十字板剪切試驗是一種用十字板測定飽和軟粘性土不排水抗剪強度和靈敏度的試驗，屬于土體原位測試試驗的一種。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，通過一定的測量系統(tǒng)，測得其轉(zhuǎn)動時所需之力矩，直至土體破壞，從而計算出土的抗剪強度。由十字板剪力試驗測得之抗剪強度代表孔內(nèi)土體的天然強度（不排水抗剪強度）。

    試驗原理與計算

    原理

    根據(jù)十字板儀的不同，試驗可分為普通十字板剪切試驗和電測十字板剪切試驗；根據(jù)貫入土體的不同方式，可分為預鉆孔十字板剪切試驗和自鉆孔十字板剪切試驗。

    但其原理是，對土體施加一定扭矩，將土體剪壞，測定土體因抗剪對試驗儀產(chǎn)生的大扭矩，通過還算得到土體抗剪強度值。 [1]

    計算

    試驗假設：

    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。

    設剪切破壞時所施加的扭矩為M，則它與土體抗剪時的抵抗力矩相等，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）。

    當軸桿直徑Dl足夠小時，多項式后一項忽略不計，上述公式簡化為:

    取Cv=Ch，以Cu（待測土體抗剪強度）代替兩個參數(shù)時，上述公式進一步簡化:

    技術(shù)要求

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

    2、十字板插入土后應停留2-3分鐘，太短或太長會使強度減小或增大。

    3、剪切速度一般為1°-2°/10秒，過快（粘滯性）過慢（固結(jié)）會使強度增加。一般3-10分鐘會出現(xiàn)峰值后應繼續(xù)剪切1分鐘。

    4、測出峰值后應快速轉(zhuǎn)動6周，測重塑土的不排水抗剪強度。

    使用方法

    1、根據(jù)地質(zhì)勘探的布點要求，選取好位置，先在觸探試驗點兩旁的地上擰兩個地錨，擰前用鐵鍬在錨地點挖一個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)旋入以達到垂直的目的，如貫入支架與地面傾斜，螺釘壓緊已無法調(diào)整，可以松開螺釘，抽動一邊墊板（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，以防進水受潮和增加插座的抗拉力。將diyi根探桿連接，連接時一手握著探頭，一手握著每節(jié)探桿，探頭不動，轉(zhuǎn)動探桿，使其連接。切勿轉(zhuǎn)動探頭，以免電纜線斷裂。

    4、將帶有探頭已穿好的電纜的探桿，放在觸探機一側(cè)，取出帶有探頭的探桿，將探桿從上面板上對峙下面板的圓孔中穿過，使探頭桿在下面板的圓孔對好，將探桿用探桿接頭依次連接。

    5、將靜力觸探測力儀放在探桿旁邊，電纜線的另一端與靜力觸探測量儀接好。儀表的接線盒調(diào)整，見靜力觸探測量儀使用說明書。儀表調(diào)整時需將探頭垂直空避免陽光直射，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，重擊卡主探桿，轉(zhuǎn)動搖把使山形壓板卡住的兩根鏈條上的加長銷由下向上運動，直至加長銷帶動山形板及探桿抬起，懸空垂直地面，讀取初讀數(shù)。

    6、儀表調(diào)整完畢準備工作就緒，就開始工作。可由4人操作，分工是兩人專管搖把，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，一人記錄測量儀表讀數(shù)。工作時將U型卡塊卡在探桿上，再將山形板放置在U型卡塊上，轉(zhuǎn)動搖把，使加長銷壓住山形板，當加長銷壓住山形板工作時，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一檔的標尺，觀察山形板下壓移動的位置，記錄人員每10cm記一儀表數(shù)。

    8、當一節(jié)探桿壓入底部時，山形板與U型卡塊接近下面板（探桿向下貫入時另一節(jié)探桿可根據(jù)情況在工作中雨向下貫入的探桿連接），這時停止搖把轉(zhuǎn)動，握搖把的手juedui不能一下松開，要慢慢反方向轉(zhuǎn)動直至鏈條變形引起的彈力消除，否則會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，重復上述過程中，是探桿不斷壓入土中，直至貫入到預定觸探深度阻力儀表的極限，貫入即告結(jié)束。

    9、在探頭貫入過程中，若因貫入阻力太大而將地錨稍稍拔起、機架上臺，應停止貫入，是機架下落，將地錨壓鐵上蝴蝶螺釘旋一旋，使之再次壓住低價鋼槽。下錨時先要根據(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，拔起時將山形板放在U型卡塊下面，反轉(zhuǎn)搖把，是探桿拔起。當拔過幾根后，搖把搖起來覺得輕松時，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，搬開觸探機架擰出地錨，一次實驗便告結(jié)束.

    注意事項

    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%（板越小對土體擾動越小，測量值越好）。對于鉆孔十字板剪切試驗，十字板插入孔底以下的深度應大于5倍鉆孔徑，以保證十字板能在不擾動土中進行剪切試驗

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

    3、十字板插入土中與開始扭剪的間歇時間應小于5min。因為插入時產(chǎn)生的超孔隙水壓力的消散，會使側(cè)向有效應力增長。拖斯坦桑(Torstensson(1977))發(fā)現(xiàn)間歇時間為1h和7d的，試驗所得不排水抗剪強度比間歇時間為5min的，約分別增長9%和19%。

    4、扭剪速率也應很好控制。剪切速率過慢，由于排水導致強大增長。剪切速率過快，對飽和軟粘性土由于粘滯效應也使強度增長。一般應控制扭剪速率為1?！?。/10s，并以此作為統(tǒng)一的標準速率，以便能在不排水條件下進行剪切試驗。測記每扭轉(zhuǎn)1。的扭矩，當扭矩出現(xiàn)峰值或穩(wěn)定值后，要繼續(xù)測讀1min，以便確認峰值或穩(wěn)定扭矩。