CN104535488A - 原位测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的装置及测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种原位测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的装置及测定方法。带有圆锥状探头一的钻杆压入土层一定深度后停止，旋转探头，测最大扭力矩T₀；带有扇状锥形板探头二替换探头一，在同一位置或稍有偏离，将其压入土层同一深度后，同时加载垂直荷载和扭力矩，剪切破坏土体，测垂直荷载W和土体抵抗扭矩的最大扭力矩T_N，剪切力T＝T_N-T₀；然后由公式与确定(τ、σ_n)的值，由库伦公式或经验式法求取土体的粘聚力c和内摩擦角所述钻杆上端垂直连接把手，下端螺纹连接探头。该方法简单可行，可单人操作；装置体积小携带方便，应用前景广泛。

Description

原位测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的装置及测定方法

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体涉及一种原位测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的装置及测定方法。

背景技术

本发明所述的稍微坚硬土层是指：用轻型圆锥动力触探试验对土层性质进行检测，其锤击数N₁₀值为5～25之间的土层(轻型圆锥动力触探试验是以10Kg的锤，打入土层30cm的深度的锤击数为标准)。

稍微坚硬的非饱和粘性土地基或边坡土层皆为自然界中广泛存在、常见的土层，在岩土工程中，评价其土体的承载力或抵抗滑坡能力，需要求抗剪强度(包括土的粘聚力和内摩擦角)。适合原位的贯入实验(如圆锥动力触探试验、静力触探试验)或载荷实验只可以取得土的垂直应力强度数据，无法求得土体的抗剪强度；矩形十字板剪切试验是快速测定土层抗剪强度的一种简易而可靠的原位测试方法，但只适用于沿海饱和软土地区粘土层，并且只能测定土体的粘聚力c值，无法测定土体内摩擦角值，适用范围有限。目前国内常用的获得稍微坚硬的非饱和粘性土地基土层的粘聚力和内摩擦角的方法是：现场取数个未被扰动的样品，在实验室中进行室内三轴压缩试验或单剪试验；这些方法皆为实验室法，费时费力，并且破坏了土体的天然状态，结果并不能准确反映地基土内部的真实情况。因此，目前国内没有合适的岩土工程勘探设备，可以现场快速方便取得自然界常见稍微坚硬的非饱和粘性土地基土的c、等抗剪强度数据。找到一种简便可靠原位测定稍微坚硬非饱和粘性土层的抗剪强度的新仪器是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的是：提供一种原位测定常见稍微坚硬的非饱和粘性土地基与边坡土的粘聚力c及内摩擦角的方法，可以原位快速简便测定土层的粘聚力和内摩擦角抗剪强度数据，操作简单，单人即可进行试验操作。

本发明的另一个目的是：提供一种原位测定常见稍微坚硬的非饱和粘性土地基与边坡土的粘聚力及内摩擦角的试验装置，该装置体积小、重量轻、可拆卸、携带方便。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种原位测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的装置，该装置包括把手、把手中空部位、测力计、扭力计、钻杆、探头一和探头二；所述钻杆上端通过螺纹固定在把手中间，钻杆下端通过螺纹固定连接探头；扭力计与测力计安装在钻杆上部；探头一为圆锥体与截锥体相互匹配连接的组合体，其顶锥角为50～70°；探头二包括圆锥体与截锥体相互匹配连接的组合体和在该圆锥体上呈圆周均布焊接的四枚相同的扇状锥形板，探头二构成的锥体顶角与探头一圆锥体顶角50～70°对应相同。

所述的原位测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的装置，该装置共有10根钻杆，每根钻杆的长度为0.5m。

所述的原位测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的装置，圆锥顶锥角为58～62°。

所述的原位测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的装置，所述圆锥底面直径为15～30cm，所述与圆锥体匹配连接的截锥体高度为0.8～1.5cm。

所述的原位测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的装置，所述探头二上四枚扇状锥形板宽度均为3～5cm，厚度为0.5cm。

所述的原位测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的装置，所述的圆锥状探头一为钢圆锥，探头二的锥形板为钢板。

用上述装置测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的方法，该方法包括以下步骤：

(1)在钻杆下端安装圆锥形探头一，缓慢的将圆锥探头压入土层中，深度至0.5～4m后停止压入，钻杆在不加载垂直荷载的状态下，缓缓的加扭力矩，旋转钻杆，测定出最大力矩为T₀，T₀为钻杆系统与土层之间产生的固有摩擦力，也为初始扭矩；

(2)卸下探头一，装入探头二，在步骤(1)的同一位置或者偏离5～10cm的位置(为了减少土层扰动)，将扇状锥形板探头压入土层中，在压入土层深度与步骤(1)的深度相同时停止压入，同时施加垂直荷载和扭力矩，旋转探头将土体剪切破坏，形成圆锥状破坏面，测定出施加的垂直荷载W、土体抵抗扭矩的最大扭力矩为T_N；

(3)扇状锥形板探头二剪切土体的剪切力矩T＝T_N-T₀。

(4)在同一土层或者边坡重复多次试验，得出多组(W，T_N)值，用公式与确定数组(τ、σ_n)的数值，

式中，H表示：土层剪切圆锥体圆锥的高度；σ_n表示：垂直应力；τ表示：剪切应力；

然后用库伦公式或经验式法求取土体的粘聚力c和内摩擦角

所述测定常见稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的方法，探头二上扇状锥形钢板的形状设计能够满足探头二进入土层实施扭转剪切后，土层剪切体形状与探头一圆锥体形状相似的要求。

不管是圆锥探头一还是扇状锥形板探头二，插入土层中都以倾斜的方式进入，可以降低探头与土层的摩擦阻力，不损伤探头，对土层的扰动较小，也可顺利进入稍微坚硬的土层中。

所述测定常见稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的方法，新锥形十字板剪切试验实行人工操作，一般施加的垂直荷载值为400～600N，垂直荷载W与扭力矩数值的大小由钻杆上部的测力计和扭力计读出。

垂直荷载与扭力矩的施加通过钻杆顶部的把手实施，手握把手，压住把手的同时慢慢转动把手，带动扇状锥形板探头二剪切土层，人工操作可以实现同时加载垂直荷载和扭力矩。探头压入土层的最终深度可以根据钻杆的长度及使用的钻杆根数读出。

所述装置的剪切试验原理如下：

(1)新锥形十字板剪切试验的测定方法与原矩形十字剪切试验测定方法完全不同，同时由于装置主体形状改变，装置的剪切试验原理也完全不一样。把土体看成近似理想的弹塑性体，剪切破坏过程遵守摩尔-库伦强度准则。当锥形板探头进入土层剪切时，剪切体形状为一圆锥体，以下为此装置的参数计算公式推导：

如图4所示，土层剪切圆锥体圆锥的高为：H；

考虑从圆锥尖端开始至高为h处的扇形微小面积；

圆锥尖端角(锥倾斜面轴心所对应的角度)：θ；

圆锥尖端至扇形微小面积的距离为：l；则l＝h/cosθ；

锥状剪断面的微小面积为：

作用在微小面积上的剪断应力记为：τ；

作用在微小面积上的扭矩为：t；

则作用在微小面积上的τ和t的关系为：

另：

则：

对微小面积中的扭矩t进行积分计算，求整体T值：

则： $\mathrm{\τ}=\frac{3\mathrm{Tco}{s}^3\mathrm{\θ}}{2\mathrm{\π}{H}^3{\sin }^2\mathrm{\θ}}$

图5是土层剪切圆锥体的断面图；

如图5所示，垂直荷载W分解成两个方向的应力σ_n与σ_m，σ_n向外作用于土层，σ_m向内作用于圆锥钻头上(忽略不计)，作用在土层圆锥体剪断面上的垂直应力σ_n，可以通过垂直方向的载荷值W计算出来：

则： ${\mathrm{\σ}}_n\frac{W{\cos }^2\mathrm{\θ}}{\mathrm{\π}{H}^3}$

(2)改变土层位置，适当改变垂直荷载W值，按操作方法步骤重复测定，可以得出数组不同的W和T_N值。根据W和T_N值及上述计算公式，可以计算出数组垂直应力σ_n和剪断应力τ。

(3)根据求出的数组垂直应力σ_n和剪断应力τ，以σ_n为横轴(X轴)，以τ为纵轴(Y轴)，作图；如图6所示，可以求得斜线上的截距c和斜率也可以通过摩尔-库伦强度公式：求得粘聚力c和内摩擦角

本发明所述的稍微坚硬土层是指：用轻型圆锥动力触探试验对土层性质进行检测，其锤击数N₁₀值为5～25之间的土层(轻型圆锥动力触探试验是以10Kg的锤，打入土层30cm的深度的锤击数为标准)。

本发明与现有技术相比具有以下积极效果：

(1)本发明提供了一种新的测定常见稍微坚硬的粘性土层粘聚力和内摩擦角的方法，该方法可以原位快速简便测定土层抗剪强度：粘聚力c和内摩擦角的数据。

(2)本发明提供了一种新的测定常见稍微坚硬的粘性土层粘聚力和内摩擦角的试验装置，该装置体积小，重量轻，携带方便，试验可以单人操作。

(3)本发明提供的新十字剪切板能够在自然界常见的稍微坚硬土层中进行试验，较为准确的测出常见稍微坚硬土层的粘聚力c与内摩擦角有效解决了传统十字剪切试验只能用于软土土层测量，只能测定粘聚力c一个单值，适用范围窄的问题。

附图说明

图1为试验装置结构示意图；

图2为剪切试验装置探头示意图；

图3为原位土层剪切试验操作方法示意图；

图4为土层剪切圆锥体侧面图；

图5为土层剪切圆锥体断面图；

图6为土层剪断应力与垂直应力的关系图；

图7a-7d为4个不同地点土层剪断应力与垂直应力的关系图；

图7a为焦作市区内建筑地基土层剪断应力与垂直应力的关系图；

图7b为焦作市附近公路边坡泥岩风化土层剪断应力与垂直应力的关系图；

图7c焦作市附近旧河床含砂砾土层剪断应力与垂直应力的关系图；

图7d登封市附近花岗岩风化土层剪断应力与垂直应力的关系图；

图8为剪切试验与圆锥动力触探试验对比图；

具体实施方式

图1中，标号1为把手，2为把手中空部位，3为测力计，4为扭力计，5为钻杆，6为与圆锥连接的截锥体，7为圆锥，8为探头二上的扇状锥形板。

实施例一

一种原位测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的装置，该装置包括以下部分：

如图1所示，该装置包括把手1、把手中空部位2、测力计3、扭力计4、钻杆5、探头一和探头二；所述钻杆上端通过螺纹固定在把手中间，钻杆下端通过螺纹固定连接探头；扭力计与测力计安装在钻杆上部；如图2所示，所述探头一(a)为圆锥体7与截锥体6相互匹配连接的组合体，顶锥角为50°，圆锥底面直径为15cm，与圆锥底面匹配连接的截锥体，高度为0.8cm；探头二(b)包括圆锥体7与截锥体6相互匹配连接的组合体和在该圆锥体上呈圆周均布焊接的四枚相同的扇状锥形板8，所述扇状锥形板8的宽度为3cm、厚度为0.5cm，探头二构成的锥体顶角与探头一圆锥体顶角50°对应相同。两个探头可以进行互换，交替与钻杆进行连接；

该装置中所述钻杆共有10根，每根长度为0.5m；

所述圆锥探头一为钢圆锥，探头二上的锥形板为钢板；

探头二扭转剪切土层形成的土层剪切形状与探头一圆锥体形状相似。

实施例二

与实施例一相同部分不再重述；不同之处在于：探头一圆锥的底面直径为25cm、顶锥角为60°；与圆锥底面匹配连接的截锥体，其高度为1.0cm；所述探头二上的扇状锥形板宽度为4cm、厚度为0.5cm。

实施例三

与实施例一相同部分不再重述；不同之处在于：探头一圆锥的底面直径为30cm、顶锥角为70°。与圆锥底面匹配连接的截锥体，其高度为1.5cm；所述探头二上的扇状锥形板宽度为5cm、厚度为0.5cm。

实施例四

用上述实施例1～3之一任意所述的装置测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的方法之一，如图3所示，包括以下步骤：

(1)在钻杆下端安装圆锥形探头一，缓慢的将圆锥探头一压入土层中，深度至0.5m后停止压入，钻杆在不加载垂直荷载的状态下，缓缓的加扭力矩，旋转钻杆，从钻杆上部的扭力计读出最大力矩为T₀，T₀为钻杆系统与土层之间产生的固有摩擦力；

(2)卸下探头一，装入探头二，在步骤(1)的同一位置缓缓的将扇状锥形板探头二压入土层中，压入土层至步骤(1)的同一深度(0.5m)后停止压入，同时施加垂直荷载和扭力矩，将土体剪切破坏，形成圆锥状破坏面，通过钻杆上部的测力计、扭力计读出施加的垂直荷载W，平均值为400N、土体抵抗扭矩的最大扭力矩T_N；

(3)扇状锥形板探头二剪切土体的剪切力矩T＝T_N-T₀；

(4)在同一土层或者边坡重复多次试验，得出多组(W，T_N)值，用公式与确定数组(τ、σ_n)的数值，然后用库伦公式或经验式法求取土体的粘聚力c和内摩擦角

实施例五

用上述实施例1～3之一任意所述的装置测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的方法之二，包括以下步骤：

(1)在钻杆下端安装圆锥形探头一，缓慢的将圆锥探头压入土层中，深度至2m后停止压入，钻杆在不加载垂直荷载的状态下，缓缓的加扭力矩，旋转钻杆，从钻杆上部的扭力计读出最大力矩T₀；

(2)卸下探头一，装入探头二，在距离步骤(1)操作位置5cm处，缓缓的将扇状锥形板探头二压入土层中，压入土层至步骤(1)同一深度(2m)后停止压入，同时施加垂直荷载和扭力矩，将土体剪切破坏，形成圆锥状破坏面，通过钻杆上部的测力计、扭力计读出施加的垂直荷载W，平均值为500N、土体抵抗扭矩的最大扭力矩T_N；

(3)扇状锥形板探头二剪切土体的剪切力矩T＝T_N-T₀；

(4)在同一土层或者边坡重复多次试验，得出多组(W，T_N)值，用公式与确定数组(τ、σ_n)的数值，然后用库伦公式或经验式法求取土体的粘聚力c和内摩擦角

实施例六

用上述实施例1～3之一任意所述的装置测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的方法之三，包括以下步骤：

(1)在钻杆下端安装圆锥形探头一，缓慢的将圆锥探头压入土层中，深度至3m后停止压入，钻杆在不加载垂直荷载的状态下，缓缓的加扭力矩，旋转钻杆，从钻杆上部的扭力计读出最大力矩T₀；

(2)卸下探头一，装入探头二，在距离步骤(1)的位置10cm处，缓缓的将扇状锥形板探头二压入土层中，压入土层至步骤(1)同一深度(3m)后停止压入，同时施加垂直荷载和扭力矩，将土体剪切破坏，形成圆锥状破坏面，通过钻杆上部的测力计、扭力计读出垂直荷载W，平均值为600N、土体抵抗扭矩的最大扭力矩T_N；

(3)扇状锥形板探头二剪切土体的剪切力矩T＝T_N-T₀；

(4)在同一土层或者边坡重复多次试验，得出多组(W，T_N)值，用公式与确定数组(τ、σ_n)的数值，然后用库伦公式或经验式法求取土体的粘聚力c和内摩擦角

实施例七

用上述实施例1～3之一任意所述的装置测定稍微坚硬土层粘聚力及内摩擦角的方法之四，包括以下步骤：

(1)在钻杆下端安装圆锥形探头一，缓慢的将圆锥探头压入土层中，深度至4m后停止压入，钻杆在不加载垂直荷载的状态下，缓缓的加扭力矩，旋转钻杆，从钻杆上部的扭力计读出最大力矩T₀；

(2)卸下探头一，装入探头二，在距离步骤(1)的位置10cm处，缓缓的将扇状锥形板探头二压入土层中，压入土层至步骤(1)同一深度(4m)后停止压入，同时加载垂直荷载和扭力矩，将土体剪切破坏，形成圆锥状破坏面，通过钻杆上部的测力计、扭力计读出垂直荷载W，平均值为600N、土体抵抗扭矩的最大扭力矩T_N；

(3)扇状锥形板探头二剪切土体的剪切力矩T＝T_N-T₀；

(4)在同一土层或者边坡重复多次试验，得出多组(W，T_N)值，用公式与确定数组(τ、σ_n)的数值，然后用库伦公式或经验式法求取土体的粘聚力c和内摩擦角

应用实施例

下面根据具体应用实施例对本发明进行进一步说明：

实施例八

试验地点：

河南省焦作市区内一建筑用地，位于地下水位以上，属于硬塑性粘性土地基土层。

试验过程：

用原位测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的装置测定土层粘聚力和内摩擦角的方法，包括以下步骤：

(1)在钻杆下端安装圆锥形探头一，缓慢的将圆锥探头压入土层中，深度至0.5～4m后停止压入，钻杆在不加载垂直荷载的状态下，缓缓的加扭力矩，旋转钻杆，从钻杆上部的扭力计读出最大力矩为T₀，T₀为钻杆系统与土层之间产生的固有摩擦力；

(2)卸下探头一，装入探头二，在步骤(1)的同一位置，缓慢的将扇状锥形板探头二压入土层中，压入土层至步骤(1)的同一深度(0.5～4m)后停止压入，同时施加垂直荷载和扭力矩，将土体剪切破坏，形成圆锥状破坏面，通过钻杆上部的测力计、扭力计读出施加的垂直荷载W、土体抵抗扭矩的最大扭力矩T_N；

(3)扇状锥形板探头二剪切土体的剪切力矩T＝T_N-T₀；

(4)在稍微偏离步骤(1)所述的土层附近重复步骤(1)、(2)数次，得出数组(W，T_N)值。采用公式与确定数组(τ、σ_n)的数值，然后用库伦公式或经验式法求取土体的粘聚力c和内摩擦角

实施例九

与实施例八相同部分不再重述，不同之处在于：试验地点为河南省焦作市附近公路边坡泥岩风化土层。

实施例十

与实施例八相同部分不再重述，不同之处在于：试验地点为焦作市附近旧河床含砂砾土层。

实施例十一

与实施例八相同部分不再重述，不同之处在于：试验地点为登封市附近花岗岩风化土层。

经验式法计算粘聚力c和内摩擦角值：根据装置的剪切实验原理，可得求取计算土体粘聚力和内摩擦角值的具体公式：

τ＝3(T_N-T₀)cos³θ/2πH³sin²θ(N/m²)    (A)

σ_n＝{W+(m₀+nm₁)g}cos²θ/πH²(N/m²)    (B)

式中：

T₀：圆锥探头的初始(不加垂直荷载，W＝0)扭矩，N·m；

T_N：扇状锥形板探头的最大扭矩，N·m；

H：锥体高度，m；

θ：圆锥尖端角度；

W_N：垂直荷载，N；

m₀：圆锥与第一根钻杆(长0.45m)的总质量，kg；

n：总钻杆数减第一根之数；

m₁：长为0.50m的钻杆质量，kg；

g：重力加速度，9.81m/s²。

根据测定过程中测出的数组(W，T_N)，由公式(A)、(B)可得出数组不同的(τ，σ_n)值。以垂直应力σ_n为横轴(X轴)，以剪断应力τ为纵轴(Y轴)，用直线回归法，得出经验式y＝ax+b(图7)，延长图中直线和Y轴相交，得出截距c和斜率从而得到粘聚力c和内摩擦角

根据图7，可求出上述4个地点土层的粘聚力c、内摩擦角数据如表1所示：

表1不同地点土层的粘聚力与内摩擦角测试数值

试验可靠程度与试验次数有关，试验次数和试验点越多，直线回归法相关系数R值越大，试验越可靠。表1为根据图7a-d得出的相关系数R，数值都较大，说明新试验装置与试验方法可靠性较高。

实施例十二

本发明对上述进行试验的地方同时用轻型圆锥动力触探试验对土层性质进行了检测；试验土层皆为自然界常见土层，如图8所示：图中圆、正方形、菱形分别代表在登封市附近花岗岩风化土层、河南省焦作市区内一建筑用地，位于地下水位以上，属于硬塑性粘性土地基土层、焦作市附近旧河床含砂砾土层进行测试的结果；其中纵轴表示圆锥动力触探实验得出的锤击数N₁₀值，横轴表示试验的压入终点深度，即为本申请新十字板剪切试验的压入终点土层深度；箭头起点相当于新十字剪切板压入土层起点处的土层的N₁₀值，终点代表压入土层深度终点的N₁₀大小。

图中显示三个土层的圆锥动力触探实验的N₁₀为5～25之间，平均值约为15，表明这些试验地点的土层相当于稍微坚硬的硬塑粘性土层或者含有砾石杂物的土层；即新十字剪切板能对这些稍微坚硬的粘性土层进行测试，实现人工贯入。

N₁₀值越大，表示土层越坚硬，新十字剪切板进行测试时最终压入土层的深度越浅。图8左侧区域为旧河床砂砾土层压入深度：由于下部有砾石阻挡，压入深度较浅，最大压入深度大约为1m；中部区域为硬塑性粘性土地基土层压入深度，同时也为边坡土层，由于土层厚度较浅，压入深度也不深，最大压入深度大约为2m；右侧区域为花岗岩风化土层压入深度，最大压入深度大约为4m；以上土层均为自然常见土层，新十字剪切板均能顺利进行试验，准确测定粘聚力及内摩擦角的数值，表明新锥形十字剪切板在常见稍微坚硬粘性土层均可以顺利进行测试。

Claims (8)

1.一种原位测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的装置，该装置包括把手、把手中空部位、测力计、扭力计、钻杆、探头一和探头二；所述钻杆上端通过螺纹垂直固定在把手中间，钻杆下端通过螺纹固定连接探头；钻杆上部安装有扭力计与测力计，其特征在于：所述探头一为圆锥体与截锥体相互匹配连接的组合体，其顶锥角为50～70°；探头二包括圆锥体与截锥体相互匹配连接的组合体和在该圆锥体上呈圆周均布焊接的四枚相同的扇状锥形板，探头二构成的锥体顶角与探头一圆锥体顶角50～70°对应相同。

2.根据权利要求1所述的原位测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的装置，其特征在于：所述的钻杆，每根长度为0.5m。

3.根据权利要求1所述的原位测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的装置，其特征在于：所述圆锥顶锥角为58～62°。

4.根据权利要求1所述的原位测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的装置，其特征在于：所述圆锥底面直径为15～30cm；所述与圆锥体匹配连接的截锥体高度为0.8～1.5cm。

5.根据权利要求1所述的原位测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的装置，其特征在于：所述探头二上四枚扇状锥形板的宽度均为3～5cm，厚度为0.5cm。

6.根据权利要求1所述的原位测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的装置，其特征在于：圆锥状探头一为钢圆锥，探头二的锥形板为钢板。

7.一种利用权利要求1所述的装置测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)在钻杆下端安装圆锥形探头一，缓慢的将圆锥探头压入土层中，深度至0.5～4m后停止压入，钻杆在不加载垂直荷载的状态下，缓缓的加扭力矩，旋转钻杆，测定出最大力矩T₀，T₀为钻杆系统与土层之间产生的固有摩擦力；

(2)卸下探头一，装入探头二，在步骤(1)的同一位置或者偏离5～10cm的位置，将扇状锥形板探头压入土层中，压入土层深度与步骤(1)的深度相同时停止压入，同时施加垂直荷载和扭力矩，旋转探头将土体剪切破坏，形成圆锥状破坏面，测定出施加的垂直荷载W、土体抵抗扭矩的最大扭力矩T_N；

(3)扇状锥形板探头二剪切土体的剪切力矩T＝T_N-T₀；

(4)在同一土层或者边坡重复多次试验，得出多组(W，T_N)值，用公式与确定数组(τ、σ_n)的数值，

式中，H表示：土层剪切圆锥体圆锥的高度；σ_n表示：垂直应力；τ表示：剪切应力；

然后用库伦公式或经验式法求取土体的粘聚力c和内摩擦角

8.根据权利要求7所述的测定稍微坚硬土层粘聚力和内摩擦角的方法，其特征在于：所施加的垂直荷载W为400～600N。