我的巖土工程原位測試試驗報告講義

1、1956 GUILIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY巖土工程生產(chǎn)實習(xí)原位測試報告學(xué) 院：土木與建筑工程學(xué)院專 業(yè)：土木工程應(yīng)用（巖土）班級：2011 級-1班學(xué)號：3110510738學(xué) 生：日期：2014 年11月1 靜力載荷試驗2靜力觸探試驗3 十字板試驗4 點荷載試驗?zāi)夸?222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222

2、2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222225 原位剪切試驗22222222222222222222222222222222222222222222222222222222221217226 回彈試驗2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222267 旁壓試驗222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222

3、2328 滲透試驗2222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222379輕型動力測試試驗222222222222222222222222222222222222222222222222222223910 波速測試試驗22222222222222222222222222222222222222222222222222222222243參考文獻及致謝22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222246巖土工程原位測試報告1靜力載荷試驗1.1試驗的目

4、（1 ）確定地基土變形模量；（3）估算地基土的不排水抗剪強度；（4）確定地基土的基床系數(shù)（5）掌握靜力載荷試驗試驗步驟和認識儀器設(shè)備；（6）提高對數(shù)據(jù)處理及科學(xué)計算的能力；（7）運用試驗所得數(shù)據(jù)對場地的巖土工程性質(zhì)進行初步評價。1.2試驗的適用范圍淺層平板載荷實驗適用地表淺層地基土， 包括各種填土和含碎石的土，也用 于復(fù)合地基承載力評價。1.3試驗的基本原理在擬建建筑場地上將一定尺寸和幾何形狀的剛性板，安放在被測的地基持力 層上，逐級增加荷載，并測得相應(yīng)的穩(wěn)定沉降，直至達到地基破壞標準，由此可 得到荷載（p）-沉降（s）曲線。典型的靜力載荷試驗p-s曲線可以劃分為三個 階段，如下圖所示。靜力載

5、荷試驗P-s曲線（1）直線變形階段：p-s呈線性關(guān)系，對應(yīng)于此線性段的最大壓力Po，稱為比例界限。（2）剪切變形階段：當荷載大于 p0 ，而小于極限壓力了 pu ，p-s 關(guān)系由直線變 為曲線關(guān)系，曲線的斜率逐漸增大。（3）破壞階段：當荷載大于極限壓力 pu 時，即使維持荷載不變，沉降也會急劇 增大，始終達不到穩(wěn)定標準。 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。 可以用彈性理論進行分析。1.4 試驗儀器及工具（1）承壓板：應(yīng)具有足夠的剛度，一般采用圓形或正方形鋼質(zhì)板；也可采用現(xiàn) 澆或預(yù)制混凝土板，面積可采用0.250

6、.50m2,不應(yīng)小于0.1m2。本次試驗采用圓 形鋼質(zhì)板，面積為 0.5m2（2）加荷裝置：包括壓力源、載荷臺架或反力構(gòu)架。 壓力源：可用液壓裝置或重物，其出力誤差不得大于全量程的1%安全過負荷率應(yīng)大于 120%。本次試驗采用液壓提供壓力源。 載荷臺架或反力構(gòu)架： 必須牢固穩(wěn)定、 安全可靠， 其承受能力不小于試驗最大 荷載的 1.5-2.0 倍。本次試驗采用鋼質(zhì)反力架，使用地錨提供反力。（3）沉降觀測裝置：其組合必須牢固穩(wěn)定、調(diào)節(jié)方便。位移儀表可采用大量程百分表或位移傳感器等，相應(yīng)的分度值為0.10mm本次試驗才采用百分表進行沉降觀測，分度值為 0.01mm。（4）試坑開挖。本次試驗在一班的試

7、坑基礎(chǔ)上開挖至一定深度，并使其符合錨 桿反力裝置和試坑儀器安裝要求。1.5 試驗的技術(shù)要求根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2011），對于靜力載荷試驗，應(yīng)當 滿足以下技術(shù)要求：靜力載荷試驗宜采用圓形剛性承載板， 根據(jù)土的軟硬或巖體裂隙密度選用合適的2尺寸；對于靜力載荷試驗，承壓板面積不應(yīng)小于 0.25 m2 ，當在軟土和粒徑較大2的填土上進行試驗時，承載板尺寸不應(yīng)小于 0.5 m2 。 靜力載荷試驗的試坑寬度或直徑不應(yīng)小于承載板寬度或直徑的 3倍。試坑底部的 巖土應(yīng)避免擾動，保持其原狀結(jié)構(gòu)和天然濕度，在承壓板下鋪設(shè)不超過20mm的砂墊層找平，并盡快安裝設(shè)備。（1）加荷等級不小于 8

8、級。最大加載量不應(yīng)小于地基土承載力設(shè)計值的兩倍， 荷載的量測精度控制在最大加載量的± 1以內(nèi)。（ 2）采用慢速法，每級荷載施加后，間隔 5min、 5min、10min、10min、 15min、 15min 測讀一次沉降，以后間隔 30min 測讀一次沉降，當連續(xù) 2h 每小時沉降量 小于0.1mm時，可以認為沉降已達到相對穩(wěn)定標準，可施加下一級荷載。（3）試驗終止條件：A 、承載板周邊的土出現(xiàn)明顯側(cè)向擠出，或出現(xiàn)明顯隆起，或徑向裂縫持續(xù) 發(fā)展；B 、本級荷載的沉降量突然增大，荷載與沉降曲線出現(xiàn)明顯下降；C、在某級荷載下24h沉降速率不能達到相對穩(wěn)定標準；D 、總沉降量與承載板直徑

9、（或邊長）之比超過 0.06。（4）地基承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：A、當ps曲線存在比例界限時，取該比例界限對應(yīng)的荷載值；B 、當極限荷載小于對應(yīng)比例界限的 2倍時，取極限荷載的一半；C 、當不能根據(jù)上述兩款確定承載力特征值時，可取 s/b=0.01 0.015 所對應(yīng) 的荷載，但其值不大于最大加載量的一半。1.6 試驗步驟（1）先下地錨、安橫梁、基準梁、挖試坑等。地錨數(shù)量共 8 個，以試坑為中心 按正八邊形分布。（2）放置承壓板，安裝承壓板前應(yīng)整平試坑底面，鋪設(shè) 1cm左右厚的中砂墊層， 并用水平尺找平， 以保證承壓板與試驗面平整均勻接觸， 然后將承壓板放置在試 坑的中心位置。（ 3

10、）千斤頂和測力計的安裝。以承壓板為中心，從下往上依次放置千斤頂、測 力計、墊片，并注意保持它們在一條垂直直線上。然后調(diào)整千斤頂，使整體穩(wěn)定 在承壓板和橫梁之間，形成完整的反力系統(tǒng)。（ 4）安裝百分表 , 其支架固定點應(yīng)設(shè)在不受土體變形影響的位置上，記錄讀數(shù)。(5) 加載前預(yù)壓，以消除誤差。(6) 加載等級一般分1012級，并不小于8級，我們?nèi)?級。最大加載量400kPa,所以每級50kPa。由于承壓板面積為0.25m2,所以每級荷載為12.5kN。(7) 通過事先標定的壓力表讀數(shù)與壓力之間的關(guān)系，計算出預(yù)定荷載所對應(yīng)的 測力計百分表讀數(shù)。(8) 加荷載。按照計算的預(yù)定荷載所對應(yīng)的測力計百分表讀

11、數(shù)加載，并隨時觀 察測力計百分表指針的變動，通過千斤頂不斷補壓，以保證荷載的相對穩(wěn)定。(9) 沉降觀測。采用慢速法，每級荷載施加后，間隔5min、5min、10min、10min、 15min、15min測讀一次沉降，以后間隔30min測讀一次沉降，當連續(xù)2h每小時 沉降量小于0.1mm時，可以認為沉降已達到相對穩(wěn)定標準，可施加下一級荷載。(10) 試驗記錄。每次讀數(shù)完，準確記錄，以保證資料的可靠性。(11) 卸載時，每級壓力是加載時的2倍。(12 )由于此次實習(xí)并未要求記錄卸載數(shù)據(jù)，所以未作詳細要求。 (13)松開油閥，拆卸裝置。1.7試驗數(shù)據(jù)及試驗數(shù)據(jù)處理靜力載荷試驗各級壓力下的沉降量表壓

12、力P(kPa)050100150200250300350400沉降Si (mm)00.080.152.544.336.036.527.177.47累計 沉降 量刀Si (mm)00.080.232.777.1013.119.626.834. 3試驗地點土層巖性為粘性土，褐黃色，硬塑狀態(tài)，土質(zhì)較均勻，韌性較好，干強 度較高，稍有光澤，無搖振反應(yīng)。靜力載荷試驗p-s曲線（*由于本組實驗過程失誤，數(shù)據(jù)為實驗室對鐵塊加壓生成數(shù)據(jù)）由于實驗記錄數(shù)據(jù)在圖中成一條曲線，對其進行擬合成一條拋物線=0.000358儀2 -0.03873滅，0.522,圖中無明顯轉(zhuǎn)折點，用相對沉降法，由于承2壓板面積為0.25

13、m ,由于土壓縮性低，取是 s/b=0.01，沉降為5mm從圖中得 出的承載力特征值為180kpa。1.8試驗成果分析及工程應(yīng)用（1）確定地基土的承載力：2通過靜力載荷試驗P-S相對沉降法，由于承壓板面積為 0.25 m ,由于土壓縮性低，取是s/b=0.01，沉降為5mm從圖中得出的承載力特征值為180kpa。（2）靜力載荷試驗的其他應(yīng)用：如評價地基不排水抗剪強度，預(yù)估地基最終沉降量和檢驗地基處理效果，是否達到地基承載力的設(shè)計值。（3）地基土的變形模量計算：試驗處為各向同性地基土，地表無超載，變形模量按以下公式確定E。=IK （仁+）b 其中，承壓板直徑為0.5m，承壓板為圓形，錯誤！未找到

14、引用源。，p 180kv=匕= =36000對于K，有下面公式計算得s 5 10kN/m3"為土的泊松比，一般為0.3 0.4，這里取0.4 （按最不利原則取）較為合適E。=|K（1 -2）b =11.87Mpa確定地基土的基床系數(shù) 基床系數(shù)按如下公式計算，即p _180=3s 5 10=36000kN/m3基準基床系數(shù)：（本場地是粘性土，有以下公式計算）Kv1 二 3.28 bK v心1 二 3.28bKv = 3.28*0.25*36000 二 29520再由基準基床系數(shù)，根據(jù)設(shè)計的基礎(chǔ)寬度得出基床反力系數(shù)。1.9結(jié)論與建議（1）本次試驗嚴格按國家技術(shù)規(guī)范及操作規(guī)程執(zhí)行，試驗結(jié)果

15、與場地土層的實 際情況相吻合；（2） 試驗點由于多年進行載荷試驗的影響，結(jié)構(gòu)較為密實，故承載力相對較高（3）建議在條件允許的情況下，多做幾組載荷試驗，分布在工程重要的關(guān)鍵部 位（結(jié)構(gòu)角點），以獲取更多的試驗數(shù)據(jù)，這樣可以得出更接近本套地層實際的承 載力特征值；（4）試驗過程中務(wù)必保持試驗過程的持續(xù)性，切忌中途中斷，以免所得數(shù)據(jù)可 靠性降低。2 靜力觸探試驗2.1 試驗的目（1）間接評定地基土的物理、力學(xué)等性質(zhì)的相關(guān)參數(shù)；（ 2）確定地基承載力； 確定單樁極限承載力； 并對地基土進行分層及土類鑒別。（3）用于土類定名，并劃分土層的界面；（4）評定地基土的物理、力學(xué)、滲透性質(zhì)的相關(guān)參數(shù)；（5）確定

16、地基承載力；2.2 試驗的基本原理靜力觸探試驗是根據(jù)探頭貫入地層中所受所受阻力大小及其變化來判斷廠 區(qū)地質(zhì)條件的。 靜力觸探的基本原理就是用準靜力 （相對動力觸探而言， 沒有或 很少沖擊荷載） 將一個內(nèi)部裝有傳感器的觸探頭以勻速壓入土中， 由于地層中各 種土的軟硬不同， 探頭所受的阻力自然也不一樣， 傳感器將這種大小不同的貫入 阻力通過電信號輸入到記錄儀表中記錄下來， 再通過貫入阻力與土的工程地質(zhì)特 征之間的定性關(guān)系和統(tǒng)計相關(guān)關(guān)系， 來實現(xiàn)取得土層剖面、 提供淺基承載力、 選 擇樁端持力層和預(yù)估單樁承載力等工程地質(zhì)勘察目的。靜力觸探試驗所能獲得的土層信息與探頭的性能有很大的關(guān)系。 單橋探頭測得

17、圓錐所受土體總的阻力，即貫入比阻力 Ps，雙橋探頭同時測得錐尖阻力qc和 側(cè)壁摩阻力fs，這些參數(shù)廣泛用于樁基承載力設(shè)計中。孔壓探頭是在雙橋探頭基礎(chǔ)上增加了孔壓測量傳感器， 因此測試過程中除了能夠 獲得錐尖阻力qc和側(cè)壁摩阻力fs之外，還可以獲得孔壓U，并可在靜止狀態(tài)下在 某一深度進行孔壓消散試驗，得到土層固結(jié)特性。2.3 試驗的儀器設(shè)備及 工具液壓式靜力觸探儀（加壓裝置）、柴油機、地錨（反力裝置）、雙橋探頭、自動記錄儀、角機、探桿。探頭：雙橋靜力觸探探頭（GE0TECH21型），可以量測錐尖阻力和側(cè)壁摩 阻力。貫入主機：電動機械式靜力觸探機。反力裝置：地錨。記錄儀：采用手提電腦（配CPT-P

18、R欲件）自動記錄實驗數(shù)據(jù)。2.4 試驗步驟（ 1）室內(nèi)標定。按照要求，進行率定系數(shù)的計算。下好地錨，并將加壓儀器與21地錨連接好，最后啟動齒輪機械式靜力觸探機械。（2） 調(diào)試自動記錄儀，將角機安置到探桿上并連接到自動記錄儀， 啟動柴油機, 并進行調(diào)零工作（將探頭貫入地面下 0.51m后，上提探頭510cm觀測零位漂 移情況，待其穩(wěn)定后，將儀表調(diào)零并壓回原位即可開始正式貫入）。（3）開始貫入試驗，控制柴油機，使探頭應(yīng)勻速垂直壓入土中，貫入速率為 1.2m/min。（4）隨貫入深度加探桿，每次加接探桿時，絲扣必須上滿，卸探桿時，不得轉(zhuǎn) 動下面的探桿，要防止探頭電纜壓斷，拉脫或扭曲。（5）試驗結(jié)束后

19、及時拔起探桿，并記錄儀器的回零情況，探頭拔出后應(yīng)立即清 洗，上油妥善保管，防止探頭被曝曬或受凍，最后拆卸裝置。2.5試驗數(shù)據(jù)及處理圖像第二大組靜探數(shù)據(jù)圖2-5 靜力觸探數(shù)據(jù)曲線圖 單位 錐尖：1MPa則壁：10kPa靜力觸探試驗結(jié)果一覽表分層錐尖阻力(MPa)側(cè)阻力(kPa)壓縮模量(MPa)變形模量(MPa)地基承載力 基本值(kPa)不排水抗 剪強度(kPa)ZK1名稱ZK1ZK1ZK1ZK1ZK1ZK101.5粘土(堅硬)3.47509.63.8103.9108.71.54.5粘土(硬塑)3.07008.83.498.796.44.56.5粘土(可塑)2.26007.12.891.371

20、.86.58.0粘土(軟塑)0.6802.91.234.2222.5以上參數(shù)是依據(jù)土木工程測試技術(shù)手冊(同濟大學(xué)出版社，1999年5 月)中相關(guān)內(nèi)容提供，具體如下：(1) 不排水抗剪強度 Cu:查表 3-3-3，Cu=0.0308qc+4.0 和 Cu=0.071qc+1.28(2) 壓縮模量 Es：查表 3-3-8，Es=4.13ps0.687 和 Es=2.14ps+2.17(3)變形模量E：由公式E=(1- 1)Es估算，其中u取0.422.6試驗成果分析及工程應(yīng)用直接估算砂土地基上淺基礎(chǔ)極限承載力：BDquit 二 qc (1)CB錯誤！未找到引用源。-經(jīng)驗常數(shù)，等于12.2m；錯誤！

21、未找到引用源。-基礎(chǔ)寬度(mD-基礎(chǔ)埋置深度；KPa。用于淺基礎(chǔ)qc -基底錯誤！未找到引用源。 范圍內(nèi)錐尖阻力的平均值 設(shè)計時建議取安全系數(shù)等于37.1.2沉降計算：S亠2qc錯誤!未找到引用源p-凈基礎(chǔ)地面壓力(kpa)qc -基礎(chǔ)地面深度等于一倍基礎(chǔ)寬度范圍內(nèi)的平均值(kpa)B -基礎(chǔ)寬度(m。7.2深基礎(chǔ)方面的應(yīng)用豎向承載力計算：錯誤！未找到引用源 錯誤！未找到引用源。 錯誤！未找到引用源。式中qp-極限樁端阻力;錯誤！未找到引用源。-樁端截面面積；fp-極限樁側(cè)摩阻力；A-樁側(cè)面積。其中 qp 二 kpca錯誤！未找到引用源。式中 錯誤！未找到引用源。和kc-分別為摩擦系數(shù)和端承系

22、數(shù)，分 別根據(jù)樁的類型和地基土確定；qca-等價平均錐尖阻力。2.7試驗結(jié)果分析及工程應(yīng)用（1）利用曲線進行土層分層，在曲線發(fā)生明顯變化處，一般情況下是土層發(fā)生變化的部位，比如錐尖阻力和錐側(cè)阻力以及貫入阻力比值發(fā)生變化時，都有較大可能是土層發(fā)生變化的部位。但是在判斷土層變化位置時，還要考慮到變化 的超前和滯后現(xiàn)象。根據(jù)長期的經(jīng)驗積累，可以通過靜力曲線大致判斷土層屬于 哪類土，但是不能僅僅依靠曲線對土層進行定名， 需要將曲線同鉆孔取樣得到的 土樣結(jié)合后進行判斷。通過靜力觸探實驗數(shù)據(jù)和試驗地點的采樣，試驗地點主要 為粘性土，導(dǎo)致錐尖和側(cè)阻力變化的原因是該地層的粘性土狀態(tài)自上至下狀態(tài)的 變化，上層粘

23、性土主要為硬塑狀態(tài)，而到了下層含水率逐漸增大，為軟塑狀態(tài)， 這是導(dǎo)致其錐尖阻力和側(cè)阻力變化的主要原因。（2）是利用靜力觸探曲線判斷土層的狀態(tài)， 可以判斷粘性土的塑性以及砂土 的密實度，但是這些都是需要與當?shù)亟?jīng)驗相結(jié)合。 從實驗數(shù)據(jù)可以得出，上層粘 性土密實度較高，為硬塑狀態(tài)，下層粘性土含水率較高，密實程度較差。（3）是利用靜力觸探曲線數(shù)據(jù)得到樁基設(shè)計參數(shù)。這種方法已經(jīng)比較成熟， 并且在樁基設(shè)計規(guī)范中已經(jīng)有相應(yīng)的公式。 具體的計算在基礎(chǔ)工程課程設(shè)計中已 經(jīng)做過實踐，這里不再詳細介紹。2.8結(jié)論和工程建議（1）試驗嚴格遵照相關(guān)規(guī)程規(guī)范進行，此次試驗數(shù)據(jù)真實可靠；（2）試驗中要隨時做好停止的準備，及

24、時停止試驗，以免探桿被壓彎3十字板試驗3.1試驗的目（1）測定原位應(yīng)力條件下軟粘性土的不排水抗剪強度;（2）評定軟粘性土的靈敏度；（3）計算地基的承載力，判斷軟粘性土的固結(jié)歷史。3.2試驗適用范圍該試驗適用于原位測定飽水軟粘土的抗剪強度，所測得的抗剪強度值，相當于試驗深度處于天然土層，在原位壓力下固結(jié)的不排水抗剪強度。3.3試驗的基本原理十字板剪切試驗的原理，即在鉆孔某深度的軟粘土中插入規(guī)定形狀和尺寸的十字 板頭，施加扭轉(zhuǎn)力矩，將土體剪切破壞，測定土體抵抗扭損的最大力矩，通過換 算得到土體不排水抗剪強度Cu值（假定：0 ）。十字板頭旋轉(zhuǎn)過程中假定在土 體產(chǎn)生一個高度為H （十字板頭的高度）、直

25、徑為 D （十字板頭的直徑）的圓 柱狀剪損面，并假定該剪損面的側(cè)面和上、下底面上每一點土的抗剪強度都相等。 在剪損過程中土體產(chǎn)生的最大抵抗力矩 M由圓柱側(cè)表面的抵抗力矩 Mi和圓柱 上、下底面的抵抗力矩M 2兩部分組成，即M =Mi M2。其中：McrDHM2=2Cu 齢2 2 D Jcu心4326M 二o/DH D 丄Cu：D3=1cu：D2（D H）26232M7D：d2（ D h）3式中cu十字板抗剪強度;D十字板頭直徑;H十字板頭高度。對于普通十字板儀，上式中的M值應(yīng)等于試驗測得的總力矩減去軸桿與土體間的摩擦力矩和儀器機械摩阻力矩，即M（Pf -f） R式中 Pf 剪損土體的總作用力；

26、f 軸桿與土體間的摩擦力和儀器機械阻力，在試驗時通過使十字板儀與軸 桿脫離進行測定；R施力轉(zhuǎn)盤半徑。代入得：2RED H）（Pf 一 f）上式右端第一個因子，對一定規(guī)格（D和H均為十字板幾何尺寸）的十字板儀 為一常數(shù)，稱為十字板常數(shù)k即k=2R_心2（字H）則有35 二 g 一 f）即為十字板剪切試驗換算土的抗剪強度的計算公式。（1）十字板頭：矩形，高度為10公分，直徑為5公分。（2）軸桿：使用的軸桿直徑為20mm軸桿與十字板頭連接的采用離合器裝置， 使軸桿和十字板頭能夠離合，以便分別作十字板總剪應(yīng)力試驗和軸桿摩擦校正試 驗。（3）測力裝置：采用開口鋼環(huán)測力裝置。3.5試驗的技術(shù)要求根據(jù)巖土工

27、程勘察規(guī)范（GB50021-2009）,十字板剪切試驗應(yīng)滿足以下主 要技術(shù)要求：（1） 鉆孔十字板剪切試驗時，十字板頭插入孔底以下的深度不應(yīng)小于3-5倍鉆 孔直徑，以保證十字板頭能在未擾動土中進行剪切試驗。（2）十字板頭插入土中試驗深度后， 應(yīng)至少靜止2-3分鐘，方可開始剪切試驗。扭剪速率也應(yīng)該很好控制。剪切速率過慢，由于排水導(dǎo)致強度增長。剪切速率過 快，對飽和軟粘性土由于粘滯效應(yīng)也使強度增長。扭剪速率宜采用（1° -2 °）/10s，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 1分鐘，以

28、便確認峰 值或穩(wěn)定扭矩。（3）在峰值強度或穩(wěn)定值測定完畢后，如需要測試擾動土的不排水抗剪強度， 或計算土的靈敏度，則需用管鉗夾緊試驗探桿順時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動 6圈，使十字 板頭周圍土體充分擾動，然后測定重塑土的不排水抗剪強度。（4）對于機械式十字板剪切儀，應(yīng)進行軸桿與土體之間摩擦阻力影響的修正，對于電測式十字板剪切儀，不需要進行此項修正。3.6試驗步驟在試驗前，應(yīng)對機械式十字板剪切儀的開口鋼環(huán)測力計進行標定。當用機械式十字板剪切儀于現(xiàn)場測定飽和軟粘性土的不排水抗剪強度和殘余強度等的基本方法和要求如下：（1）將十字板頭、離合器、導(dǎo)輪、試驗鉆桿等逐節(jié)擰緊接好下入孔內(nèi)至十字板 與孔底接觸。各桿件要直，

29、各接頭必須擰緊，以減少不必要的扭力損耗。（2）接導(dǎo)管，安裝底座，并使其固定在套管。然后將十字板徐徐壓入土中至預(yù) 定試驗深度，并應(yīng)靜止2-3分鐘。（3）用搖把套在導(dǎo)桿上向右轉(zhuǎn)動，使十字板離合齒嚙合。（4）安裝傳動部件，轉(zhuǎn)動底盤使固定套鎖定在底座上，再微動手柄使特制鍵落入鍵槽內(nèi)，記錄好角位移的初始讀數(shù)，裝上百分表并調(diào)至零位。（5） 按順時針方向徐徐轉(zhuǎn)動扭力裝置上的旋轉(zhuǎn)手柄，轉(zhuǎn)速約為1° /10s。十字板頭每轉(zhuǎn)1°測記鋼環(huán)變形讀數(shù)一次，直至讀數(shù)不再增大或開始減小時，即表示 土體已被剪損，記錄下此時百分表的最大讀數(shù)；y。（6）拔下連接導(dǎo)管和測力裝置的特制鍵，套上搖把，連續(xù)轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿、

30、軸桿和十 字板頭6轉(zhuǎn)，使土完全擾動，再按照步驟5以同樣的剪切速率進行試驗，記錄下 此時百分表的最大讀數(shù)；c。（7） 拔下控制軸桿與十字板頭連接的特制鍵，將十字板軸桿向上提 3-5cm,使 連接軸桿與十字板頭的離合器處于離開狀態(tài)，然后扔按照步驟 5,記錄此時百分 表的最大讀數(shù)；g。3.7試驗數(shù)據(jù)十字板剪切試驗數(shù)據(jù)H=62cm時間（s）102030405060708090100110120原狀土（kpa）20376385102108128128128128128128重塑十（kpa）274361656666676767676767機械阻力（kpa）223333333333試驗地點的土層為粘土，土黃

31、色，軟塑，土質(zhì)均勻，韌性好，干強度高，稍有光澤，無搖振反應(yīng)3.8試驗數(shù)據(jù)處理（1）原狀土不排水抗剪強度Cu根據(jù)應(yīng)變儀記錄的應(yīng)變量，計算強度。計算公式為：cu = kc（pf - f）得錯誤！未找到引用源（2）重塑土不排水抗剪強度Cu'IIcu= k（ pf - f）算得錯誤！未找到引用源。（3）地基土的靈敏度SSt 久=1.95Cu'3.9試驗成果的工程應(yīng)用（1）確定地基土強度的變化在快速堆載條件下，由于土中孔隙水壓力升高，軟弱地基的強度會降低，但 經(jīng)過一定的時間的排水，強度又會恢復(fù)，并且隨土的固結(jié)而逐漸增長。若采用十 字板剪力儀測定這種變化，可以方便的控制施工加荷速率提供依據(jù)

32、。（2）檢驗地基處理效果在對軟土地基進行預(yù)加固處理時，可用十字板剪切試驗探測加固過程中強度 變化，用于控制施工速率和檢驗加固效果 。（3）測定飽和粘土的靈敏度在十字板試驗中可以很方便的測定出來。 在測定原狀土的天然強度之后，將 十字板旋轉(zhuǎn)6閣，然后重復(fù)進行試驗，又測得擾動土的強度，二者的比值即為靈 敏度St，實驗測得試驗土的靈敏度為1.95，該土是低靈敏度土，受到擾動土的強 度變化較低。（4）計算復(fù)合地基承載力fspk = 31 mc（rc- 1）fu式中fspk 復(fù)合地基承載力的標準值;nc 樁土應(yīng)力比，無實測資料時，可取24,原狀土強度高時取低值，反之4點荷載試驗取高值；me 面積置換率；

33、cu 現(xiàn)場十字板剪切試驗的不排水強度。 這要結(jié)合具體的工程實際進行計算。4.1試驗?zāi)康?1) 了解點荷載試驗儀器的基本構(gòu)造、基本性能、工作原理和使用方法；(2) 掌握點荷載試驗的基本步驟和方法；(3) 培養(yǎng)學(xué)生試驗的動手能力和科學(xué)研究的分析能力；(4) 用點荷載強度為巖石分級及按經(jīng)驗公式計算巖石的抗壓強度參數(shù)提供依據(jù)。4.2試驗的基本原理點荷載試驗是將巖石試件置于兩個球形園錐狀壓板之間，對試件施加集中荷 載，直至破壞，然后根據(jù)破壞荷載求得巖石的點荷載強度。點荷載強度，可作為 巖石強度分類及巖體風(fēng)化分類的指標，也可用于評價巖石強度的各向異性程度， 預(yù)估與之相關(guān)的其它強度如單軸抗壓強度和抗拉強度等

34、指標。(1 )試件破壞荷載：P = C F式中：P試件破壞時總荷載(N );C儀器標定系數(shù)(為千斤頂?shù)幕钊娣e，m命，一般在各儀器的說明書都有該儀器的標定系數(shù)供參考；F 試件破壞時的油壓表讀數(shù)(Mpa )。（2）試件的破壞面積和等效圓直徑的平方值：Af 二 D WfD； =4 Af / 二式中：Af 試件的破壞面面積（m）;D 在試件破壞面上測量的兩加荷點之間的距離（ mr）i；Wf 試件破壞面上垂直于加荷點連續(xù)的平均寬度（ mrh；De 等效圓直徑，為面積與破壞面面積相等的圓的直徑（mr）4.3試驗的儀器設(shè)備點荷載試驗儀：如下圖所示，它包括：|-卍塑=2.字幕n卜成治號：3.斤佻 樂先:筑油

35、用住=乩血悴杯尺事7. Jtlf（1）加載系統(tǒng)，由搖式油泵、承壓框架，球端園錐狀壓板組成。油泵出力一般約為50kN;加載框架應(yīng)有足夠的剛度，要保證在最大破壞荷載反復(fù)作用下不產(chǎn) 生永久性扭曲變形；球端園錐狀壓板球面曲率半徑為5mm園錐的頂角為60°，采用堅硬材料制成。（2） 油壓表：量程約為10MPa其測量精度應(yīng)保證達到破壞荷載讀數(shù) （P）的2% 整個荷載測量系統(tǒng)應(yīng)能抵抗液壓沖擊和振動，不受反復(fù)加載的影響。（3）標距測量部分：采用0.2mm刻度鋼尺或位移傳感器，應(yīng)保證試件加荷點間 的測量精度達土 0.2mm4.4試驗要求（1） 由于巖石點荷載強度一般都比較低，因此在試驗中一定要控制好加

36、荷速度， 慢慢加壓，使壓力表指針緩慢而均勻地前進。（2）安裝試件時，上、下加荷點應(yīng)注意對準試件的中心，并使其加荷面垂直于 加荷點的連線。（3）在對軟巖進行試驗時，加荷錐頭常有一定的嵌入度，因此，在測量加荷點 是距離 D 時，應(yīng)將卡尺對準試件破壞上加荷錐留下來的兩個凹痕底進行量測。4.5 試驗步驟（1）描述試件 描述內(nèi)容：除巖性外，重點應(yīng)對其結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征（如顆粒粗細，排列以及節(jié) 理、層理等發(fā)育特征）及風(fēng)化程度等進行描述。（2）試件尺寸粗測對巖芯樣及規(guī)則樣，分別量測各試件的長（ L ）、寬（W）、高（H ）的 尺寸；對不規(guī)則巖塊樣，可過試件中心點測量試件的長（L ）、寬（W）、高（H ） 的尺寸。

37、（ 3）安裝試件徑向試驗時， 將巖心試件放入球端圓錐之間， 使上下錐端與試件直徑兩端緊 密接觸。接觸點距試件自由端的最小距離不應(yīng)小于加荷兩點間距的 0.5 。軸向試驗時， 將巖心試件放入球端圓錐之間， 使上下錐端位于巖心試件的圓 心處并與試件緊密接觸。方塊體與不規(guī)則塊體試驗時， 選擇試件最小尺寸方向為加荷方向。 將試件放 入球端圓錐之間， 使上下錐端位于試件中心處并與試件緊密接觸。 接觸點距試件 自由端的距離不應(yīng)小于加荷點間距的 0.5 。（ 4）加荷試件安裝后，調(diào)整壓力表指針到零點，以在 1060秒鐘內(nèi)能使試件破壞（相 當于每秒0.050.1MPa）的加荷速度勻速加荷，直到試件破壞，記下破壞

38、時的壓 力表讀數(shù)（ F）。（ 5）描述試件破壞的特點正常的試件破壞面應(yīng)同時通過上、 下兩個加荷點， 如果破壞面只通過一個加 荷點，便產(chǎn)生局部破壞，則該次試驗無效，應(yīng)舍棄，破壞面的描述還應(yīng)包括破壞 面的平直或彎曲等情況。（ 6）破壞面尺寸測量試件破壞后， 須對破壞面的尺寸進行測量， 測量的尺寸包括上、 下兩加荷點 間的距離（y）和垂直于加荷點連線的平均寬度（x），其方法見圖9-3，圖中分 巖芯徑向試驗、巖芯軸向試驗和不規(guī)則塊體試驗四種情況說明了 y 和 x 的測量方 法，測量誤差不超過± 0.2mm。（ 7）重復(fù)試驗重復(fù)步驟（ 2） （6）對其余試件進行試驗，收集各試件的點荷載破壞值。

39、4.6 試驗數(shù)據(jù)及處理(1) 試驗所取巖石為灰?guī)r所含顆粒大小比較均勻灰白色，微風(fēng)化，細晶質(zhì)結(jié)構(gòu), 中厚層狀構(gòu)造，質(zhì)硬性脆，主要礦物成分為方解石。(2) 試驗后破壞面比較新鮮，呈拐彎狀破壞，從加荷中心沿三條破壞面破壞。點荷載試驗數(shù)據(jù)記錄表試 樣 編 號試樣尺寸/mm壓力表/MPa總荷 載P/N錐頭 間距D/mm破壞面b/mm等效圓De/mm強度指數(shù)Is/MPaLWH1-15045406.210.27254437.430.00731-25343385.08.30264237.300.00601-35554404.37.13285243.070.00381-45148477.211.93304742

40、.380.00652-15042405.89.61374143.960.00502-25450456.09.96324844.230.00512-36050505.89.61324844.230.00492-45050457.211.95284941.810.00683-15553466.09.96354645.290.00493-25040354.06.64193529.110.00784-15649404.77.80254638.270.00534-25550415.69.30284841.380.00544-35550455.28.63284941.810.00494-45553465.

41、89.63305244.580.00485-16050455.59.13334945.390.00445-25550455.89.63354846.260.00455-35351445.48.47285042.230.00475-44945445.89.63264438.170.00666-15550455.89.63306047.890.00426-25751436.09.96265743.450.00536-36250509.014.94425051.720.00566-45550454.57.4720364545.430.0036注：儀器標定系數(shù)a為1.657 mm2測得的點荷載強度數(shù)據(jù)

42、在每組15個以上時，將最高和最低值各刪 去3個， 如果測得的數(shù)據(jù)較少時，則僅將最高和最低值刪去，然后再求其算術(shù)平均值，作 為該組巖石的點荷載強度。（1）按下式計算試件破壞荷載：p= C f式中：P試件破壞時總荷載（N）;C儀器標定系數(shù)（為千斤頂?shù)幕钊娣e， mm2 , 般在各儀器的說明書都有該 儀器的標定系數(shù)供參考；f 試件破壞時的油壓表讀數(shù)（MPa 。p 破壞時總荷載見記錄表（2）按下式計算試件的破壞面積和等效園直徑的平方值： 對巖芯樣試件進行徑向試驗時De2= D'2D'2 = D D'式中D 兩加荷點間距（mm）D'上下錐端發(fā)生貫入試件破壞時的兩加荷點間距

43、（mm）2D 二 4 Af/式中：Af試件的破壞面面積（mm2 ；D在試件破壞面上測量的兩加荷點之間的距離（mr）i；Wf試件破壞面上垂直于加荷點連續(xù)的平均寬度（mr）i；De等效直徑，為面積與破壞面面積相等的圓的直徑（mrj）（3）按下式計算巖石試件的點荷載強度：Is式中：is 試件點荷載強度（MPa，其余符號同前。點荷載數(shù)據(jù)共有22組，將最高和最低值各刪掉3個，取加權(quán)平均作為巖石的點一 0.0841I s0.0053 Mpa荷載強度，結(jié)果保留兩位計算得16，試件的點荷載強度為 0.0053Mpa。 點荷載試驗對巖石施加的荷載拉壓應(yīng)力，以拉應(yīng)力引起的破壞為主導(dǎo)地位試件中 心處的拉壓應(yīng)力大于邊

44、緣處。4.7試驗成果分析及工程應(yīng)用（1）點荷載實驗儀器重量較輕，結(jié)構(gòu)簡單，攜帶方便，是一種適用野外進行現(xiàn) 場快速試驗的良好設(shè)備。（2）點荷載試驗使用的巖石試件為巖芯、方形巖塊及不規(guī)則巖塊，巖石試件不 需進行專門加工，因此設(shè)備簡單費用低；并能測定風(fēng)化軟弱巖石，解決了常規(guī)方法不能解決的難題。4.8結(jié)論與建議（1）點荷載強度指數(shù)對存在于巖石中的結(jié)果面很敏感，主要表現(xiàn)為，在點荷載 試驗中，試件極易沿結(jié)果面發(fā)生破壞，哪怕加載點并未與結(jié)果面接觸。因此，通 過點荷載試驗，可判別該巖石的強度是受巖石控制，還是受結(jié)果面控制。（2）在試驗中，應(yīng)注意觀察和描述試樣的破壞特征，例如：試樣破裂面全部是 新鮮平直的；全部

45、是沿原有破裂面破裂的；部分是新鮮斷面，部分是原有列面， 呈拐彎狀破壞等。對此，應(yīng)分別進行強度統(tǒng)計，這有利于分析結(jié)果的代表性。5原位剪切試驗5.1試驗的目的（1）測定土體在外力作用下土體沿軟弱面和地基土與混凝土接觸面及巖土 體本身的抗剪強度；（2）熟悉現(xiàn)場原位剪切試驗的操作步驟。5.2試驗的適用范圍主要適用于粘性土、粉土、砂土、碎石土以及它們組成的混合土層。5.3試驗的基本原理其原理和室內(nèi)剪切試驗一樣根據(jù)庫倫定律，根據(jù)庫倫定律有f =C ；tan式中 f剪切破壞面上的剪應(yīng) 力（kpa），即巖土體的抗剪強 度；二破壞面上的法向應(yīng)力 （kpa）；C 巖土體的內(nèi)聚力（kpa）；:巖土體的內(nèi)摩擦角（）。

46、依據(jù)測得的f就可求出相應(yīng)的C、值。本次試驗采用平推法，所以按下列公式計算各法向荷載下的法向應(yīng)力和剪切 應(yīng)力：匚丄式中 c作用于剪切面上的法向應(yīng)力（Mpa）;. 作用于剪切面上的剪 切應(yīng)力（Mpa）;P 作用于剪切面上的總 法向荷載（N）; q作用于剪切面上的總剪切荷載（N）;F剪切面面積（mm2）。5.4試驗的儀器設(shè)備（1）千斤頂。（2）滾動滑板。（3）測力系統(tǒng)。量測垂向和水平力大小，用油壓表，力傳感器，百分表。（4）位移計。水平移動距離和垂向變形，百分表。（5）反力裝置。利用梁架提供反力。（6）剪力盒。5.5試驗的技術(shù)要求（1）開挖試坑時應(yīng)避免對土體的擾動，在地下水位以下試驗時，應(yīng)避免水壓力

47、 和滲流對試驗的影響；（2）施加的法向荷載、剪切荷載應(yīng)位于剪切面、剪切縫的中心，并保持法向荷載不變，最大法向荷載應(yīng)大于設(shè)計荷載，并按等量分級；荷載精度應(yīng)為試驗最大 荷載的坐；（3）每一試體的法向荷載可分4-5級施加；當法向變形達到相對穩(wěn)定時，即可 施加剪切荷載；（4）每級剪切荷載按預(yù)估最大荷載的 8%10%分級等量施加，或按法向荷載 的5%10%分級等量施加，土體按每30秒施加一級剪切荷載；（5） 當剪切變形急劇增長或剪切變形達到試體尺寸的1/10時，可終止試驗；（6）根據(jù)剪切位移大于10mm時的試驗成果確定殘余抗剪強度，需要時可沿剪 切面繼續(xù)進行摩擦試驗。5.6試驗步驟（1）開挖試坑，開挖到

48、預(yù)定深度后用用剪切盒制備試驗，試驗大小剛好讓剪切 盒套入為宜，套入剪切盒后，輕輕平整表面的土，安放工字鋼作為提供反力裝置。（2）在土體上表面放置垂直加壓鋼墊板，然后把滾排放在垂直加壓鋼墊板上， 再安放垂直千斤頂，使千斤頂緊密壓著土體。（3）安放水平加壓鋼墊板以及水平加壓千斤頂，再安裝百分表。（4） 開始施加垂直加壓千斤頂，第一組試驗的垂直千斤頂?shù)膲毫?2.2Mpa,待 垂直千斤頂穩(wěn)定后開始施加水平加壓千斤頂，每級按照 0.2Mpa施加，穩(wěn)定緩慢 地加載，當水平加壓千斤頂讀數(shù)不再增大或者開始變小時停止施加水平力， 記錄 下此時的水平加壓千斤頂?shù)淖x數(shù)和百分表讀數(shù)。（5）在原來施加水平力的相反方向

49、施加水平力，使土體回到原來的位置上，然 后按照步驟4開始試驗，此時得到的強度為殘余強度。5.7試驗數(shù)據(jù)原狀土峰值直剪試驗數(shù)據(jù)表垂直千斤頂壓力表讀剪切面積水平千斤頂壓力表讀百分表讀數(shù)數(shù)（Mpa）（m2）數(shù)（Mpa）（0.01mm）2.20.120.221.382.20.120.423.342.20.120.623.452.20.120.825.862.20.121.033.912.20.121.243.362.20.121.4502.20.121.6>502.20.121.8>502.20.122.0 （峰值）>50原狀土殘余抗剪強度數(shù)據(jù)表垂直千斤頂壓力表讀剪切面積水平千斤頂壓

50、力表讀百分表讀數(shù)數(shù)（Mpa）/ 2（m ）數(shù)（Mpa）（0.01mm）2.20.120.43.862.20.120.64.822.20.120.814.042.20.121.020.292.20.121.228.602.20.121.434.032.20.121.650.002.20.121.8>502.20.122.0>50土體原位峰值抗剪強度試驗數(shù)據(jù)表試樣編號垂直千斤頂壓力表讀數(shù)(Mpa)水平千斤頂壓力表峰值讀數(shù) (Mpa)剪切面積(m2)No.12.502.880.12No.26.503.960.12No.312.305.910.12土體原位殘余抗剪強度試驗數(shù)據(jù)表試樣編號垂直千斤頂壓力表讀數(shù)(Mpa)水平千斤頂壓力表峰 值讀數(shù) (Mpa)剪切面積(m2)No.10.700.960.12No.21.401.060.12No.32.701.250.125.8試驗數(shù)據(jù)處理根據(jù)標定曲線可以得出原狀土峰值抗剪強度油壓表讀數(shù)、千斤頂出力、剪應(yīng)力之間的關(guān)系表(1) 峰值抗剪強度試驗數(shù)據(jù)土體原位峰值抗剪強度試驗數(shù)據(jù)處理表表3試樣編號垂直壓應(yīng)力(kpa)水平剪應(yīng)力(kpa)剪切面積(m2)