土力學(xué)原位試驗(yàn)

1、土的壓縮性原位試驗(yàn)土的壓縮性原位試驗(yàn)載荷試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)載荷載荷試驗(yàn)試驗(yàn)u 一、概述一、概述u 二、試驗(yàn)設(shè)備與方法二、試驗(yàn)設(shè)備與方法u 三、基本測試原理三、基本測試原理u 四、試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用四、試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用u 五、其它類型載荷試驗(yàn)五、其它類型載荷試驗(yàn) 一、概述一、概述1、載荷試驗(yàn)：、載荷試驗(yàn)：載荷試驗(yàn)載荷試驗(yàn)（Plate Load Test，簡稱，簡稱PLT）是在現(xiàn)場對一個剛性）是在現(xiàn)場對一個剛性承壓板逐級加荷，測定天然地基、單樁或復(fù)合地基的沉降隨承壓板逐級加荷，測定天然地基、單樁或復(fù)合地基的沉降隨荷載的變化，借以確定它們承載能力的原位測試方法。荷載的變化，借以確定它們承載能力的原位測試

2、方法。32、載荷試驗(yàn)分類：、載荷試驗(yàn)分類：p1.按承壓板的形狀分：平板載荷試驗(yàn)和螺旋板載荷試驗(yàn)按承壓板的形狀分：平板載荷試驗(yàn)和螺旋板載荷試驗(yàn)p2.按承壓板設(shè)置深度分：淺層平板載荷試驗(yàn)和深層平板載按承壓板設(shè)置深度分：淺層平板載荷試驗(yàn)和深層平板載荷試驗(yàn)。荷試驗(yàn)。43、載荷試驗(yàn)的應(yīng)用：、載荷試驗(yàn)的應(yīng)用：p 1. 確定地基土的比例界限壓力、極限壓力；確定地基土的比例界限壓力、極限壓力；p 2. 確定地基土的變形模量；確定地基土的變形模量；p 3. 估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度；估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度；p 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)；p 5. 確定單樁、復(fù)合地基的極限承載

3、力。確定單樁、復(fù)合地基的極限承載力。54、載荷試驗(yàn)的適用范圍：、載荷試驗(yàn)的適用范圍：p 適用范圍：適用范圍：各種地基土，包括是各各種地基土，包括是各種填土和含碎石的土。種填土和含碎石的土。65、載荷試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)：、載荷試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)：p 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：對地基土不產(chǎn)生擾動，結(jié)果最可靠、最具有代表對地基土不產(chǎn)生擾動，結(jié)果最可靠、最具有代表性，可直接用于工程設(shè)計(jì)。是確定承載力的最主要方法。性，可直接用于工程設(shè)計(jì)。是確定承載力的最主要方法。p 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：價格昂貴、費(fèi)時。價格昂貴、費(fèi)時。二、試驗(yàn)設(shè)備與方法二、試驗(yàn)設(shè)備與方法（一）試驗(yàn)設(shè)備：（一）試驗(yàn)設(shè)備：載荷試驗(yàn)因試驗(yàn)土層軟硬程載荷試驗(yàn)因試驗(yàn)土層軟硬程度、

4、壓板大小和試驗(yàn)土層深度、壓板大小和試驗(yàn)土層深度等不同，采用的測試設(shè)備度等不同，采用的測試設(shè)備有多種情況。大體可歸納為有多種情況。大體可歸納為由由承壓板、加荷系統(tǒng)、反力承壓板、加荷系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)四部分組成。四部分組成。7二、試驗(yàn)設(shè)備與方法二、試驗(yàn)設(shè)備與方法（一）試驗(yàn)設(shè)備：（一）試驗(yàn)設(shè)備：各部分的主要功能：各部分的主要功能：加荷系統(tǒng)加荷系統(tǒng)控制并穩(wěn)定加荷的大小，通控制并穩(wěn)定加荷的大小，通過過反力系統(tǒng)反力系統(tǒng)反作用于反作用于承壓板承壓板，承壓板承壓板將荷載均勻傳遞給地將荷載均勻傳遞給地基土，地基土的變形由基土，地基土的變形由觀測系統(tǒng)觀測系統(tǒng)測定。測定。8二、試驗(yàn)設(shè)備與方法二、

5、試驗(yàn)設(shè)備與方法1、承壓板類型及尺寸：、承壓板類型及尺寸：（1）承壓板的基本要求：）承壓板的基本要求：u 材質(zhì)要求：材質(zhì)要求：承壓板可用混凝土、鋼筋混凝土、鋼板、鑄承壓板可用混凝土、鋼筋混凝土、鋼板、鑄鐵板等制成，多以肋板加固的鋼板為主。鐵板等制成，多以肋板加固的鋼板為主。u 剛度要求：剛度要求：具有足夠的剛度，不破損、不撓曲，壓板底具有足夠的剛度，不破損、不撓曲，壓板底部光平，尺寸和傳力重心準(zhǔn)確，搬運(yùn)和安置方便。部光平，尺寸和傳力重心準(zhǔn)確，搬運(yùn)和安置方便。u 形狀要求：形狀要求：可加工成正方形或圓形，其中圓形壓板受力可加工成正方形或圓形，其中圓形壓板受力條件較好，使用最多。條件較好，使用最多。

6、9二、試驗(yàn)設(shè)備與方法二、試驗(yàn)設(shè)備與方法1、承壓板類型及尺寸：、承壓板類型及尺寸：（2）承壓板的尺寸：）承壓板的尺寸：u對于對于淺層淺層平板載荷試驗(yàn)，承壓板尺寸不應(yīng)小于平板載荷試驗(yàn)，承壓板尺寸不應(yīng)小于0.25m2。u對對均質(zhì)密實(shí)的土均質(zhì)密實(shí)的土，可采用，可采用0.1m2。u對對軟土和人工填土軟土和人工填土，不應(yīng)小于，不應(yīng)小于0.5m2，可以更大一些。，可以更大一些。u 對于對于深層深層平板載荷試驗(yàn)，宜選用平板載荷試驗(yàn)，宜選用0.5m2或直徑或直徑80cm。u對于對于巖石巖石地基，承壓板面積可用地基，承壓板面積可用0.070.1m2。u對于對于碎石類土碎石類土，承壓板直徑或邊長應(yīng)大于碎石或卵石最大

7、，承壓板直徑或邊長應(yīng)大于碎石或卵石最大直徑的直徑的10倍。倍。10二、試驗(yàn)設(shè)備與方法二、試驗(yàn)設(shè)備與方法1、承壓板類型及尺寸：、承壓板類型及尺寸：（3）承壓板試坑大?。海┏袎喊逶嚳哟笮。簎淺層平板載荷淺層平板載荷試驗(yàn)試坑的寬度至少應(yīng)等于承壓板邊長或直試驗(yàn)試坑的寬度至少應(yīng)等于承壓板邊長或直徑的徑的3倍倍；u深層平板載荷深層平板載荷試驗(yàn)試坑的寬度至少應(yīng)試驗(yàn)試坑的寬度至少應(yīng)等于等于承壓板邊長或直承壓板邊長或直徑。徑。11二、試驗(yàn)設(shè)備與方法二、試驗(yàn)設(shè)備與方法2、加荷系統(tǒng)：、加荷系統(tǒng)：加荷系統(tǒng)是指通過承壓板對地基施加荷載的裝置，主要有：加荷系統(tǒng)是指通過承壓板對地基施加荷載的裝置，主要有：堆重加荷裝置堆重加

8、荷裝置和和千斤頂加荷裝置千斤頂加荷裝置兩種。兩種。（1）堆重加荷裝置）堆重加荷裝置一般將砂袋、砌塊、鋼錠等重物，依次對稱置放在加荷臺一般將砂袋、砌塊、鋼錠等重物，依次對稱置放在加荷臺上，逐級加荷。加荷操作要細(xì)心，對稱放置，不要偏壓。上，逐級加荷。加荷操作要細(xì)心，對稱放置，不要偏壓。此類裝置費(fèi)時費(fèi)力且控制困難，但荷載穩(wěn)定。此類裝置費(fèi)時費(fèi)力且控制困難，但荷載穩(wěn)定。12132、加荷系統(tǒng)：、加荷系統(tǒng)：（2）千斤頂加荷裝置）千斤頂加荷裝置根據(jù)試驗(yàn)要求，采用不同規(guī)格的手動液壓千斤頂加荷，并根據(jù)試驗(yàn)要求，采用不同規(guī)格的手動液壓千斤頂加荷，并配備不同量程的壓力表或測力計(jì)控制加荷值。千斤頂可采配備不同量程的壓力

9、表或測力計(jì)控制加荷值。千斤頂可采用一個或多個。要注意加荷穩(wěn)定，避免沖擊荷載。用一個或多個。要注意加荷穩(wěn)定，避免沖擊荷載。142、加荷系統(tǒng)：、加荷系統(tǒng)：（2）千斤頂加荷裝置）千斤頂加荷裝置151千斤頂；千斤頂；2地錨；地錨；3桁架；桁架；4立柱；立柱； 5分立柱；分立柱；6拉桿拉桿 3、反力系統(tǒng)：、反力系統(tǒng)：除堆重加荷方外，其他加荷系統(tǒng)都必須與反力系統(tǒng)相配合。除堆重加荷方外，其他加荷系統(tǒng)都必須與反力系統(tǒng)相配合。反力系統(tǒng)主要有：錨固式、撐壁式和平洞式三種。反力系統(tǒng)主要有：錨固式、撐壁式和平洞式三種。16錨固式反力系統(tǒng)錨固式反力系統(tǒng)鋼桁架式反力系統(tǒng)鋼桁架式反力系統(tǒng)4、量測系統(tǒng)：、量測系統(tǒng)：量測系統(tǒng)包

10、括：量測系統(tǒng)包括基準(zhǔn)梁，位移計(jì)，磁性表座，量測系統(tǒng)包括：量測系統(tǒng)包括基準(zhǔn)梁，位移計(jì)，磁性表座，油壓表（測力環(huán)）。油壓表（測力環(huán)）。機(jī)械類位移計(jì)可采用機(jī)械類位移計(jì)可采用百分表百分表，其最小刻度，其最小刻度0.01mm，量程一般為，量程一般為530mm，為常用儀表。為常用儀表。電子類位移計(jì)電子類位移計(jì)一般具有量程大、無人為讀數(shù)誤差等特點(diǎn)，一般具有量程大、無人為讀數(shù)誤差等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)自動記錄和繪圖。可以實(shí)現(xiàn)自動記錄和繪圖。油壓表油壓表一般為機(jī)械式，人工測讀。一般為機(jī)械式，人工測讀。17百分表百分表磁性表座磁性表座（二）試驗(yàn)方法：（二）試驗(yàn)方法： 1、設(shè)備的安裝過程、設(shè)備的安裝過程18千分表（二）試

11、驗(yàn)方法：（二）試驗(yàn)方法： 2、設(shè)備的調(diào)試與注意事項(xiàng)、設(shè)備的調(diào)試與注意事項(xiàng)1）盡量）盡量避免避免測試面土體受到測試面土體受到擾動擾動，否則土性會發(fā)生變化，影響測，否則土性會發(fā)生變化，影響測試精度。試精度。2）安裝過程要精心，確保承壓板、反力系統(tǒng)和加荷系統(tǒng)的傳力重）安裝過程要精心，確保承壓板、反力系統(tǒng)和加荷系統(tǒng)的傳力重心在一條垂線或直線上，心在一條垂線或直線上，各部件連接牢固，但地基土不能受到預(yù)壓各部件連接牢固，但地基土不能受到預(yù)壓。3）安裝量測系統(tǒng)時，變形觀測的）安裝量測系統(tǒng)時，變形觀測的基準(zhǔn)點(diǎn)要穩(wěn)定可靠基準(zhǔn)點(diǎn)要穩(wěn)定可靠，不受荷載板，不受荷載板沉降的影響。除承壓板量測的百分表外，還應(yīng)在其兩側(cè)地面

12、設(shè)置地沉降的影響。除承壓板量測的百分表外，還應(yīng)在其兩側(cè)地面設(shè)置地面升降觀測點(diǎn)。面升降觀測點(diǎn)。4）設(shè)備安裝好后，要進(jìn)行初步調(diào)試，使各部分處于最佳工作狀態(tài)。）設(shè)備安裝好后，要進(jìn)行初步調(diào)試，使各部分處于最佳工作狀態(tài)。19千分表（二）試驗(yàn)方法：（二）試驗(yàn)方法： 3、加荷方式、加荷方式 根據(jù)試驗(yàn)中加荷方式的快慢，可將載荷試驗(yàn)分為：根據(jù)試驗(yàn)中加荷方式的快慢，可將載荷試驗(yàn)分為：常規(guī)常規(guī)載荷試驗(yàn)（慢速載荷試驗(yàn)）載荷試驗(yàn)（慢速載荷試驗(yàn)）和和快速載荷試驗(yàn)快速載荷試驗(yàn)兩種。兩種。 加荷等級和標(biāo)準(zhǔn)加荷等級和標(biāo)準(zhǔn)通常采用通常采用地基基本承載力的地基基本承載力的1/5或或極限承極限承載力的載力的1/10作為試驗(yàn)中的實(shí)用值

13、：作為試驗(yàn)中的實(shí)用值： 松軟土層：松軟土層：1025kPa； 中密土層：中密土層：2550kPa; 密實(shí)土層：密實(shí)土層：50100kPa； 碎石類土：碎石類土：100200kPa; 巖石地基：巖石地基：200500kPa。 加荷等級加荷等級的劃分為的劃分為1012級，不應(yīng)小于級，不應(yīng)小于8級，最大加載量級，最大加載量不應(yīng)小于地基承載力設(shè)計(jì)值的不應(yīng)小于地基承載力設(shè)計(jì)值的2倍。倍。20千分表（二）試驗(yàn)方法：（二）試驗(yàn)方法： 3、加荷方式、加荷方式（1）常規(guī)載荷試驗(yàn)）常規(guī)載荷試驗(yàn)常規(guī)載荷試驗(yàn)是逐級加荷，待各級荷載作用下的沉降達(dá)到常規(guī)載荷試驗(yàn)是逐級加荷，待各級荷載作用下的沉降達(dá)到相對穩(wěn)定后，再施加下一

14、級荷載。相對穩(wěn)定后，再施加下一級荷載。p 土體：土體：每級加載后，按時間間隔每級加載后，按時間間隔5、5、10、10、15、15min讀數(shù)，讀數(shù)，以后每隔以后每隔30min讀數(shù)一次，當(dāng)連續(xù)讀數(shù)一次，當(dāng)連續(xù)2小時內(nèi)，每小時的沉降小時內(nèi)，每小時的沉降量小于量小于0.1mm時，認(rèn)為該級荷載下沉降已穩(wěn)定，可施加下一時，認(rèn)為該級荷載下沉降已穩(wěn)定，可施加下一級荷載。級荷載。21千分表（二）試驗(yàn)方法：（二）試驗(yàn)方法： 3、加荷方式、加荷方式（1）常規(guī)載荷試驗(yàn)）常規(guī)載荷試驗(yàn)p 巖石：巖石：每級加載后，按時間間隔每級加載后，按時間間隔1、2、2、5min讀數(shù)一次，以后每讀數(shù)一次，以后每隔隔10min讀數(shù)一次，當(dāng)

15、連續(xù)三次沉降量讀數(shù)差小于等于讀數(shù)一次，當(dāng)連續(xù)三次沉降量讀數(shù)差小于等于0.1mm時，認(rèn)為該級荷載下沉降已穩(wěn)定，可施加下一級荷載。時，認(rèn)為該級荷載下沉降已穩(wěn)定，可施加下一級荷載。22（二）試驗(yàn)方法：（二）試驗(yàn)方法： 3、加荷方式、加荷方式（1）快速載荷試驗(yàn)）快速載荷試驗(yàn) 快速載荷試驗(yàn)快速載荷試驗(yàn)是指加荷速率快，試驗(yàn)時間段，一般只需是指加荷速率快，試驗(yàn)時間段，一般只需幾小時，而常規(guī)載荷試驗(yàn)一般需要幾小時，而常規(guī)載荷試驗(yàn)一般需要23天，周期太長。天，周期太長。 快速載荷試驗(yàn)快速載荷試驗(yàn)適用于適用于巖石、碎石類土及粗砂地層。巖石、碎石類土及粗砂地層。p 快速載荷仍是逐級加荷，前后兩級荷載的間隔是固定的，

16、快速載荷仍是逐級加荷，前后兩級荷載的間隔是固定的，一般是一般是10min，當(dāng)連續(xù)三次沉降量讀數(shù)差均不大于，當(dāng)連續(xù)三次沉降量讀數(shù)差均不大于0.01mm時，認(rèn)為已穩(wěn)定。時，認(rèn)為已穩(wěn)定。23千分表（二）試驗(yàn)方法：（二）試驗(yàn)方法： 4、試驗(yàn)終止標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)終止標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)下列情況之一時，試驗(yàn)應(yīng)終止：當(dāng)試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)下列情況之一時，試驗(yàn)應(yīng)終止：p （1）承壓板周圍巖土出現(xiàn)明顯側(cè)向擠出現(xiàn)象，周邊巖土）承壓板周圍巖土出現(xiàn)明顯側(cè)向擠出現(xiàn)象，周邊巖土出現(xiàn)明顯隆起或徑向裂縫持續(xù)發(fā)展。出現(xiàn)明顯隆起或徑向裂縫持續(xù)發(fā)展。p（2）本級荷載的沉降量大于前一級荷載沉降量的）本級荷載的沉降量大于前一級荷載沉降量的5

17、倍，荷倍，荷載沉降載沉降(p-S)曲線出現(xiàn)明顯陡降。曲線出現(xiàn)明顯陡降。p（3）在某級荷載下，）在某級荷載下，24小時沉降速率不能達(dá)到相對穩(wěn)定小時沉降速率不能達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，還在繼續(xù)近似等速或加速發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)，還在繼續(xù)近似等速或加速發(fā)展。24（二）試驗(yàn)方法：（二）試驗(yàn)方法： 4、試驗(yàn)終止標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)終止標(biāo)準(zhǔn) 當(dāng)試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)下列情況之一時，試驗(yàn)應(yīng)終止：當(dāng)試驗(yàn)過程中，出現(xiàn)下列情況之一時，試驗(yàn)應(yīng)終止：p （4）淺層載荷試驗(yàn)的總沉降量）淺層載荷試驗(yàn)的總沉降量S與承壓板寬度與承壓板寬度b或直徑或直徑d之比已大于之比已大于0.060.08；深層載荷試驗(yàn)用；深層載荷試驗(yàn)用S/d=0.04。p（5）當(dāng)達(dá)不到極

18、限荷載時，最大壓力已達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)荷）當(dāng)達(dá)不到極限荷載時，最大壓力已達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)荷載的載的2倍或超過倍或超過p-S曲線第一拐點(diǎn)至少三級荷載，其對應(yīng)的前曲線第一拐點(diǎn)至少三級荷載，其對應(yīng)的前一級荷載即定位極限荷載。一級荷載即定位極限荷載。25千分表一、繪制曲線 包括分級累加荷載p-s曲線（荷載沉降曲線）、每一級荷載下的st曲線。（1）p-s曲線將每一級加載下的荷載量值（p）和對應(yīng)的最終沉降值（s）數(shù)據(jù)對（p，s）繪制在坐標(biāo)紙上目的就是要確定p-s曲線的特征點(diǎn)p0和pu，當(dāng)p-s曲線上有明顯的直線段時，以直線的終點(diǎn)（第一拐點(diǎn)）為p0，當(dāng)直線段不明顯時，可變換坐標(biāo)，改做lgp-lgs或p-s/p曲線（s

19、為沉降增量，p為荷載增量），以拐點(diǎn)對應(yīng)的荷載為p0。p-s/p關(guān)系曲線（2）s-t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；又可分為兩種，即按p分級繪制和按p分段連續(xù)繪制，兩者都需在曲線上注明荷載等級。s-t關(guān)系曲線 二、p-s曲線的修正 （1）圖解法 如果開始的一些觀測點(diǎn)基本在一條直線上，只是不通過原點(diǎn)，表明試驗(yàn)存在一定的系統(tǒng)誤差?？蓪⑶€上的各點(diǎn)沿s軸進(jìn)行坐標(biāo)平移s0，使它通過原點(diǎn)即可。三、比例界限p0的確定 比例界限p0的確定方法有以下幾種：（1）當(dāng)p-s曲線上有較明顯的直線段和拐點(diǎn)時，直接取直線段的終點(diǎn)為比例界限壓力p0，并取該比例界限壓力所對應(yīng)的荷載作為地基土的承載

20、力特征值。（2）當(dāng)p-s曲線上無明顯直線段時，可用下述方法確定：a在某一荷載下，其沉降量超過前一級荷載下沉降量的2倍，即sn2sn-1的點(diǎn)所對應(yīng)的壓力即為比例界限。b繪制lgp-lgs曲線，曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對應(yīng)的壓力即為比例界限。c繪制p-s/p曲線，曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對應(yīng)的壓力即為比例界限。 四、極限荷載pu的確定 極限荷載pu的確定方法有以下幾種：a當(dāng)載荷試驗(yàn)加載至破壞荷載，則取破壞荷載的前一級荷載為極限荷載pu。b當(dāng)試驗(yàn)未做到破壞荷載，則可取外插法確定其極限荷載，作圖步驟如圖一、地基土承載力確定 （一）應(yīng)用載荷試驗(yàn)確定承載力特征值應(yīng)符合的規(guī)定1當(dāng)ps曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應(yīng)的

21、荷載值。2當(dāng)試驗(yàn)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2倍時，取荷載極限值的一半。3不能按上述兩條規(guī)則確定時，可取s/b0.010.05所對應(yīng)的值，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(jì)的試驗(yàn)點(diǎn)不應(yīng)少于三點(diǎn)，當(dāng)試驗(yàn)實(shí)測值的極差不超過平均值的30時，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。 （二）具體確定方法1強(qiáng)度控制法（又稱為拐點(diǎn)法、比例界限法） 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(jiān)硬的粘性土、粉土、砂土和碎石土。 2相對沉降法 根據(jù)沉降量和承壓板直徑（或邊長）的比值（s/b）確定承載力特征值： a當(dāng)承壓板面積

22、為0.250.5m2時，對中高壓縮性土，取s/b0.02所對應(yīng)的荷載為承載力特征值；對砂土和低壓縮性土，取s/b0.010.015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0.5m2時，應(yīng)結(jié)合一些特殊要求綜合確定地基承載力特征值。 3極限荷載法 a當(dāng)比例界限p0與極限荷載pu接近時（pu2p0），可按下式計(jì)算： sukFpf/sukFpppf00二、變形模量計(jì)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，按彈性半無限體表面受荷原理，計(jì)算土的變形模量： bKIE)1 (200式中，E0土的變形模量； b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)；對于圓形剛性板， ；

23、對于方形承壓板，I00.886； Kp-s曲線直線段的斜率（KN/m3）； 土的泊松比，碎石土取0.25，砂土、亞砂土、粉土取0.30，亞粘土、粉質(zhì)粘土取0.35，粘土取0.42。 或者用此公式：式中，p承壓板上直線變形階段的荷載，KN； s與荷載p相對應(yīng)的承壓板沉降值，cm。 785. 04/0IsbpE)1 (10202當(dāng)?shù)乇碛谐d時，將計(jì)算公式進(jìn)行修正：I1為承壓板埋深z修正系數(shù)，當(dāng)zb時，其他符號意義同前。 bKIIE)1 (2100bzI27. 011zbI23. 05 . 01旁壓試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)u 一、概述一、概述u 二、試驗(yàn)設(shè)備與方法二、試驗(yàn)設(shè)備與方法u 三、基本測試原理三、基本測

24、試原理u 四、試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用四、試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用u 五、其它類型載荷試驗(yàn)五、其它類型載荷試驗(yàn)1. 概述 旁壓儀試驗(yàn)是在現(xiàn)場鉆孔旁壓儀試驗(yàn)是在現(xiàn)場鉆孔中進(jìn)行的一種水平向荷載中進(jìn)行的一種水平向荷載試驗(yàn)。具體試驗(yàn)方法是將試驗(yàn)。具體試驗(yàn)方法是將一個圓柱形的旁壓器放到一個圓柱形的旁壓器放到鉆孔內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高，加壓使鉆孔內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高，加壓使得旁壓器橫向膨脹，根據(jù)得旁壓器橫向膨脹，根據(jù)試驗(yàn)的讀數(shù)可以得到鉆孔試驗(yàn)的讀數(shù)可以得到鉆孔橫向擴(kuò)張的體積橫向擴(kuò)張的體積-壓力或應(yīng)壓力或應(yīng)力力-應(yīng)變關(guān)系曲線，據(jù)此可應(yīng)變關(guān)系曲線，據(jù)此可用來估計(jì)地基承載力，測用來估計(jì)地基承載力，測定土的強(qiáng)度參數(shù)、變形參定土的強(qiáng)度參數(shù)、變形參數(shù)

25、、基床系數(shù)，估算基礎(chǔ)數(shù)、基床系數(shù)，估算基礎(chǔ)沉降、單樁承載力與沉降。沉降、單樁承載力與沉降。 1. 概述 現(xiàn)在旁壓儀器包括預(yù)鉆式、自鉆式和壓入式三種，國內(nèi)國外都是以預(yù)鉆式為主 預(yù)鉆式旁壓儀預(yù)鉆式旁壓儀的原理是預(yù)先用鉆具鉆出一個符合要求的垂直鉆孔，將旁壓器放入鉆孔內(nèi)的設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后進(jìn)行旁壓試驗(yàn)。 自鉆式旁壓儀自鉆式旁壓儀是將旁壓儀設(shè)備和鉆機(jī)一體化，將旁壓器安裝在鉆桿上，在旁壓器的端部安裝鉆頭，鉆頭在鉆進(jìn)時，將切碎的土屑從旁壓器(鉆桿)的空心部位用泥漿帶走，至預(yù)定標(biāo)高后進(jìn)行旁壓試驗(yàn)。自鉆式旁壓試驗(yàn)的優(yōu)越性就是最大限度地保證了自鉆式旁壓試驗(yàn)的優(yōu)越性就是最大限度地保證了地基土的原狀性。地基土的原狀性。2

26、. 試驗(yàn)基本原理 旁壓試驗(yàn)可理想化為圓柱孔穴擴(kuò)張課題，為軸對稱平面應(yīng)變問題。典型的旁壓曲線(壓力P-體積變化量V曲線或壓力p-測管水位下降值S)可分為三段， I段曲線AB):初步階段，反映孔壁受擾動土的壓縮; II段(直線BC):似彈性階段，壓力與體積變化量大致成直線關(guān)系; III段(曲線CD):塑性階段，隨著壓力的增大，體積變化量逐漸增加，最后急劇增大，達(dá)到破壞。 I-II段的界限壓力相當(dāng)于初始水平壓力po,II-III段的界限壓力相當(dāng)于臨塑壓力pf, III段末尾漸近線的壓力為極限壓力Pl。 VABCDplpfpopIIIIII 依據(jù)旁壓曲線似彈性階段(BC段)的斜率，由圓柱擴(kuò)張軸對稱平面

27、應(yīng)變的彈性理論解，可得旁壓模量EM,和旁壓剪切模量GM。2. 試驗(yàn)基本原理 工作時，由加壓裝置將較低的氣壓轉(zhuǎn)換為較高壓力的水壓。并通過高壓導(dǎo)管傳至旁壓器，使彈性膜膨脹導(dǎo)致地基孔壁受壓而產(chǎn)生相應(yīng)的變形。 根據(jù)所測結(jié)果，得到壓力p和位移值S間的關(guān)系,即旁壓曲線。從而得到地基土層的臨塑壓力，極限壓力、旁壓模量等有關(guān)土力學(xué)指標(biāo)。變 形 量 測 裝 置快 速 接 頭旁 壓 器加 壓 穩(wěn) 壓 裝 置中 壓 表氮 氣 加 壓 閥低 壓 表低 壓表 閥減 壓 閥中 壓 表高 壓 表氮 氣 加 壓 閥手 動 加 壓 閥排 水 閥中 壓 表輔 管測 管調(diào)壓閥測管閥輔管閥手動加壓儲氣罐導(dǎo)壓管導(dǎo)壓管調(diào)零閥高壓氮?dú)庠?

28、1水 箱加 壓水 箱注水管注水管注 水 閥中腔注水閥旁壓器注 ：343. 試驗(yàn)儀器設(shè)備與安裝預(yù)鉆式旁壓儀 預(yù)鉆式旁壓儀由旁壓器、控制單元和管路三部分組成。 (1)旁壓器 旁壓器是對孔壁土(巖)體直接施加壓力的部分，是旁壓儀最重要的部件。它由金屬骨架、密封的橡皮膜和膜金屬骨架、密封的橡皮膜和膜外護(hù)鎧組成。外護(hù)鎧組成。旁壓器分單腔式和三腔式兩種，目前常用的是三腔式。三腔式旁壓器由測量腔(中腔)和上下兩個護(hù)腔構(gòu)成。測量腔和護(hù)腔互不相通，但兩個護(hù)腔是互通的，并把測量腔夾在中間。試驗(yàn)時有壓介質(zhì)(水或油)從控制單元通過中間管路系統(tǒng)進(jìn)入測量腔，使橡皮膜沿徑向膨脹，孔周土(巖)體受壓呈圓柱形擴(kuò)張，從而可以量測

29、孔壁壓力與鉆孔體積變化的關(guān)系。 (2)控制單元 控制單元位于地表，通常是設(shè)置在三腳架上的一個箱式結(jié)構(gòu)。其功能是控制試驗(yàn)壓力和測讀旁壓器體積(應(yīng)變)的變化。一般由壓力源(高壓氮?dú)馄?、調(diào)壓器、測管、水箱、各類閥門、壓力表、管路和箱式結(jié)構(gòu)架等組成。 (3)管路系統(tǒng) 管路系統(tǒng)是用于連接旁壓器和控制單元、輸送和傳遞壓力與體積信息的系統(tǒng)，通常包括氣路、水(油)路和電路。4. 技術(shù)要求與試驗(yàn)方法 一、試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 二、儀器校正 三、預(yù)鉆成孔一、試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 使用前，必須熟悉儀器的基本原理、管路圖和各閥門的作用，并按下列步驟做好準(zhǔn)備工作: 1.向水箱注滿蒸餾水或干凈的冷開水。 2.連通管路。 3.注水:

30、打開高壓氣瓶閥門并調(diào)節(jié)其上減壓器，使其輸出壓力為0.15MPa左右。 4.調(diào)零:把旁壓器垂直提高，使其測試腔的中點(diǎn)與目測管0刻度相起平。 5.檢查傳感器和記錄儀的連接等是否處于正常工況。并設(shè)置好試驗(yàn)時間標(biāo)準(zhǔn)。二、儀器校正 試驗(yàn)前，應(yīng)對儀器進(jìn)行彈性膜(包括保護(hù)套)約束力校正和儀器綜合變形校正，具體項(xiàng)目按下列情況確定: 彈性膜約束力校正方法是:將旁壓器豎立地面，按試驗(yàn)加壓步驟適當(dāng)加壓(0.05MPa左右即可)使其自由膨脹。先加壓，當(dāng)測水管水位降至近36cm時，退壓至零，如此反復(fù)5次以上。再進(jìn)行正式校正，其具體操作、觀測時間等均按上述正式試驗(yàn)步驟進(jìn)行。壓力增量采用10kPa，按1min的相對穩(wěn)定時間

31、測記壓力及水位下降值，并據(jù)此繪制彈性膜約束力校正曲線圖，如圖所示。二、儀器校正 儀器綜合變形校正方法是:聯(lián)接好合適長度的導(dǎo)管，注水至要求高度后，將旁壓器放入校正筒內(nèi)，在旁壓器受到剛性限制的狀態(tài)下進(jìn)行。按試驗(yàn)加壓步驟對旁壓器加壓，壓力增量為100kPa ,逐級加壓至800 kPa以上后，終止校正試驗(yàn)。各級壓力下的觀測時間等均與正式試驗(yàn)一致，根據(jù)所測壓力與水位下降值繪制其關(guān)系曲線.曲線應(yīng)為一斜線，如圖所示。 其直線對P軸的斜率S/P即為儀器綜合變形校正系數(shù)a。三、預(yù)鉆成孔 針對不同性質(zhì)的土層及深度，可選用與其相應(yīng)的提土器或與其相適應(yīng)的鉆機(jī)鉆頭。例如，對于軟塑流塑狀態(tài)的土層，宜選用提土器;對于堅(jiān)硬-

32、可塑狀態(tài)的土層，可采用勺型鉆;對于鉆孔孔壁穩(wěn)定性差的土層，宜采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)。 孔徑根據(jù)土層情況和選用的旁壓器外徑確定，一般要求比所用旁壓器外徑大2-3mm為宜，不允許過大。鉆孔深度應(yīng)以旁壓器測試腔中點(diǎn)處為試驗(yàn)深度。三、預(yù)鉆成孔開孔至預(yù)定深度以下50cm處四、試驗(yàn) 成孔后，應(yīng)盡快進(jìn)行試驗(yàn)。壓力增量等級和相對穩(wěn)定時間(觀察時間)標(biāo)準(zhǔn)可根據(jù)現(xiàn)場情況及有關(guān)旁壓試驗(yàn)規(guī)程選取。其中：壓力增量建議選取預(yù)估臨塑壓力pf的1/8-1/12.如不易預(yù)估。根據(jù)PY型預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)規(guī)程，壓力增量可參考下表確定。四、試驗(yàn) 各級壓力下的觀測時間，可根據(jù)土的特征等具體情況。采用1 min或2min，按下列時間順序測記測量

33、管的水位下降值S。 （1）觀測時間為1min時:15s,30s,60s; （2）觀測時間為2min時:15s,30s,60s,120s. 四、試驗(yàn) 當(dāng)測管水位下降接近36cm或水位急劇下降無法穩(wěn)定時，應(yīng)立即終止試驗(yàn)，以防彈性膜脹破?？筛鶕?jù)現(xiàn)場情況，采用下列方法之一終止試驗(yàn):5. 資料整理與分析 在試驗(yàn)資料整理時，應(yīng)分別對各級壓力和相應(yīng)的擴(kuò)張?bào)w積(或徑向增量)進(jìn)行約束力和體積校正。(kPa) -P (kPa);-P (kPa);-P (kPa);-P : 23)-(5 ) 1 iwm的彈性膜約束力管水位下降值對應(yīng)彈性膜約束曲線上與測靜水壓力壓力表讀數(shù)校正后的壓力式中iwmPPPP(cm/kPa)- ; )(-S (cm);-S : 26)-(5 )(S )2 m儀器綜合變形校正系數(shù)實(shí)測測管水位下降值值校正后的測管水位下降式中cmPPSwmm5. 資料整理與分析 繪制旁壓曲線 用校正后的壓力P和校正后的測管水位下降值