要繼續(xù)測(cè)讀1min，以便確認(rèn)峰值或穩(wěn)定扭矩。