CN110174350A - 一种黏土真粘聚力的测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

一种黏土真粘聚力的测试装置及测试方法，所述测试装置包括水槽；所述水槽中设置有待测黏土试样，多孔板放置在黏土试样上端面，百分表测量多孔板的竖向位移。所述测量方法，包括按照公路土工试验规程制备试样，试样安放和浸水饱和，施加上覆荷载至试样破坏，测得试样所受到的最大主应力σ₁，量测试样破坏时剪切面的倾角θ；根据莫尔‑库仑理论，确定莫尔圆坐标并画莫尔圆，画过原点倾角为θ的直线与莫尔圆的交点a的切线B，切线B在纵轴上的截距即为黏土试样的真粘聚力。本发明该装置和方法简单、操作方便、结构合理，能获得无围压状态下黏土的真粘聚力，解决了本领域长期以来不能准确获得黏土真粘聚力用于边坡稳定性计算的问题。

Description

一种黏土真粘聚力的测试装置及测试方法

技术领域

本发明公开了一种黏土真粘聚力的测试装置及测试方法，属于岩 土工程及土工试验技术领域。

背景技术

黏土是土的主要类型之一，在地球浅表层分布十分广泛。公路、 铁路、建筑、水利工程建设中常常遇到黏土边坡失稳的工程问题。与 砂土和粉土不同，因为黏土中含有蒙脱石、伊利石或高岭石等黏土矿 物，黏粒含量大，其抗剪强度包括土颗粒和土颗粒之间的摩擦力提供 的摩擦强度，还包括土颗粒之间相互吸引和粘结产生的粘聚力。对于 黏土边坡稳定性计算分析而言,粘聚力和内摩擦角是最重要的计算 参数。能否正确地测定黏土的粘聚力和内摩擦角,是设计质量和工程 成败的关键所在。

研究和工程设计中，常常采用直剪和三轴试验测定土的粘聚力和 内摩擦角。其中直剪试验是将试样放在剪切盒中(图1)，它在一水 平面上被分为上、下盒，一半固定，另一半或推或拉以产生水平位移。 上部通过刚性加载帽施加正的竖向荷载。试验过程中竖向荷载一般不 变，可量测水平向剪切荷载、水平位移和试样垂直变形。根据剪切面 的面积，可计算出剪切面上的正应力σ和剪应力τ。从破坏时(图2a 曲线达到峰值时)的正应力σ与τ_f间关系可确定土的强度包线(图2b)。强度包线的截距即为粘聚力c′，与水平线的夹角即为内摩擦角

常规三轴试验采用圆柱形试样，试样被橡皮膜包裹放在压力室中 (图3)。试验时先通过压力室内的液体对试样施加围压σ₃固结(图 4a)。然后施加垂直轴向压力，即施加偏应力Δσ₁，直到试样剪坏(图 4b)。试样破坏时的大主应力为竖向应力σ₁＝σ₃+Δσ₁，小主应力是围 压σ₃。则由一个试样所得的σ₁和σ₃，可以绘制一个极限应力圆。 对同一种土，另取几个试样，改变围压σ₃，试样剪坏时所加的轴压 力σ₁也会改变，从而又可绘制另几个极限应力圆。这样，在不同周 围压力下试验，就可得到一组(最少三个试样)极限应力圆。作这些 应力圆的公切线，便是土的抗剪强度包线，由此包线可求得粘聚力c和 内摩擦角(图4c)。

黏土真粘聚力应该在正应力或围压为零的应力状态下测定。而在 直剪试验中，当上覆压力小于50kPa或为0时，试样的剪切面无法确 保是平面，因此会造成很大的试验误差。并且因为直剪速率过快会产 生孔隙水压力，破坏土体的粘聚力且抵消上覆荷载。在三轴试验中， 当围压很小或为0时，竖向加载杆与顶帽的自重，加载杆与活塞轴套 间摩擦、橡皮膜所产生附加应力等因素都会使试验结果产生较大误差。 因此常规直剪试验和三轴试验通常在正应力或围压不小于50kPa的 应力状态下进行测试，得到强度包线，将强度包线在纵坐标上的截距 视为黏土的粘聚力。然而，大量的研究表明大多数强度包线在小应力范围(小于50kPa)内并非是线性的，因此通过外延直线段找其截距 确定粘聚力往往是不准确的。在较大应力状态下，土颗粒随着剪切面 的滑动会发生一定程度的嵌挤和摩擦，这种颗粒之间的咬合属于内摩 擦角参数描述的剪切强度，但是在数据处理的过程中因为上覆压力的 挤压，这部分的摩擦力会划归到粘聚力参数里，导致实测的粘聚力比 真粘聚力要大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种黏土真 粘聚力的测试装置及测试方法，该装置及方法能够测试无围压状态下 黏土的真粘聚力，避免了常规三轴试验中橡皮膜张力、加载杆与活塞 轴套之间摩擦对试验结果的影响，实验误差小。

为了达到上述目的，本发明一种黏土真粘聚力的测试装置，所述 测试装置包括水槽、多孔板、百分表、荷载板；所述水槽中设置有待 测黏土试样，多孔板放置在黏土试样上端面，所述百分表的测量触头 与多孔板接触测量多孔板的竖向位移。

本发明一种黏土真粘聚力的测试装置，所述水槽上端内壁均匀分 布设有至少2根导轨，多孔板周边设有与导轨数量相匹配的滚轮，所 述滚轮与导轨接触并由导轨导向在导轨中运动。

本发明一种黏土真粘聚力的测试装置，所述导轨为2-8根均匀分 布设置。

本发明一种黏土真粘聚力的测试装置，所述多孔板为有机玻璃板， 中心固设有竖向位移指示杆。

本发明一种黏土真粘聚力的测试装置，所述水槽下部设有开口， 所述开口供向水槽中注水或排水。

本发明一种黏土真粘聚力的测试装置，所述多孔板的重量为多孔 板与水槽中的水的接触面积数值(多孔板与水槽中的水的接触面积是 多孔板面积减去黏土试样横截面积之差)，利用水的浮力抵消多孔板 的重量，最大限度减少多孔板重量对检测结果的影响。

本发明一种黏土真粘聚力的测试装置，所述荷载板为多块，按测 量程序分次叠置在多孔板上表面。

本发明一种黏土真粘聚力的测试装置，所述荷载板由两个半圆弧 块构成，两块半圆弧块的一侧铰接，另一侧为自由端。

本发明一种黏土真粘聚力的测试装置，所述百分表通过支架悬装 在多孔板上方，其测量触头与设于多孔板上的竖向位移指示杆连接， 测量多孔板的竖向位移。

本发明一种黏土真粘聚力的测试装置，单块荷载板的重量在 0.1-0.4Kg；制备荷载板的材料为不锈钢或表面进行防腐处理的金属材 料。

本发明一种黏土真粘聚力的测试装置，制备水槽的材料为透明有 机玻璃；水槽横截面为正方形、矩形、圆形、椭圆形转的一种。

本发明所述的一种黏土真粘聚力测试方法，包括以下步骤：

第一步：试样制备

按照公路土工试验规程制备圆柱体黏土原状试样或压实试样，并 对试样进行饱和处理；

第二步：试样安放和浸水

将饱和后的试样放在透明有机玻璃水槽底面中心，对水槽注水至 水面达到试样上端面时，将多孔板放置在试样顶部，然后，继续注水 至水面超过试样上端面3-8mm；将多孔板设置的滚轮嵌入水槽四周内 壁设置的导轨；将百分表与设于多孔板上的竖向位移指示杆接触后将 百分表读数调零；然后，开始记录百分表读数，直至两个小时内，百 分表读数差值≤0.01mm，视为试样浸水后变形稳定；

第三步：施加上覆荷载

在多孔板上添加设定数量的荷载板，观察百分表读数变化，直至 两个小时内，百分表读数差值≤0.01mm时，再次添加设定数量的荷 载板，观察百分表读数变化，直至两个小时内，百分表读数差值≤ 0.01mm，记录每一级加载后试样竖向变形稳定后试样所受到的竖向 应力和竖向应变；重复上述操作对试样施加上覆荷载，直至试样表面 出现长度为5-10mm的裂纹时，对试样表面的裂纹进行连续拍照，记 录裂纹扩展过程，同时，按前述操作方式对试样继续施加上覆荷载， 直至试样破坏，将试样破坏时施加在试样上的上覆荷载作为试样所受 到的最大主应力σ₁，选择试样破坏前的最后一帧照片量测试样剪切面 的倾角θ；

第四步：计算黏土的真粘聚力：

根据莫尔-库仑理论，“极限平衡条件”下试样中任一截面m-n上 的剪应力τ和正应力σ的关系式为：

其中：σ₁为垂直于土样横截面的应力分量(即为步骤三中测得的 最大主应力)，σ₃为垂直于土样纵截面的应力分量，

α为试样中任一截面m-n的倾角

因试样不受围压，因此，σ₃＝0；

取α＝0°、α＝45°、α＝90°，分别得到试样中截面m-n的三组主应力、 剪应力值，以剪应力为纵坐标，以正应力为横坐标，以所得的三组主 应力、剪应力值为坐标，在直角坐标系中画过上述三个坐标点的莫尔 圆，过原点作倾角为θ的直线，与莫尔圆上半圆相交点a；过点a画 莫尔圆的切线B，切线B在纵轴上的截距即为黏土试样的真粘聚力。

本发明所述的一种黏土真粘聚力测试方法，所述压实试样，按照 设定初始干密度和含水率压实成形后，用保鲜膜包裹密封，放在封闭 干燥水槽中养生后进行抽真空饱和；养生时间≤96小时。

本发明所述的一种黏土真粘聚力测试方法，添加至多孔板上的设 定数量的荷载板，其中的设定数量为1-2块。

所述多孔板自重较小且可知，对试样产生的压力可忽略不计。

所述多孔板两侧滚轮和水槽侧壁导轨均做润滑处理，减少摩擦对 加载造成的误差。

本发明中，黏土的真粘聚力按以下方案确定：

由莫尔-库仑理论可知，当土体中任一平面上的某点剪应力等于 土的抗剪强度时，该点即处于濒于破坏的临界状态，此临界状态即称 为“极限平衡状态”；该状态下各种应力之间的关系称为“极限平衡 状态”。根据静力平衡条件，可求得土体中任一截面m-n上的剪应力 τ和正应力σ的关系式为：

其中：σ₁和σ₃为垂直于土样横截面和纵截面的应力分量；

α为试样中任一截面m-n的倾角

由材料力学应力状态分析可知，以上τ，σ与σ₁，σ₃的关系也可 用莫尔应力圆表示；其圆内各点的坐标即表示该点在相应截面上的法 向应力和剪应力；

本发明中土样无侧限力，所以σ₃为0。以剪应力为纵坐标，以正 应力为横坐标；根据上述公式可以计算得到，当α＝45°时土样中存在 最大剪应力τ＝σ₁/2，其坐标为(σ₁/2，σ₁/2)；当α＝0°，土样中主应力 有最大值，剪应力为0，其坐标为(σ₁，0)；当α＝90°，土样中无剪 应力和主应力，坐标为(0，0)；由上述三点即可画出试验土样的强 度包线莫尔圆。

在坐标系中绘制坐标为(σ₁/2，σ₁/2)且过原点(0，0)和(σ₁， 0)的莫尔应力圆；过原点做倾角为θ的直线，与上半圆相交点a；。 过点a画出莫尔圆的切线B，切线B在纵轴上的截距即为黏土试样的 真粘聚力。

本发明有以下有益效果：

1.试样在围压为0的应力状态下进行测试，消除了常规三轴试 验中包裹试样的橡皮膜的张力造成的试验误差。

2.试样在实验前养生了96小时，确保粘聚力的稳定，使实测结 果更符合实际情况。

3.添加荷载板时，每隔两小时添加一次(或百分表读数稳定后 再添加)。能充分消除试样中的负孔隙压力，解决了常规试验中因为 孔隙水压力导致抵消部分上覆荷载的情况，同时避免了孔隙水压力破 坏土颗粒中的粘膜使实测粘聚力失真的情况。

4.置于试样上端面的多孔板的重量为多孔板与水槽中的水的接 触面积数值，利用水的浮力抵消多孔板的重量，最大限度减少多孔板 重量对检测结果的影响；多孔板周边均匀设置的滚轮通过水槽侧壁的 导轨导向、限位的同时，还有效减小与导轨间的摩擦作用，解决了常 规三轴试验中由于竖向加载杆自重以及加载杆与活塞轴套间摩擦对 试验结果造成误差的问题。

5.相对常规三轴试验装置和方法，本发明所述的装置简单，方 法简便。克服了以往只能在高应力状态下进行抗剪强度试验，获得的 粘聚力截距较大，并非黏土真粘聚力的问题。解决了本领域长期以来 希望准确获得黏土真粘聚力的技术难题，对真实、合理评价黏土边坡 稳定性提供了准确的参数，为黏土边坡防护与加固设计提供了准确的 设计参数，装置和方法实用，适于在工程上进行推广应用。

附图说明

附图1为现有技术的直剪仪及其试验原理示意图。

附图2(a)为直剪试验获得的剪切应力-剪切位移曲线图。

附图2(b)为直剪试验获得抗剪强度包线图。

附图3为现有技术中的三轴仪结构示意图。

附图4(a)为三轴试验中试样三向等压受力状态示意图。

附图4(b)为三轴试验中试样在偏应力Δσ₁＝(σ₁-σ₃)作用下破 坏受力状态和破裂面示意图。

附图4(c)为由三轴试验获得的抗剪强度包线图。

附图5为本发明的装置结构示意图。

附图6为水槽及多孔板俯视图。

附图7为两个半圆荷载板的俯视图。

附图8为实施例2的破坏后试样及其滑动面照片。

附图9为实施例2的试样的应力应变曲线。

附图10为实施例2的真粘聚力计算过程示意图。

附图11为对比例1中采用常规三轴试验获得的强度包线。

附图12为对比例2湖北枝江市安猇路K9+094-K9+200的浅层滑 坡图。

图5、6、7中，1-水槽，2-多孔板，3-百分表，4-支架，5-荷载 板，6-试样，7-滚轮，8-导轨，9-竖向位移指示杆，10-开口。

具体实施方式

利用本发明试验装置和方法对干密度为1.60g/cm³，含水率为26％ 的膨胀土原状样进行了真粘聚力测试。

实施例1：

参见附图5、6、7，一种黏土真粘聚力的测试装置，所述测试装 置包括水槽1、多孔板2、百分表3、荷载板5；所述水槽1中设置有 待测黏土试样6，多孔板2放置在黏土试样6上端面，所述多孔板2 为有机玻璃板，中心固设有竖向位移指示杆9，所述百分表3通过支 架4悬装在多孔板2上方，其测量触头与多孔板2中心设置的竖向位 移指示杆9接触，测量多孔板2的竖向位移；

所述水槽1上端内壁均匀分布4根导轨8，多孔板2周边设有与 导轨8数量相匹配的滚轮7，所述滚轮7与导轨8接触并由导轨8导 向在导轨8中运动；

所述水槽1下部设有开口10，所述开口10供向水槽中注水或排 水；

所述多孔板2的重量为多孔板2与水槽1中的水的接触面积数值 (多孔板与水槽中的水的接触面积是多孔板面积减去黏土试样横截 面积之差)，利用水的浮力抵消多孔板2的重量，最大限度减少多孔 板2重量对检测结果的影响；

所述荷载板5为多块，按测量程序分次叠置在多孔板上表面；

所述荷载板5由两个半圆弧块构成，两块半圆弧块的一侧铰接， 另一侧为自由端；单块荷载板的重量在0.1-0.4Kg；制备荷载板的材 料为不锈钢；

制备水槽1的材料为透明有机玻璃；水槽横截面为正方形。

水槽(1)为透明有机玻璃长方体容器，壁厚5mm，内部尺寸为 150mm高、80mm长、80mm宽；四周侧壁上部设有100mm长的导 轨(8)；

所述试样(6)尺寸为直径为50mm，高度为100mm；

所述多孔板为方形有机玻璃板(2)，边长72mm，厚5mm；百分 表量程为0-5mm，精度为0.01mm，固定于支架(4)上。

荷载板(5)为环形不锈钢板，沿直径分为两个半圆块。环形的外 径为60mm，内径为20mm。

实施例2：

在湖北枝江市安猇路K9+094-K9+200现场采集原状黏土样，进 行基本物理性质指标和工程性质试验。室内试验结果表明：枝江市安 猇路膨胀土土样的塑性指数为33.5％，自由膨胀率为40％。根据公路 现行膨胀土判别分类标准，所取土样为弱膨胀土。采用本发明所述的 装置和方法，对枝江市安猇路膨胀土原状样并进行试验，具体步骤如 下：

第一步：试样制备

现场取大块原状样，在室内利用削样器切削直径50mm，高 100mm的圆柱样。按照公路土工试验规程中抽真空饱和的方法对原 状样进行饱和。

第二步：试样安放和浸水

将饱和后的试样放入水槽底部居中指示圆内，使其位于正中心。 从水槽底部进水口缓慢注入蒸馏水，直至水位与试样上端面齐平；然 后将多孔板放置土样顶部，板边四个滚轮嵌入水槽四周侧壁对应的凹 槽导轨内，导轨内预先涂抹凡士林，起到润滑减少与滚轮摩擦的作用； 从水槽底部进水口继续缓慢注入蒸馏水，直至水位高于试样顶面 10mm；将百分表与多孔板的竖向位移指示杆接触，并将百分表读数 调零；开始记录百分表读数，当两个小时内，读数差值不大于0.01mm 时，视为试样浸水后变形稳定。

第三步：竖向加载

在多孔板上放置一块0.4kg荷载板。观察百分表读数变化，当在 2h内读数变化≤0.01mm时，再添加一块荷载板，即增加上覆荷载； 记录每一级加载后试样竖向变形稳定后试样所受到的竖向应力和竖 向应变；当竖向应力随竖向应变的变化曲线变缓时，每级改为添加一 块0.2kg或0.1kg的荷载板。同时通过透明有机玻璃水槽观察试样剪 切面初步形成5-10mm的裂纹时，继续按级增加竖向荷载并观察百分 表读数变化，同时，对试样裂纹进行连续拍照直至试样破坏；将试样 破坏时施加在试样上的上覆荷载作为试样所受到的最大主应力σ₁，选 择试样破坏前的最后一帧照片量测试样剪切面的倾角θ；试样破坏后 的照片见附图8所示，可以在照片中量测出剪切面的倾角为56°。加 载过程中，试样的竖向应力和竖向应变的关系曲线见附图9所示，破 坏时试验所受到的最大主应力为16kPa；

第四步：计算真粘聚力：

由莫尔库仑理论可知，土体中剪应力τ和正应力σ的关系式为：

其中：

以剪应力为纵坐标，以正应力为横坐标。在坐标系中绘制坐标为(8，8)且过原点(0，0)和(16，0)的莫尔应力圆。过圆点做倾 角为56°的直线，与上半圆相交点a。过点a画出莫尔圆的切线B， 切线B在纵轴上的截距5.2kPa即为该原状样的真粘聚力，见附图10。

对比例1

取与实施例2相同初始状态的四个原状样，含水率为26％，干密 度为1.6g/cm³。制备直径50mm，高100mm标准三轴样。

利用常规三轴仪，对四个试样按照常规三轴试验方法进行围压分 别50kPa，100kPa，150kPa和200kPa下的固结排水剪切试验。获得 四个土样在破坏时的莫尔应力圆，做四个莫尔应力圆的公切线，如图 11所示。由此得到该公切线的截距为16.42kPa，即为采用常规三轴 试验方法测得的粘聚力。由公切线得到的内摩擦角为 过原点做一个莫尔应力圆(图7中虚线半圆)， 并与该公切线相切，可得最大主应力为54.8kPa。这意味着在无围压 条件下，施加54.8kPa竖向应力，试样才会破坏，而实施例2的试验 结果已经表明，在无围压的条件下施加的竖向应力为16kPa时，试样 就已经破坏。因此，通过常规三轴试验方法获得的粘聚力只是强度包 线在纵坐标轴上的截距，不能准确表征黏土的真黏聚力。

对比例2

在湖北枝江市安猇路K9+094-K9+200现场采集原状黏土样，进 行基本物理性质指标和工程性质试验。室内试验结果表明：枝江市安 猇路膨胀土土样的塑性指数为33.5％，自由膨胀率为40％。根据公路 现行膨胀土判别分类标准，所取土样为弱膨胀土。该标段弱膨胀土开 挖边坡坡率为1:1.5，边坡高度11m。土的重度γ为18.7kN/m³。

由对比例1可知常规实验得到的内摩擦角粘聚力＝16.42kPa。用《公路路基设计规范》中规定的Bishop法计算可得， 该边坡稳定性系数为1.7≤1.0，即该边坡稳定，不需要加固。

由实施例2可知真粘聚力c′＝5.2kPa，内摩擦角取对比例1中的 值由Bishop条分法计算可得边坡稳定性系数为0.92≤1.0， 该边坡不稳定，需要加固。

从上述分析可知，由常规实验得到的抗剪强度参数进行边坡稳定 性分析，湖北枝江市安猇路K9+094-K9+200理论上很安全，不存在 边坡滑塌的问题，因此工程设计和施工单位未对该边坡进行加固。但 是该边坡于2019年5月在暴雨后发生了滑塌(详情见附图12)。由 本发明装置得到的真粘聚力参数进行边坡稳定性分析得到该边坡在 1:1.5的坡度下不稳定需要加固的结论。所以本发明装置得到的粘聚 力参数更加贴近实际，能正确评价边坡的稳定性，并为工程设计和施 工提供准确的指导。

Claims (10)

1.一种黏土真粘聚力的测试装置，所述测试装置包括水槽、多孔板、百分表、荷载板；其特征在于：所述水槽中设置有待测黏土试样，多孔板放置在黏土试样上端面，所述百分表的测量触头与多孔板接触测量多孔板的竖向位移。

2.根据权利要求1所述的一种黏土真粘聚力的测试装置，其特征在于：所述水槽上端内壁均匀分布设有至少2根导轨，多孔板周边设有与导轨数量相匹配的滚轮，所述滚轮与导轨接触并由导轨导向在导轨中运动。

3.根据权利要求2所述的一种黏土真粘聚力的测试装置，其特征在于：所述导轨为2-8根均匀分布设置。

4.根据权利要求1所述的一种黏土真粘聚力的测试装置，其特征在于：所述多孔板为有机玻璃板，中心固设有竖向位移指示杆。

5.根据权利要求4所述的一种黏土真粘聚力的测试装置，其特征在于：所述多孔板的重量为多孔板与水槽中的水的接触面积数值。

6.根据权利要求1所述的一种黏土真粘聚力的测试装置，其特征在于：所述水槽下部设有开口，所述开口供向水槽中注水或排水；制备水槽的材料为透明有机玻璃；水槽横截面为正方形、矩形、圆形、椭圆形转的一种。

7.根据权利要求1所述的一种黏土真粘聚力的测试装置，其特征在于：所述荷载板为多块，按测量程序分次叠置在多孔板上表面；所述荷载板由两个半圆弧块构成，两块半圆弧块的一侧铰接，另一侧为自由端。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种黏土真粘聚力的测试装置，其特征在于：所述百分表通过支架悬装在多孔板上方，其测量触头与设于多孔板上的竖向位移指示杆连接，测量多孔板的竖向位移。

9.利用权利要求8所述的一种黏土真粘聚力的测试装置测量黏土真粘聚力的方法，包括以下步骤：

第一步：试样制备

按照公路土工试验规程制备圆柱体黏土原状试样或压实试样，并对试样进行饱和处理；

第二步：试样安放和浸水

将饱和后的试样放在透明有机玻璃水槽底面中心，对水槽注水至水面达到试样上端面时，将多孔板放置在试样顶部，然后，继续注水至水面超过试样上端面3-8mm；将多孔板设置的滚轮嵌入水槽四周内壁设置的导轨；将百分表与设于多孔板上的竖向位移指示杆接触后将百分表读数调零；然后，开始记录百分表读数，直至两个小时内，百分表读数差值≤0.01mm，视为试样浸水后变形稳定；

第三步：施加上覆荷载

在多孔板上添加设定数量的荷载板，观察百分表读数变化，直至两个小时内，百分表读数差值≤0.01mm时，再次添加设定数量的荷载板，观察百分表读数变化，直至两个小时内，百分表读数差值≤0.01mm，记录每一级加载后试样竖向变形稳定后试样所受到的竖向应力和竖向应变；重复上述操作对试样施加上覆荷载，直至试样表面出现长度为5-10mm的裂纹时，对试样表面的裂纹进行连续拍照，记录裂纹扩展过程，同时，按前述操作方式对试样继续施加上覆荷载，直至试样破坏，将试样破坏时施加在试样上的上覆荷载作为试样所受到的最大主应力σ₁，选择试样破坏前的最后一帧照片量测试样剪切面的倾角θ；

第四步：计算黏土的真粘聚力：

根据莫尔-库仑理论，“极限平衡条件”下试样中任一截面m-n上的剪应力τ和正应力σ的关系式为：

其中：σ₁为垂直于土样横截面的应力分量，σ₃为垂直于土样纵截面的应力分量，α为试样中任一截面m-n的倾角；

因试样不受围压，因此，σ₃＝0；

取α＝0°、α＝45°、α＝90°，分别得到试样中截面m-n的三组主应力、剪应力值，以剪应力为纵坐标，以正应力为横坐标，以所得的三组主应力、剪应力值为坐标，在直角坐标系中画过上述三个坐标点的莫尔圆，过原点作倾角为θ的直线，与莫尔圆上半圆相交点a；过点a画莫尔圆的切线B，切线B在纵轴上的截距即为黏土试样的真粘聚力。

10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于：所述压实试样，按照设定初始干密度和含水率压实成形后，用保鲜膜包裹密封，放在封闭干燥水槽中养生后进行抽真空饱和；养生时间≥96小时。