蘇州拓測(cè)儀器便攜式十字板剪切儀說(shuō)明書

十字板剪切儀（便攜式）（英文名：Vane Shear Tester（Portable），簡(jiǎn)稱 VST）是一種在工程現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)試粘土不排水抗剪強(qiáng)度的土工原位測(cè)試儀器。本套儀器大測(cè)試深度可達(dá) 3m，量程 0～260kPa，精度優(yōu)于 10%。

1、儀器組成

整套儀器包括 1 只扭力計(jì)、6 根延長(zhǎng)桿、4 只不同尺寸的十字板頭（其中一只板頭為選購(gòu)件）、1 只板頭桿和 3 只輔助扳手。

（1） 扭力計(jì)：扭力計(jì)是土體抗剪強(qiáng)度測(cè)量裝置，主要利用計(jì)量彈簧的扭轉(zhuǎn)變形來(lái)測(cè)量十字板頭在土體中剪切扭轉(zhuǎn)時(shí)的抵抗力矩，從而獲得被測(cè)土體的抗剪強(qiáng)度。

延長(zhǎng)桿：延長(zhǎng)桿用于連接十字板頭和扭力計(jì)，延長(zhǎng)桿共有 6 根，直徑Φ10mm， 長(zhǎng)度 50cm，6 根延長(zhǎng)桿首尾相連后的大長(zhǎng)度可達(dá) 3m。可根據(jù)測(cè)試需要連接延長(zhǎng)桿，以達(dá)到目標(biāo)測(cè)量深度。對(duì)于較大深度測(cè)試應(yīng)逐根增接延長(zhǎng)桿。

十字板板頭：十字板板頭是對(duì)待測(cè)土體施加剪切力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)器件，共有 4 種

尺寸，以適應(yīng)對(duì)不同強(qiáng)度土體的測(cè)試。如表 1 所示。

+表 1 板頭參數(shù)

注釋（1）A 板頭為標(biāo)準(zhǔn)板頭。

（2） 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)板頭（A 板頭）而言，刻度圈，示數(shù)分有 0～130 刻度，刻度單位為kPa，刻度每大格內(nèi)分有 5 小格,即小分度 2 。

（3） 采用不同型號(hào)的十字板板頭進(jìn)行測(cè)量時(shí)，儀器讀數(shù)是由刻度圈示數(shù)乘以對(duì)應(yīng)的板頭系數(shù)，才得到實(shí)際的剪切強(qiáng)度值。

例如：采用 A 板頭，測(cè)得讀數(shù)為 50，則對(duì)應(yīng)為 50*1=50kPa 采用 B 板頭，測(cè)得讀數(shù)為 50，則對(duì)應(yīng)為 50*2=100kPa

采用 C 板頭，測(cè)得讀數(shù)為 50，則對(duì)應(yīng)為 50*0.5=25kPa

采用 D 板頭，測(cè)得讀數(shù)為 50，則對(duì)應(yīng)為 50*0.0625=3.125kPa

板頭桿：板頭桿用于對(duì)待測(cè)土體進(jìn)行預(yù)壓成孔，可用于對(duì)板頭的軸桿、延長(zhǎng)桿與土體之間的摩擦力進(jìn)行補(bǔ)償。其外形與板頭的軸桿*相同。也可在預(yù)壓成孔后，做修正性的扭剪測(cè)試，測(cè)試結(jié)果用以修正其他板頭的測(cè)試結(jié)果，從而減小或消除土體與桿的摩擦力對(duì)抗剪強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的影響。

2、測(cè)量操作步驟

（1） 先憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)待測(cè)土體的強(qiáng)度，選擇適用的十字板頭，將其與延長(zhǎng)桿、扭力計(jì)通過(guò)螺紋旋緊聯(lián)接，此時(shí)需使用輔助扳手；~注：螺紋對(duì)接器件時(shí)，務(wù)必使用輔助扳手， 切不可用扭力計(jì)直接旋接。

手持操作，將十字板頭豎直緩慢壓入待測(cè)土體的深度；~注：十字板頭在壓入土體過(guò)程中要避免其在土體中的扭轉(zhuǎn)動(dòng)作；如需輕敲鏈接桿不可直接敲擊扭力計(jì)， 防止損壞扭力計(jì)。

手動(dòng)將扭力計(jì)的刻度圈撥回至 0 位（扭力計(jì)上針對(duì)齊刻度圈的 0 刻度線）。勻速緩慢地，順時(shí)針?lè)较蚺まD(zhuǎn)扭力計(jì)的把手（僅僅握住把手，不可把握其他部位），扭力計(jì)的上下兩部分則產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，扭力計(jì)上針始終對(duì)齊著刻度圈的 0 位，并推動(dòng)刻度圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

繼續(xù)扭轉(zhuǎn)扭力計(jì)的手柄，直到土體被剪切破壞，停止扭轉(zhuǎn)扭力計(jì)，握住把手保持不動(dòng)，手上會(huì)感覺仍有扭轉(zhuǎn)回彈力。此時(shí)刻度圈不再被扭力計(jì)上針推著順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)而是保持不動(dòng)，因土體被剪破，此時(shí)的計(jì)量彈簧扭力會(huì)小于峰值扭力（扭轉(zhuǎn)剪切土體過(guò)程中的計(jì)量彈簧的扭力峰值），扭力計(jì)上針會(huì)相對(duì)于刻度圈 0 位逆時(shí)針離開一點(diǎn)距離（或許不明顯）。

用手握住扭力計(jì)，跟隨緩慢釋放扭力，讓扭力計(jì)在彈簧的彈性恢復(fù)力作用下緩慢的回位（扭力計(jì)上針相對(duì)于刻度圈 0 位逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)）。此時(shí)刻度圈示數(shù)會(huì)慢慢增大，直到內(nèi)部計(jì)量彈簧*恢復(fù)原態(tài)，即手上感覺的扭轉(zhuǎn)回彈力*消失。~注：切記不可讓扭力計(jì)在彈簧回彈力作用下自由的快速回位，這樣可能會(huì)撥動(dòng)刻度圈造成讀數(shù)錯(cuò)誤，也可能因此損壞扭力計(jì)。*回位后，此時(shí)上針指示著刻度圈上的某一刻度。

（7） 此時(shí)，讀取刻度圈的示數(shù)并記錄；~注：在扭剪測(cè)試過(guò)程中或讀數(shù)前，禁止接觸刻度圈或阻礙刻度圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，或任何人為撥動(dòng)刻度圈的操作。

（8） 在讀取刻度圈示數(shù)的同時(shí)，需先記錄測(cè)試孔號(hào)、測(cè)試深度等其他信息。

（9） 讀數(shù)并記錄后，可從土體中提出整體儀器，并用手將刻度圈逆時(shí)針撥回零位。

（10） 根據(jù)下一次測(cè)試深度的需要，增加延長(zhǎng)桿，并將十字板頭再次壓入土體至預(yù)測(cè)深度。

（11） 重復(fù)以上（3）～（10）步驟，直到該孔位所有深度測(cè)試完畢。

（12） 測(cè)試完畢后，將整體儀器從土體中取出。~注：在較軟的粘土中，可以利用扭力計(jì)直接將十字板頭從被測(cè)土體中取出；而在較硬的粘土中則需要借助其它的輔助設(shè)備，過(guò)大的起拔力可能對(duì)扭力計(jì)造成損壞。為避免損壞扭力計(jì)，可先用輔助扳手拆下扭力計(jì)后，再?gòu)耐馏w中取出桿與板頭。

（13） 將全部使用過(guò)的器件用抹布等擦拭干凈后，整理放回設(shè)備箱。

3、重塑土剪切強(qiáng)度測(cè)量

為測(cè)得重塑土的剪切強(qiáng)度，可在上文步驟（9）之后將十字板頭快速旋轉(zhuǎn)若干圈（一般在 25 圈以上），按照前述步驟（3）～（9）的過(guò)程對(duì)重塑土進(jìn)行多次（一般在 2次以上）測(cè)試，可測(cè)得重塑土的剪切強(qiáng)度。~注:在十字板頭多次扭轉(zhuǎn)過(guò)程中，需盡量保持板頭在土體中的深度不變。

當(dāng)對(duì)較深的土體測(cè)試中，應(yīng)在將一根延長(zhǎng)桿阿壓入土體之后再逐根增接延長(zhǎng)桿， 而不可在全部延長(zhǎng)桿聯(lián)接好后欲想一次性壓入土體，鑒于細(xì)長(zhǎng)的延長(zhǎng)桿在下端受力時(shí)極易因彎曲而折斷。

為獲得硬質(zhì)地層的測(cè)試結(jié)果，應(yīng)該在十字板測(cè)試讀數(shù)中減去摩擦測(cè)試的結(jié)果。摩擦測(cè)試應(yīng)在十字板剪切測(cè)試前，用板頭桿替換十字板頭預(yù)壓成孔至預(yù)定深度， 扭轉(zhuǎn)測(cè)試后刻度圈的示數(shù)即為摩擦測(cè)試結(jié)果。

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