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土体抗剪强度试验值确定的基本原理和理论依据是相同的,其结果的可利用性关键在于试验方法的选取。一般土体抗剪强度的测定主要有直接剪切试验、原位直剪试验。直接剪切试验是测定土的抗剪强度的一种常用方法。通常采用4个试样,分别在不同的垂直压力下,施加水平剪切力进行剪切,求得破坏时的剪应力。然后根据库伦定律确定土的抗剪强度参数:内摩擦力和粘聚力。
直接剪切试验有快剪、固结快剪、慢剪等三种方法。不论是三轴剪切还是常规直剪试验,均要求在现场采集原状土样,然后在不同的压力、排水条件及环境下进行试验,以确定土体的、值。室内直剪试验人为控制剪切面,且排水条件也难以控制,使得应力状态与土体天然状况有较大出入,且由于试样要求较多,难以保证土样状态的一致和均匀。上述方法还存在着局部地段取土,土样受剪面过小,结果“以点带面”的弱点。
原位直剪试验由于测试在现场进行,不存在运输的轻微扰动,也不会发生含水量的变化,能最大限度地保持土体结构的天然状态,保证了土体的应力状态不改变,且其应力路径也可根据工程实际情况确定,因而较室内试验更能符合天然状态。另外它还能够沿着滑动方向施加水平推力,并可把剪切面直接固定在滑面上剪切,剪切面积较大,具有代表性,所以原位剪切试验能真实反映出土的实际抗剪强度。
由于原位直剪试验一般通过挖竖井的方式进行测量,试验环境很差,同时,人为读数的误差是测量误差的一个很大来源,系统测量误差很大程度取决于试验者的操作水平和试验技能。
为了改善原位试验的试验环境,减少人为误差,同时也为了将室内直剪试验和原位直剪试验通过同一种试验装置结合起来,特别是开发出满足现场试验要求的试验设备,将单片机技术引入到了测控系统中组成了一套多功能的智能直剪试验系统。应用单片机的自动采集、自动控制功能实现垂直负荷的自动加载、自动控制和对试验数据自动采集、处理。对于水平负荷,利用单片机按照给定的程序控制水平驱动电动机带动液压泵实现自动加载和自动存储记录;对于垂直荷载,利用单片机实时巡检能力,结合电磁继电器和电动机驱动的液压泵,可以方便地实现垂直荷载的加力和稳压控制。该设备通过不同的程序控制,能够灵活的改变试验的一些试验参数设置,从而方便快捷的完成我们所需要的试验。