一靜力載荷試驗(yàn)

1、靜力載荷試驗(yàn)1. 試驗(yàn)的目的及意義（1）確定地基土的臨塑荷載，極限荷載，為評定地基土的承載力提供依據(jù)；（2）確定地基土的變形模量；（3） 估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度；（4）確定地基土基床反力系數(shù)；2. 試驗(yàn)的適用范圍淺層平板載荷試驗(yàn)適用于淺層地基土；深層平板載荷試驗(yàn)適用于埋深等于或大3m和地下水位以上的地基土； 螺旋板載荷試驗(yàn)適用于深層地基土或地下水位以下的地基土。載荷試驗(yàn)可適用于各種地基土， 特適用于各種填土及碎石的土。本節(jié)主要介紹淺層平板靜力載荷試 驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)為淺層平板載荷試驗(yàn)。3. 試驗(yàn)的基本原理平板載荷試驗(yàn)是在擬建建筑場地上將一定尺寸和幾何形狀（方形或圓形）的剛性板，安放在被測的地基持

2、力層上，逐級增加荷載，并測得相 應(yīng)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（S）曲線（即P-S曲線）。典型的平板載荷試驗(yàn) P-S曲線可以劃分為三個(gè)階 段，如右圖所示。通過對P-S曲線進(jìn)行計(jì)算分析，可以得到地基 土的承載力特征值 fak、變形模量 E。和基床反力 系數(shù)ks。直 線 變 形 階 段剪切變形階段破 壞 階 段（或?qū)挾龋┑纳疃确秶鷥?nèi)地基土平板載荷試驗(yàn)所反映的相當(dāng)于承壓板下倍承壓板直徑 的強(qiáng)度、變形的綜合性狀。淺層平板載荷試驗(yàn)適用淺層天然地基土，包括各種填土、含碎石的土等。也用于復(fù)合地基承載力評價(jià)。4. 試驗(yàn)儀器及制樣工具儀器設(shè)備：載荷試驗(yàn)的設(shè)備由承壓板、加荷裝置及沉

3、降觀測裝置等部件組合而成。目前，組合型式多樣，成套的定型設(shè)備已應(yīng)用多年。（1） 承壓板，有現(xiàn)場砌置和預(yù)制兩種， 一般為預(yù)制厚鋼板（或硬木板）。對承壓板的要求是， 要有足夠的剛度，在加荷過程中承壓板本身的變形要小，而且其中心和邊緣不能產(chǎn)生彎 曲和翹起；其形狀宜為圓形（也有方形者），對密實(shí)粘性土和砂土， 承壓面積一般為1000 5000cm2。對一般土多采用25005000cm2。按道理講，承壓板尺寸應(yīng)與基礎(chǔ)相近，但 不易做到。（2）加荷裝置，加荷裝置包括壓力源、載荷臺(tái)架或反力構(gòu)架。加荷方式可分為兩種，即 重物加荷和油壓千斤頂反力加荷。1）重物加荷法，即在載荷臺(tái)上放置重物，如鉛塊等。由于此法笨重，

4、勞動(dòng)強(qiáng)度大，加荷不便，目前已很少采用（圖4 3）。其優(yōu)點(diǎn)是荷載穩(wěn)定，在大型工地常用。；hirns秋肛址勇自.>bk2-轉(zhuǎn)煤！ J-ffi* ! f r, i-idjft,圖3載荷臺(tái)式加壓裝置（a）木質(zhì)或鐵質(zhì)載荷臺(tái)；（b ）低重心載荷臺(tái)；1 載荷臺(tái)；2鋼錠；3混凝土平臺(tái)；4 測點(diǎn)；5承壓板2）油壓千斤頂反力加荷法，即用油壓千斤頂加荷，用地錨提供反力。由于此法加荷方 便，勞動(dòng)強(qiáng)度相對較小，已被廣泛采用，并有定型產(chǎn)品（圖4-4）。采用油壓千斤頂加壓，必須注意兩個(gè)問題：油壓千斤頂?shù)男谐瘫仨殱M足地基沉降要求。下入土中的地錨反力要大于最大加荷，以避免地錨上拔，試驗(yàn)半途而廢。圖4千斤頂式加壓裝置（a）

5、鋼桁架式裝置；（b）拉桿式裝置；1 千斤頂；2 地錨；3桁架；4立柱；5 分立柱；6 拉桿（3）沉降觀測裝置，沉降觀測儀表有百分表、沉降傳感器或水準(zhǔn)儀等。只要滿足所規(guī)定的 精度要求及線性特性等條件，可任意選用其中一種來觀測承壓板的沉降。由于載荷試驗(yàn)所需荷載很大，要求一切裝置必須牢固可靠、安全穩(wěn)定。5. 試驗(yàn)步驟第一部分，設(shè)備安裝：（1） 、下地錨、安橫梁、基準(zhǔn)梁、挖試坑等。地錨數(shù)量為4個(gè)，以試坑中心為中心點(diǎn)對稱布置。然后根據(jù)試驗(yàn)要求，開挖試坑至試驗(yàn)深度。接著安裝好橫梁、基準(zhǔn)梁等。該工作由老師事先完成。（2） 、放置承壓板。在試坑的中心位置，根據(jù)承壓板的大小鋪設(shè)不超過20mm厚的砂 墊層并找平，

6、然后小心放置承壓板。（3）、千斤頂和測力計(jì)的安裝。以承壓板為中心，從下往上依次放置千斤頂、測力計(jì)、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）、沉降測量元件的安裝。把百分表通過磁性表座固定在基準(zhǔn)梁上，并調(diào)整其位置，使其能準(zhǔn)確測量承壓板的沉降量。百分表數(shù)量為4個(gè)，在安裝時(shí)，注意使其均勻分布在四個(gè)方向，形成完整的沉降測量系統(tǒng)。第二部分，加載操作：（1）、加載前預(yù)壓，以消除誤差。（2）、加載等級一般分1012級，并不小于8級，我們?nèi)?0級。最大加載量200kPa,所以每級20kPa。由于承壓板面積為，所以每級荷載為4kN。同時(shí)，第一級

7、是各級加壓的兩倍，即8kN。（3） 、通過事先標(biāo)定的壓力表讀數(shù)與壓力之間的關(guān)系，計(jì)算出預(yù)定荷載所對應(yīng)的測力計(jì) 百分表讀數(shù)。（4） 、加荷載。按照計(jì)算的預(yù)定荷載所對應(yīng)的測力計(jì)百分表讀數(shù)加載，并隨時(shí)觀察測力 計(jì)百分表指針的變動(dòng)，通過千斤頂不斷補(bǔ)壓，以保證荷載的相對穩(wěn)定。（5） 、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(dāng)連續(xù)2h每小時(shí)沉降量小于 時(shí)，可以認(rèn)為沉降已達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，可施加下一級荷載。（6）、試驗(yàn)記錄。每次讀數(shù)完，準(zhǔn)確記錄，以保證資料的可靠性。第三部分，卸載操作：（1）

8、 、卸載時(shí)，每級壓力是加載時(shí)的2倍。（2）、由于此次實(shí)習(xí)并未要求記錄卸載數(shù)據(jù)，所以未作詳細(xì)要求。（3）、松開油閥，拆卸裝置。6. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)見附表一。7. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理由原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理，我們得到以下一個(gè)表格，每級荷載作用下，我們通過率定曲線，得出千斤頂?shù)牧?，由此?jì)算出每級荷載下， 承壓板對地基土的壓力。 再由百分表的讀數(shù)得出 每級壓力下穩(wěn)定的沉降量，匯總于下表格。壓力表讀數(shù)Mpa千斤頂出力kN承壓板壓力Mpa累計(jì)沉降量mm備注達(dá)到穩(wěn)定達(dá)到穩(wěn)定1734達(dá)到穩(wěn)定達(dá)到穩(wěn)定1達(dá)到穩(wěn)定達(dá)到穩(wěn)定達(dá)到穩(wěn)定4896達(dá)到穩(wěn)定達(dá)到穩(wěn)定260120未達(dá)到穩(wěn)定以上表格數(shù)據(jù)，幫助我們繪出該地基土的P-S曲線

9、（見附圖一），由原始數(shù)據(jù)我們還得出每級荷載下的S-Igt曲線見（附圖二）。承樂扳壓力/kpa指數(shù)（P書曲線）8. 試驗(yàn)成果分析及工程應(yīng)用通過載荷試驗(yàn)，我們得到的最直接，也是最重要的是載荷試驗(yàn)原始記錄。試驗(yàn)過程中不僅記錄荷載-時(shí)間-沉降，還記錄了其它與載荷試驗(yàn)相關(guān)的信息，包括載荷板尺寸、載荷點(diǎn)試 驗(yàn)深度（或試驗(yàn)樁樁長）、千斤頂量程與型號、沉降觀測儀器與型號、天氣、氣溫等等。記錄數(shù)據(jù)見附表。資料整理如下：（1）、繪制p-s曲線（p-s曲線的必要修正：圖解法或最小二乘修正法）根據(jù)載荷試驗(yàn)原始沉降觀測記錄，將（P，S）點(diǎn)繪在厘米坐標(biāo)紙上。由于p-s曲線的初始直線段延長線不通過原點(diǎn)（0,0），則需對P-

10、S曲線進(jìn)行修正。此處采用圖解法進(jìn)行修正， 其中s0=0.06 mm,即將曲線整體向上平移。如附圖一所示。（2）、繪制s-lgt曲線在單對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制每級荷載下的sIgt曲線，注意標(biāo)明坐標(biāo)名稱和單位。同時(shí)需要標(biāo)明每根曲線的荷載等級，荷載單位用kPa。如附圖二所示。（3） 、地基承載力特征值fak由于p-s關(guān)系呈緩變曲線，不宜采用拐點(diǎn)法和極限荷載法確定地基承載力特征值，故采取相對沉降法。其中，b=, s/b取，即S=0.01 0.4=0.004m = 4 mm所對應(yīng)的荷載作為地基承載力特征 值，但其值不大于最大加載量的一半。由p-s曲線知，當(dāng)s=4 mm時(shí)，p=100kPa試驗(yàn)在進(jìn)行到加載為12

11、0kpa時(shí)，由于天氣原因，下雨了，我們被迫終止試驗(yàn)，因此120kpa 加載并非破壞時(shí)的最大荷載。所以不能確定當(dāng)S=4mm時(shí)，p=100kPa是否小于最大加載量的一半。我們暫取 fak = 100 kPa(個(gè)人疑問：p-s曲線繪制時(shí)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)的擬合有多種作法，擬合曲線并非準(zhǔn)確曲線，所以通過曲線查出的fak也并非準(zhǔn)確值。我們不能控制繪出的曲線誤差，那我們怎么去得到最接近真實(shí)值的fak ?)(4) 、地基土的變形模量 E0E° = l°liK(12)b其中，承壓板邊長b=，承壓板為圓形，10=0.785，承壓板埋深 z=0 m < b=，故li1-倍= 1-0.27 01.0=1o如圖，承壓板為圓形，直徑對于K，則21.60.1515 10-3=142574kN/m3。又 取,Eo = l°l1K(12)b=0.785 1 142574 (1-0.352) 0.4=39284.12 kPa(5)、基床反力系數(shù)ks基床反力系數(shù)取p-s曲線直線段的斜率，即k=E =s21.60.1515 10-3=142574kN/m