巖土體測試 載荷試驗PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 巖土體測試巖土體測試 載荷試驗載荷試驗 第1頁/共57頁 一個完整的建筑體系包括了上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基一個完整的建筑體系包括了上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基三個組成部分，三個組成部分，三者構(gòu)成一個相互依存的整體，具有各自的功能。三者構(gòu)成一個相互依存的整體，具有各自的功能。 上部結(jié)構(gòu)是完成設(shè)計預(yù)定功能的主體結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)是完成設(shè)計預(yù)定功能的主體結(jié)構(gòu)。 基礎(chǔ)通常指建筑物最下端與地基直接接觸并經(jīng)過了特殊處理的結(jié)構(gòu)部件。基礎(chǔ)通常指建筑物最下端與地基直接接觸并經(jīng)過了特殊處理的結(jié)構(gòu)部件。 地基是指建筑物下方的承受建筑物的荷載并維持建筑物穩(wěn)定的巖土體。地基是指建筑物下方的承受建筑物的荷載并維持建筑物穩(wěn)定的巖

2、土體。 請看圖例。請看圖例。 第2頁/共57頁 地基地基 第3頁/共57頁 地基地基地基地基 第4頁/共57頁 一一般般土土質(zhì)質(zhì)地地基基 特特殊殊土土質(zhì)質(zhì)地地基基 土土質(zhì)質(zhì)地地基基巖巖石石地地基基土土巖巖組組合合地地基基 天天然然地地基基 換換填填地地基基 強(qiáng)強(qiáng)夯夯地地基基 壓壓實實地地基基 灌灌漿漿地地基基 復(fù)復(fù)合合地地基基 人人工工地地基基 地地基基 第5頁/共57頁 柱柱下下獨獨立立基基礎(chǔ)礎(chǔ) 墻墻下下條條形形基基礎(chǔ)礎(chǔ) 剛剛性性基基礎(chǔ)礎(chǔ) （無無筋筋擴(kuò)擴(kuò)展展基基礎(chǔ)礎(chǔ)） 柱柱下下獨獨立立基基礎(chǔ)礎(chǔ) 墻墻下下條條形形基基礎(chǔ)礎(chǔ) 鋼鋼筋筋混混凝凝土土 擴(kuò)擴(kuò)展展基基礎(chǔ)礎(chǔ) 柱柱下下條條形形基基礎(chǔ)礎(chǔ) 筏筏板

3、板基基礎(chǔ)礎(chǔ) 箱箱形形基基礎(chǔ)礎(chǔ) 淺淺基基礎(chǔ)礎(chǔ) 樁樁基基礎(chǔ)礎(chǔ) 沉沉井井基基礎(chǔ)礎(chǔ) 沉沉箱箱基基礎(chǔ)礎(chǔ) 地地下下連連續(xù)續(xù)墻墻基基礎(chǔ)礎(chǔ) 組組合合型型深深基基礎(chǔ)礎(chǔ) 深深基基礎(chǔ)礎(chǔ) 基基礎(chǔ)礎(chǔ) 第6頁/共57頁 第7頁/共57頁 第8頁/共57頁 圖圖2-2 錨樁反力梁系統(tǒng)的設(shè)備布置錨樁反力梁系統(tǒng)的設(shè)備布置 鋼絞線 錨樁 基準(zhǔn)梁 千斤頂 承壓板 支墩 鋼板工字鋼 錨具 反力梁 第9頁/共57頁 一、試驗設(shè)備一、試驗設(shè)備 目前國內(nèi)采用的試驗裝置，大體可歸納為由承壓板、加荷系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)四部分組成。目前國內(nèi)采用的試驗裝置，大體可歸納為由承壓板、加荷系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)四部分組成。 設(shè)備的具體布置方式有如

4、下兩種：設(shè)備的具體布置方式有如下兩種： 第10頁/共57頁 百分表 堆 載 荷載板 主 梁 平臺 千斤頂 圖圖2-1 堆載平臺系統(tǒng)的設(shè)備布置堆載平臺系統(tǒng)的設(shè)備布置 第11頁/共57頁 載荷試驗是一項使用最早、應(yīng)用最廣泛的原載荷試驗是一項使用最早、應(yīng)用最廣泛的原 位試驗方法，它是現(xiàn)場在一定尺寸的剛性承壓位試驗方法，它是現(xiàn)場在一定尺寸的剛性承壓 板上分級施加靜荷載，測定承壓板下應(yīng)力主要板上分級施加靜荷載，測定承壓板下應(yīng)力主要 影響范圍內(nèi)的天然地基、單樁或復(fù)合地基巖土影響范圍內(nèi)的天然地基、單樁或復(fù)合地基巖土 的承載力和變形特性。的承載力和變形特性。 本章主要涉及天然地基的載荷試驗。本章主要涉及天然地

5、基的載荷試驗。 第12頁/共57頁 根據(jù)承壓板的形式和設(shè)置深度不同，可以將試驗分成三種：根據(jù)承壓板的形式和設(shè)置深度不同，可以將試驗分成三種： 1. 淺層平板載荷試驗，適用于淺層地基土；淺層平板載荷試驗，適用于淺層地基土； 2. 深層平板載荷試驗，適用于埋深大于深層平板載荷試驗，適用于埋深大于3m和地下水位以上的地基土；和地下水位以上的地基土； 3.螺旋板載荷試驗，適用于深層地基或地下水位以下的地基土。螺旋板載荷試驗，適用于深層地基或地下水位以下的地基土。 本章主要涉及的是淺層平板載荷試驗，螺旋板載荷試驗作補(bǔ)充介紹。本章主要涉及的是淺層平板載荷試驗，螺旋板載荷試驗作補(bǔ)充介紹。 第13頁/共57頁

6、 荷載試驗可用于以下目的：荷載試驗可用于以下目的： （1 1）根據(jù)荷載沉降關(guān)系線（）根據(jù)荷載沉降關(guān)系線（p-sp-s曲線），確定地基土的承載力；曲線），確定地基土的承載力；p-sp-s曲線上的比例界限壓力、極限壓力，可以為評定地基土的承載力提供依據(jù)。曲線上的比例界限壓力、極限壓力，可以為評定地基土的承載力提供依據(jù)。 （2 2）計算土的變形模量（排水或不排水的）；）計算土的變形模量（排水或不排水的）； （3 3）估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度及極限填土高度；）估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度及極限填土高度； （4 4）確定地基土的基床反力系數(shù)。）確定地基土的基床反力系數(shù)。 （5 5）估算地基土的固結(jié)系數(shù)。

7、）估算地基土的固結(jié)系數(shù)。 spKV/ 第14頁/共57頁 第15頁/共57頁 在擬建建筑物場地上將一定尺寸和幾何形狀（圓形或方形）的在擬建建筑物場地上將一定尺寸和幾何形狀（圓形或方形）的 剛性板，安放在被測的地基持力層上，逐級增加荷載，并測得每一剛性板，安放在被測的地基持力層上，逐級增加荷載，并測得每一 級荷載下的穩(wěn)定沉降，直至達(dá)到地基破壞標(biāo)準(zhǔn)，由此可得到荷載（級荷載下的穩(wěn)定沉降，直至達(dá)到地基破壞標(biāo)準(zhǔn)，由此可得到荷載（ p）沉降（）沉降（s）曲線（即）曲線（即ps曲線）。典型的平板載荷試驗曲線）。典型的平板載荷試驗ps 曲線可劃分為三個階段：曲線可劃分為三個階段： 圖圖2 21 1 平板載荷試

8、驗平板載荷試驗p ps s曲線曲線 第16頁/共57頁 （1）直線變形階段）直線變形階段：ps曲線為直線段（線性關(guān)系），對應(yīng)于曲線為直線段（線性關(guān)系），對應(yīng)于 此段的最大壓力此段的最大壓力p0，稱為比例界限壓力（也稱為臨塑壓力），土體，稱為比例界限壓力（也稱為臨塑壓力），土體 以壓縮變形為主。以壓縮變形為主。 （2）剪切變形階段）剪切變形階段：當(dāng)壓力超過：當(dāng)壓力超過p0，但小于極限壓力，但小于極限壓力pu時，壓縮時，壓縮 變形所占比例逐漸減少，而剪切變形逐漸增加，變形所占比例逐漸減少，而剪切變形逐漸增加，ps線由直線變?yōu)榫€由直線變?yōu)?曲線，曲線斜率逐漸增大。曲線，曲線斜率逐漸增大。 （3）破壞

9、階段：）破壞階段：當(dāng)荷載大于極限壓力當(dāng)荷載大于極限壓力pu時，即使維持荷載不變，時，即使維持荷載不變， 沉降也會急劇增大，始終達(dá)不到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。沉降也會急劇增大，始終達(dá)不到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。 用力學(xué)原理進(jìn)行解釋：（土力學(xué)）用力學(xué)原理進(jìn)行解釋：（土力學(xué)） 第17頁/共57頁 圖2-2 變形曲線三階段及相應(yīng)地基破壞情況 第18頁/共57頁 直線變形階段：受荷土體中任意點產(chǎn)生的剪應(yīng)力小于土體的抗剪直線變形階段：受荷土體中任意點產(chǎn)生的剪應(yīng)力小于土體的抗剪 強(qiáng)度，土的變形主要由土中空隙的壓縮引起，并隨時間趨于穩(wěn)定。強(qiáng)度，土的變形主要由土中空隙的壓縮引起，并隨時間趨于穩(wěn)定。 可以用彈性理論進(jìn)行分析?？梢杂脧椥岳碚撨M(jìn)

10、行分析。 剪切變形階段：土體除了豎向壓縮變形之外，在承壓板的邊緣已剪切變形階段：土體除了豎向壓縮變形之外，在承壓板的邊緣已 有小范圍內(nèi)土體承受的剪應(yīng)力達(dá)到或超過了土的抗剪強(qiáng)度，并開始有小范圍內(nèi)土體承受的剪應(yīng)力達(dá)到或超過了土的抗剪強(qiáng)度，并開始 向周圍土體發(fā)展。此階段土體的變形主要由壓縮變形和土粒剪切變向周圍土體發(fā)展。此階段土體的變形主要由壓縮變形和土粒剪切變 形共同引起?？梢杂脧椝苄岳碚撨M(jìn)行分析。形共同引起。可以用彈塑性理論進(jìn)行分析。 破壞階段：即使荷載不再增加，承壓板仍會不斷下沉，土體內(nèi)破壞階段：即使荷載不再增加，承壓板仍會不斷下沉，土體內(nèi) 部開始形成連續(xù)的滑動面，承壓板周圍土體面上各點的剪應(yīng)

11、力均達(dá)部開始形成連續(xù)的滑動面，承壓板周圍土體面上各點的剪應(yīng)力均達(dá) 到或超過土體的抗剪強(qiáng)度。到或超過土體的抗剪強(qiáng)度。 第19頁/共57頁 平板載荷試驗的常用設(shè)備包括四部分：平板載荷試驗的常用設(shè)備包括四部分： （1）承壓板）承壓板 （2 2）加荷系統(tǒng)）加荷系統(tǒng) （3 3）反力系統(tǒng)）反力系統(tǒng) （4 4）量測系統(tǒng)）量測系統(tǒng) 圖圖23 常見的載荷試驗反力與加載布置方式常見的載荷試驗反力與加載布置方式 第20頁/共57頁 第21頁/共57頁 第22頁/共57頁 （1）承壓板）承壓板 承壓板的功能類似于建筑物的基礎(chǔ)，所施加的荷載通過承壓板承壓板的功能類似于建筑物的基礎(chǔ)，所施加的荷載通過承壓板 傳遞給地基土。

12、傳遞給地基土。 （2）加荷系統(tǒng)）加荷系統(tǒng) 一般可分為千斤頂加載裝置和重物加載裝置。一般可分為千斤頂加載裝置和重物加載裝置。 重物加載裝置是將已知重量的鋼錠、混凝土塊等按試驗加載計重物加載裝置是將已知重量的鋼錠、混凝土塊等按試驗加載計 劃依次放在加載平臺上，達(dá)到對地基土分級加載的目的。（劃依次放在加載平臺上，達(dá)到對地基土分級加載的目的。（不需不需 要反力裝置支撐要反力裝置支撐）。）。 千斤頂加載方式需要反力裝置配合，一般采用油壓式。加載方千斤頂加載方式需要反力裝置配合，一般采用油壓式。加載方 式又由以下部件組成：主機(jī)、千斤頂、位移傳感器、加載油泵、式又由以下部件組成：主機(jī)、千斤頂、位移傳感器、加

13、載油泵、 壓力傳感器、百分表等。壓力傳感器、百分表等。 第23頁/共57頁 （3）反力系統(tǒng)）反力系統(tǒng) 常見的反力系統(tǒng)可以由重物、地錨或重物與地錨聯(lián)合聯(lián)合常見的反力系統(tǒng)可以由重物、地錨或重物與地錨聯(lián)合聯(lián)合 提供，然后與梁架組合成穩(wěn)定的反力系統(tǒng)。當(dāng)在巖體內(nèi)進(jìn)行荷提供，然后與梁架組合成穩(wěn)定的反力系統(tǒng)。當(dāng)在巖體內(nèi)進(jìn)行荷 載試驗時，可以利用周圍穩(wěn)定的巖體提供所需要的反力。見圖載試驗時，可以利用周圍穩(wěn)定的巖體提供所需要的反力。見圖 2-4。 （4）觀測系統(tǒng)）觀測系統(tǒng) 主要指位移（沉降）量測系統(tǒng)，包括支撐柱、基準(zhǔn)梁、位主要指位移（沉降）量測系統(tǒng)，包括支撐柱、基準(zhǔn)梁、位 移測量元件（位移傳感器、百分表）及其他

14、附件。具體的支撐移測量元件（位移傳感器、百分表）及其他附件。具體的支撐 關(guān)系是：位移量測元件固定在基準(zhǔn)梁上，基準(zhǔn)梁架設(shè)在支撐柱關(guān)系是：位移量測元件固定在基準(zhǔn)梁上，基準(zhǔn)梁架設(shè)在支撐柱 上，而支撐柱要打設(shè)在試坑內(nèi)適當(dāng)位置。上，而支撐柱要打設(shè)在試坑內(nèi)適當(dāng)位置。 圖圖24 堅硬巖土體內(nèi)載荷試驗反力系統(tǒng)示意圖堅硬巖土體內(nèi)載荷試驗反力系統(tǒng)示意圖 第24頁/共57頁 淺層平板載荷試驗，應(yīng)當(dāng)滿足下列技術(shù)要求：淺層平板載荷試驗，應(yīng)當(dāng)滿足下列技術(shù)要求： （1）試坑的要求）試坑的要求 一般要求荷載施加在半無限空間的表面，即埋設(shè)深度為零。但一般要求荷載施加在半無限空間的表面，即埋設(shè)深度為零。但 一般都是在開挖基坑底部

15、進(jìn)行試驗，這時要求基坑寬度應(yīng)大于承一般都是在開挖基坑底部進(jìn)行試驗，這時要求基坑寬度應(yīng)大于承 壓板寬度或直徑的壓板寬度或直徑的3倍。倍。 試坑底部的巖土應(yīng)避免擾動，保持其原狀結(jié)構(gòu)和天然含水量試坑底部的巖土應(yīng)避免擾動，保持其原狀結(jié)構(gòu)和天然含水量 ，可在承壓板下鋪設(shè)，可在承壓板下鋪設(shè)20mm的砂墊層找平，并盡快安裝設(shè)備。的砂墊層找平，并盡快安裝設(shè)備。 第25頁/共57頁 （2）承壓板的尺寸）承壓板的尺寸 一般情況下承壓板的形狀為方形或圓形，尺寸多為一般情況下承壓板的形狀為方形或圓形，尺寸多為0.250.5m2 ，在實際工程中，可根據(jù)試驗巖土層狀況或試驗要求選用合適的，在實際工程中，可根據(jù)試驗巖土層狀

16、況或試驗要求選用合適的 面積，可參照下面經(jīng)驗值選?。好娣e，可參照下面經(jīng)驗值選取： a 一般粘性土地基，常用面積為一般粘性土地基，常用面積為0.5 m2的圓形或方形剛性承壓板的圓形或方形剛性承壓板 ； b 碎石類土，承壓板寬度應(yīng)為最大碎石直徑的碎石類土，承壓板寬度應(yīng)為最大碎石直徑的1020倍；倍； c 巖石類土，承壓板面積以巖石類土，承壓板面積以0.1 m2為宜；為宜； d 為確定加固后復(fù)合地基的承載力，得用大型載荷試驗，要求為確定加固后復(fù)合地基的承載力，得用大型載荷試驗，要求 承壓板面積大于承壓板面積大于1m1m。 如南京水利科學(xué)研究院曾在寧夏大武口電廠及南通天生港電廠，如南京水利科學(xué)研究院曾

17、在寧夏大武口電廠及南通天生港電廠， 為檢驗碎石樁加固效果，測定復(fù)合地基承載力，做過為檢驗碎石樁加固效果，測定復(fù)合地基承載力，做過3m3m的的 大型載荷試驗。大型載荷試驗。 第26頁/共57頁 （3）加載方式及沉降觀測）加載方式及沉降觀測 a慢速法慢速法 分級加荷按等荷載增量均衡施加，荷載增量按預(yù)估的極限荷分級加荷按等荷載增量均衡施加，荷載增量按預(yù)估的極限荷 載等分為載等分為1012級（不少于級（不少于8級），或為臨塑荷載的級），或為臨塑荷載的1/4或或1/5。 對每級荷載，自加荷開始按時間間隔對每級荷載，自加荷開始按時間間隔5min、5 min、10 min、 10 min、15 min、15

18、 min 測讀一次沉降，以后間隔測讀一次沉降，以后間隔30 min測測 讀一次沉降，當(dāng)連續(xù)讀一次沉降，當(dāng)連續(xù)2小時內(nèi)每小時沉降量不超過小時內(nèi)每小時沉降量不超過0.1mm，或，或 連續(xù)連續(xù)1小時內(nèi)每小時內(nèi)每30 min沉降量不超過沉降量不超過0.05mm，可以認(rèn)為沉降已，可以認(rèn)為沉降已 達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，可施加下一級荷載。達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，可施加下一級荷載。 b快速法快速法 分級加荷等級與慢速法相同，但每一級荷載按間隔分級加荷等級與慢速法相同，但每一級荷載按間隔15min觀觀 測一次沉降，每級荷載持續(xù)測一次沉降，每級荷載持續(xù)2小時，即可施加下一級荷載。小時，即可施加下一級荷載。 c等沉降速率法等沉降速率

19、法 控制承壓板以一定的沉降速率沉降，測讀與沉降相應(yīng)的所控制承壓板以一定的沉降速率沉降，測讀與沉降相應(yīng)的所 施加的荷載，直到試驗達(dá)到破壞狀態(tài)。施加的荷載，直到試驗達(dá)到破壞狀態(tài)。 第27頁/共57頁 （4）試驗終止條件）試驗終止條件 試驗結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：一般認(rèn)為，當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，可認(rèn)為試驗結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：一般認(rèn)為，當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，可認(rèn)為 地基已達(dá)破壞階段，可終止試驗：地基已達(dá)破壞階段，可終止試驗： a在荷載不變條件下，在荷載不變條件下，24小時沉降速率幾乎不變或加速發(fā)展（不小時沉降速率幾乎不變或加速發(fā)展（不 能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)）；能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)）； b 板周圍出現(xiàn)隆起或破壞性裂縫；板周圍出現(xiàn)隆起或破壞

20、性裂縫； c c相對沉降量相對沉降量s/b（承壓板直徑或邊長）超過（承壓板直徑或邊長）超過0.060.08 。 第28頁/共57頁 （1）試驗設(shè)備的安裝）試驗設(shè)備的安裝 a打地錨：一般打地錨：一般4根或根或6根對稱布置，應(yīng)全部進(jìn)入較硬的地層根對稱布置，應(yīng)全部進(jìn)入較硬的地層 ，以提供較大的反力。，以提供較大的反力。 b挖試坑：大于承壓板尺寸的挖試坑：大于承壓板尺寸的3倍，并挖至試驗深度。倍，并挖至試驗深度。 c放置承壓板：在試坑中心位置，鋪設(shè)厚度不超過放置承壓板：在試坑中心位置，鋪設(shè)厚度不超過20mm的砂的砂 墊層并找平，小心平放承壓板，防止歪斜著地。墊層并找平，小心平放承壓板，防止歪斜著地。

21、d加壓系統(tǒng)的安裝：以承壓板為中心，從上至下在承壓板上加壓系統(tǒng)的安裝：以承壓板為中心，從上至下在承壓板上 以此安裝千斤頂、測力計和分力帽，使其重心保持在一條垂直以此安裝千斤頂、測力計和分力帽，使其重心保持在一條垂直 直線上。直線上。 e反力系統(tǒng)的安裝：通過連接件將次梁安裝在地錨上，以承反力系統(tǒng)的安裝：通過連接件將次梁安裝在地錨上，以承 壓板為中心將主梁通過連接件安裝在次梁下，形成完整的反力壓板為中心將主梁通過連接件安裝在次梁下，形成完整的反力 系統(tǒng)。系統(tǒng)。 f量測元件的安裝：打設(shè)支撐柱，安裝基準(zhǔn)梁，固定位移量測元件的安裝：打設(shè)支撐柱，安裝基準(zhǔn)梁，固定位移 傳感器、百分表，形成完整的位移沉降量測系

22、統(tǒng)。傳感器、百分表，形成完整的位移沉降量測系統(tǒng)。 第29頁/共57頁 （2）操作步驟）操作步驟 對于每一級荷載，其操作步驟均可分為對于每一級荷載，其操作步驟均可分為4步：步： a加載操作：第一級加載應(yīng)考慮設(shè)備的重量和挖掉土的自重，因加載操作：第一級加載應(yīng)考慮設(shè)備的重量和挖掉土的自重，因 此，要事先標(biāo)定或計算預(yù)壓荷載與相應(yīng)油壓表讀數(shù)或測力計百分表此，要事先標(biāo)定或計算預(yù)壓荷載與相應(yīng)油壓表讀數(shù)或測力計百分表 讀數(shù)之間的關(guān)系。讀數(shù)之間的關(guān)系。 b穩(wěn)壓操作：每級荷載下都必須保持穩(wěn)壓，在試驗過程中由于某穩(wěn)壓操作：每級荷載下都必須保持穩(wěn)壓，在試驗過程中由于某 些原因會使荷載減小，必須隨時觀察油壓表的讀數(shù)，并

23、通過千斤頂些原因會使荷載減小，必須隨時觀察油壓表的讀數(shù)，并通過千斤頂 不斷補(bǔ)壓，使施加的荷載保持相對穩(wěn)定。不斷補(bǔ)壓，使施加的荷載保持相對穩(wěn)定。 c沉降觀測：按照試驗沉降觀測技術(shù)要求進(jìn)行讀數(shù)。沉降觀測：按照試驗沉降觀測技術(shù)要求進(jìn)行讀數(shù)。 d試驗記錄：在試驗過程中必須始終按照規(guī)定將每一級荷載觀測試驗記錄：在試驗過程中必須始終按照規(guī)定將每一級荷載觀測 數(shù)據(jù)記錄在載荷試驗記錄表中。數(shù)據(jù)記錄在載荷試驗記錄表中。 第30頁/共57頁 一、繪制曲線一、繪制曲線 試驗資料整理是試驗結(jié)束后最重要的一項工作，其中沉降觀測試驗資料整理是試驗結(jié)束后最重要的一項工作，其中沉降觀測 記錄是最重要的原始資料，不僅記錄了沉降

24、，還記錄了荷載等級和記錄是最重要的原始資料，不僅記錄了沉降，還記錄了荷載等級和 其他與荷載試驗相關(guān)的信息，如承壓板形狀、尺寸、荷載點試驗深其他與荷載試驗相關(guān)的信息，如承壓板形狀、尺寸、荷載點試驗深 度、土性等等。度、土性等等。 圖25 p-s關(guān)系曲線 包括分級累加荷載包括分級累加荷載p-s曲線（荷載沉降曲線）、每一級荷載曲線（荷載沉降曲線）、每一級荷載 下的下的st曲線。曲線。 （1）p-s曲線曲線 第31頁/共57頁 將每一級加載下的荷載量值（將每一級加載下的荷載量值（p p）和對應(yīng)的最終沉降值（）和對應(yīng)的最終沉降值（s s）數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù) 對（對（p p，s s）繪制在坐標(biāo)紙上（圖）繪制在坐標(biāo)

25、紙上（圖2-52-5）。）。 目的就是要確定目的就是要確定p-sp-s曲線的特征點曲線的特征點p p0 0和和p pu u，當(dāng)，當(dāng)p-sp-s曲線上有明顯的曲線上有明顯的 直線段時，以直線的終點（第一拐點）為直線段時，以直線的終點（第一拐點）為p p0 0，當(dāng)直線段不明顯時，當(dāng)直線段不明顯時， 可變換坐標(biāo)，改做可變換坐標(biāo)，改做lgp-lgslgp-lgs或或p-p-s/s/p p曲線（曲線（s s為沉降增量，為沉降增量，p p 為荷載增量），以拐點對應(yīng)的荷載為為荷載增量），以拐點對應(yīng)的荷載為p p0 0。見圖。見圖2-62-6。 圖26 p-s/p關(guān)系曲線 第32頁/共57頁 （2）s-t曲線

26、曲線 s-t曲線反映的是每一級荷載下地基土隨時間的變形情況；又曲線反映的是每一級荷載下地基土隨時間的變形情況；又 可分為兩種，即按可分為兩種，即按p分級繪制和按分級繪制和按p分段連續(xù)繪制，兩者都需在曲分段連續(xù)繪制，兩者都需在曲 線上注明荷載等級。如圖線上注明荷載等級。如圖27： 圖27 s-t關(guān)系曲線 第33頁/共57頁 二、二、p-s曲線的修正曲線的修正 （1 1）圖解法）圖解法 如果開始的一些觀測點基本在一條直線上，只是不通過原點，如果開始的一些觀測點基本在一條直線上，只是不通過原點， 表明試驗存在一定的系統(tǒng)誤差?？蓪⑶€上的各點沿表明試驗存在一定的系統(tǒng)誤差?？蓪⑶€上的各點沿s s軸進(jìn)行

27、坐標(biāo)軸進(jìn)行坐標(biāo) 平移平移s s0 0，使它通過原點即可。如圖，使它通過原點即可。如圖2 28 8： 圖28 p-s曲線修正的圖解法 第34頁/共57頁 （2 2）最小二乘擬合法）最小二乘擬合法 對于有明顯直線段和拐點的對于有明顯直線段和拐點的p-sp-s曲線，可以通過最小二乘法擬合曲線，可以通過最小二乘法擬合 出最佳回歸直線方程式，出最佳回歸直線方程式， （3 3）高階曲線擬合法）高階曲線擬合法 對于沒有明顯直線段和拐點的圓滑型或不規(guī)則對于沒有明顯直線段和拐點的圓滑型或不規(guī)則p-sp-s曲線，可假曲線，可假 設(shè)為二次或高階多項式表示的曲線，通過曲線擬合求得常數(shù)項，即設(shè)為二次或高階多項式表示的曲

28、線，通過曲線擬合求得常數(shù)項，即 ，即為修正后的沉降數(shù)據(jù)。，即為修正后的沉降數(shù)據(jù)。 第35頁/共57頁 三、比例界限三、比例界限p0的確定的確定 比例界限比例界限p p0 0的確定方法有以下幾種：的確定方法有以下幾種： （1 1）當(dāng)）當(dāng)p-sp-s曲線上有較明顯的直線段和拐點時，直接取直線段的終曲線上有較明顯的直線段和拐點時，直接取直線段的終 點為比例界限壓力點為比例界限壓力p p0 0，并取該比例界限壓力所對應(yīng)的荷載作為地基，并取該比例界限壓力所對應(yīng)的荷載作為地基 土的承載力特征值。土的承載力特征值。 （2 2）當(dāng)）當(dāng)p-sp-s曲線上無明顯直線段時，可用下述方法確定：曲線上無明顯直線段時，可

29、用下述方法確定： a a在某一荷載下，其沉降量超過前一級荷載下沉降量的在某一荷載下，其沉降量超過前一級荷載下沉降量的2 2倍，即倍，即 s sn n22s sn-1 n-1的點所對應(yīng)的壓力即為比例界限。 的點所對應(yīng)的壓力即為比例界限。 b b繪制繪制lgp-lgslgp-lgs曲線，曲線上的轉(zhuǎn)折點所對應(yīng)的壓力即為比例界限曲線，曲線上的轉(zhuǎn)折點所對應(yīng)的壓力即為比例界限 。 c c繪制繪制p-p-s/s/p p曲線，曲線上的轉(zhuǎn)折點所對應(yīng)的壓力即為比例界曲線，曲線上的轉(zhuǎn)折點所對應(yīng)的壓力即為比例界 限。限。 第36頁/共57頁 四、極限荷載四、極限荷載pu的確定的確定 極限荷載極限荷載p pu u的確定

30、方法有以下幾種：的確定方法有以下幾種： a a當(dāng)載荷試驗加載至破壞荷載，則取破壞荷載的前一級荷載為極當(dāng)載荷試驗加載至破壞荷載，則取破壞荷載的前一級荷載為極 限荷載限荷載p pu u。 b b當(dāng)試驗未做到破壞荷載，則可取外插法確定其極限荷載，作圖當(dāng)試驗未做到破壞荷載，則可取外插法確定其極限荷載，作圖 步驟如圖步驟如圖2 29 9： 圖29 外插法確定極限承載力 第37頁/共57頁 一、地基土承載力確定一、地基土承載力確定 （一）應(yīng)用載荷試驗確定承載力特征值應(yīng)符合的規(guī)定（一）應(yīng)用載荷試驗確定承載力特征值應(yīng)符合的規(guī)定 1當(dāng)當(dāng)ps曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值。曲線上有比例界限時，取該

31、比例界限所對應(yīng)的荷載值。 2當(dāng)試驗滿足終止加荷條件之一時，其對應(yīng)的前一級荷載為極限當(dāng)試驗滿足終止加荷條件之一時，其對應(yīng)的前一級荷載為極限 荷載，當(dāng)該值小于對應(yīng)比例極限荷載值的荷載，當(dāng)該值小于對應(yīng)比例極限荷載值的2倍時，取荷載極限值的倍時，取荷載極限值的 一半。一半。 3不能按上述兩條規(guī)則確定時，可取不能按上述兩條規(guī)則確定時，可取s/b0.010.05所對應(yīng)的所對應(yīng)的 值，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。值，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。 4同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應(yīng)少于三點，當(dāng)試驗實測值的極同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應(yīng)少于三點，當(dāng)試驗實測值的極 差不超過平均值的差不超過平均值的30時，取此

32、平均值作為該土層的地基承載力時，取此平均值作為該土層的地基承載力 特征值特征值fak。 第38頁/共57頁 （二）具體確定方法（二）具體確定方法 1強(qiáng)度控制法（又稱為拐點法、比例界限法）強(qiáng)度控制法（又稱為拐點法、比例界限法） 此法是指以比例界限壓力此法是指以比例界限壓力p0作為地基土承載力。適用于硬塑堅作為地基土承載力。適用于硬塑堅 硬的粘性土、粉土、砂土和碎石土。硬的粘性土、粉土、砂土和碎石土。 2相對沉降法相對沉降法 根據(jù)沉降量和承壓板直徑（或邊長）的比值（根據(jù)沉降量和承壓板直徑（或邊長）的比值（s/b）確定承載力）確定承載力 特征值：特征值： a當(dāng)承壓板面積為當(dāng)承壓板面積為0.250.5

33、m2時，對中高壓縮性土，取時，對中高壓縮性土，取s/b 0.02所對應(yīng)的荷載為承載力特征值；對砂土和低壓縮性土，取所對應(yīng)的荷載為承載力特征值；對砂土和低壓縮性土，取 s/b0.010.015所對應(yīng)的荷載為承載力特征值。所對應(yīng)的荷載為承載力特征值。 b當(dāng)承壓板面積為大于當(dāng)承壓板面積為大于0.5m2時，應(yīng)結(jié)合一些特殊要求綜合時，應(yīng)結(jié)合一些特殊要求綜合 確定地基承載力特征值。確定地基承載力特征值。 第39頁/共57頁 3極限荷載法極限荷載法 a當(dāng)比例界限當(dāng)比例界限p0與極限荷載與極限荷載pu接近時（接近時（pu2p0），）， 可按下式計算：可按下式計算： suk Fpf/ s u k F pp pf

34、 0 0 第40頁/共57頁 二、變形模量計算二、變形模量計算 1對于厚層均質(zhì)各向同性地基土，當(dāng)?shù)乇頍o超載時，按彈性半無對于厚層均質(zhì)各向同性地基土，當(dāng)?shù)乇頍o超載時，按彈性半無 限體表面受荷原理，計算土的變形模量：限體表面受荷原理，計算土的變形模量： bKIE)1 ( 2 00 式中，式中，E0土的變形模量；土的變形模量； b承壓板直徑或邊長（承壓板直徑或邊長（m）；）； I0承壓板位于半空間表面的影響系數(shù)；對于圓形剛性承壓板位于半空間表面的影響系數(shù)；對于圓形剛性 板，板， ；對于方形承壓板，；對于方形承壓板，I00.886； Kp-s曲線直線段的斜率（曲線直線段的斜率（KN/m3）；）； 土的

35、泊松比，碎石土取土的泊松比，碎石土取0.25，砂土、亞砂土、粉土取，砂土、亞砂土、粉土取 0.30，亞粘土、粉質(zhì)粘土取，亞粘土、粉質(zhì)粘土取0.35，粘土取，粘土取0.42。 或者用此公式：或者用此公式： 式中，式中，p承壓板上直線變形階段的荷載，承壓板上直線變形階段的荷載，KN； s與荷載與荷載p相對應(yīng)的承壓板沉降值，相對應(yīng)的承壓板沉降值，cm。 785. 04/ 0 I sb p E)1 (10 2 0 第41頁/共57頁 2當(dāng)?shù)乇碛谐d時，將計算公式進(jìn)行修正：當(dāng)?shù)乇碛谐d時，將計算公式進(jìn)行修正： I1為承壓板埋深為承壓板埋深z修正系數(shù)，修正系數(shù)， 當(dāng)當(dāng)zb時，時， 其他符號意義同前。其他符

36、號意義同前。 bKIIE)1 ( 2 100 b z I 27. 0 1 1 z b I 23. 0 5 . 0 1 第42頁/共57頁 三、估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度三、估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度 用快速載荷試驗（相當(dāng)于不排水條件）的極限荷載用快速載荷試驗（相當(dāng)于不排水條件）的極限荷載pu，可估算，可估算 飽和粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度Cu。 c du u N pp C 式中，式中，pu快速載荷試驗所得的極限荷載，快速載荷試驗所得的極限荷載，kPa； pd承壓板周邊外的超載或土的自重應(yīng)力，承壓板周邊外的超載或土的自重應(yīng)力，kPa； Nc當(dāng)周邊無超載時，當(dāng)周邊無超載時，N

37、c6.15；當(dāng)承壓板埋深大于；當(dāng)承壓板埋深大于 或等于或等于4倍板徑或邊長時，倍板徑或邊長時，Nc9.25；當(dāng)承壓板埋深小于；當(dāng)承壓板埋深小于4倍板徑倍板徑 或邊長時，或邊長時，Nc由線性內(nèi)插確定。由線性內(nèi)插確定。 第43頁/共57頁 四、確定地基土的基床反力系數(shù)四、確定地基土的基床反力系數(shù) 依據(jù)平板載荷試驗依據(jù)平板載荷試驗ps曲線直線段的斜率，可直接確定基準(zhǔn)基床曲線直線段的斜率，可直接確定基準(zhǔn)基床 系數(shù)系數(shù)Kv（國標(biāo)（國標(biāo)巖土工程勘察規(guī)范巖土工程勘察規(guī)范（GB500212001）：）： spK v / 第44頁/共57頁 一、概述一、概述 平板載荷試驗只能確定淺層地基的承載力等問題，而無法解

38、決平板載荷試驗只能確定淺層地基的承載力等問題，而無法解決 深基礎(chǔ)的工程問題。深基礎(chǔ)的工程問題。1973年，挪威年，挪威Janbu等人研制出螺旋板載荷等人研制出螺旋板載荷 試驗。試驗。 該試驗是在不同深度處的原始應(yīng)力條件下進(jìn)行的載荷試驗，將該試驗是在不同深度處的原始應(yīng)力條件下進(jìn)行的載荷試驗，將 螺旋形的承壓板旋入地面以下預(yù)定的試驗深度處，用千斤頂通過螺旋形的承壓板旋入地面以下預(yù)定的試驗深度處，用千斤頂通過 傳力桿對螺旋板施加荷載，由位于螺旋板上端的傳感器測定壓力傳力桿對螺旋板施加荷載，由位于螺旋板上端的傳感器測定壓力 ，并用百分表觀測承壓板的位移。，并用百分表觀測承壓板的位移。 其裝置見圖其裝置

39、見圖2-102-10，同樣包括三個系統(tǒng)：加載系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、，同樣包括三個系統(tǒng)：加載系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、 量測系統(tǒng)。量測系統(tǒng)。 目前，歐美很多國家已將試驗成果用于實際工程，在我國也在目前，歐美很多國家已將試驗成果用于實際工程，在我國也在 少數(shù)單位得到應(yīng)用。最大試驗深度已達(dá)少數(shù)單位得到應(yīng)用。最大試驗深度已達(dá)3030米。米。 第45頁/共57頁 圖2-10 螺旋板載荷試驗裝置示意 第46頁/共57頁 二、適用性和參數(shù)確定二、適用性和參數(shù)確定 螺旋板載荷試驗適用于地下水位以下一定深度處的砂土、軟粘土螺旋板載荷試驗適用于地下水位以下一定深度處的砂土、軟粘土 、一般粘性土和硬粘性土層。、一般粘性土和硬粘性土

40、層。 可確定的參數(shù)有：地基土的承載力、變形模量、基床系數(shù)、固可確定的參數(shù)有：地基土的承載力、變形模量、基床系數(shù)、固 結(jié)系數(shù)等。結(jié)系數(shù)等。 第47頁/共57頁 三、技術(shù)要求 1 1承壓板應(yīng)有足夠剛度，加工準(zhǔn)確。一般，板頭面積為承壓板應(yīng)有足夠剛度，加工準(zhǔn)確。一般，板頭面積為100100、 200200、500cm500cm2 2，相當(dāng)于半徑為，相當(dāng)于半徑為113113、160160、252mm252mm。 2 2螺旋板旋入土中會引起一定的土體擾動，為減小擾動，應(yīng)保證螺旋板旋入土中會引起一定的土體擾動，為減小擾動，應(yīng)保證 ： （1 1）選擇適當(dāng)?shù)妮S徑（）選擇適當(dāng)?shù)妮S徑（2c2c）、板徑（）、板徑（2

41、a2a）、螺距（）、螺距（2b2b）及板厚（）及板厚（ t t），使），使c/a=0.125c/a=0.125，b/a=0.25b/a=0.25，t/a=0.02t/a=0.02； （2 2）螺旋板頭的旋入進(jìn)尺與螺距一致；）螺旋板頭的旋入進(jìn)尺與螺距一致； （3 3）螺旋板與土接觸面加工光滑。）螺旋板與土接觸面加工光滑。 3 3加載方式與平板載荷試驗一樣，有慢速法、快速法和等沉降速加載方式與平板載荷試驗一樣，有慢速法、快速法和等沉降速 率法（一般可采用率法（一般可采用0.50.52mm/min2mm/min）。）。 4 4試驗加荷等級、試驗結(jié)束條件與平板載荷試驗相同。試驗加荷等級、試驗結(jié)束條件與

42、平板載荷試驗相同。 5 5在同一試驗孔內(nèi)，在垂直方向的試驗點間距一般應(yīng)大于在同一試驗孔內(nèi)，在垂直方向的試驗點間距一般應(yīng)大于1 1米，米， 可結(jié)合土層變化和均勻性布置?？山Y(jié)合土層變化和均勻性布置。 第48頁/共57頁 四、資料整理及成果應(yīng)用四、資料整理及成果應(yīng)用 1繪制繪制ps曲線曲線 與平板荷載試驗相比，螺旋板載荷試驗除臨塑壓力與平板荷載試驗相比，螺旋板載荷試驗除臨塑壓力p0（比例界（比例界 限）及極限壓力限）及極限壓力pu外，還多一個特征值外，還多一個特征值pd。p0與與pu的物理意義和的物理意義和 平板載荷試驗相同；平板載荷試驗相同；pd為試驗深度處的原位有效自重壓力。典型為試驗深度處的原位有效自重壓力。典型 的的ps曲線如圖曲線如圖2-11： 圖2-11 ps典型曲線 第49頁/共57頁 （1）用）用ps曲線評定地基土承載力特征值時，與平板試驗一樣，曲線評定地基土承載力特征值時，與平板試驗一樣， 無需作深度修正。無需作深度修正。 （2）變形模量計算）變形模量計算 s pb E 式中，E不排水變形模量（MPa）； p某一級荷載壓力（MPa）； s壓力p下固結(jié)完成后的最終沉降量（mm）； b螺旋板直徑（mm）。 與試驗深度和土類有關(guān)的系數(shù)，可以按表21選 取。 第50頁/共57頁 （3）一維壓縮模量）一維壓縮模量 當(dāng)試驗在排水條件下進(jìn)行時，可按當(dāng)試驗在排水條件下進(jìn)行時，可