巖土工程測試第二章 載荷試驗(yàn)

1、第二章第二章 載荷試驗(yàn)載荷試驗(yàn)第二節(jié)第二節(jié) 荷載試驗(yàn)的原理與儀器設(shè)備荷載試驗(yàn)的原理與儀器設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 試驗(yàn)技術(shù)要求和操作步驟試驗(yàn)技術(shù)要求和操作步驟第四節(jié)第四節(jié) 試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用第五節(jié)第五節(jié) 其它類型的載荷試驗(yàn)其它類型的載荷試驗(yàn)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 載荷試驗(yàn)（載荷試驗(yàn)（Plate load TestPlate load Test，簡稱，簡稱PLTPLT）是在現(xiàn)場用一個(gè)剛性承壓板逐級加荷，測定天然地基、單樁或復(fù)合地基的沉降隨荷載的變化，借以確定他們的承載力的現(xiàn)場試驗(yàn)。 載荷試驗(yàn)按承壓板的形狀有平板與螺旋板之分；按用途載荷試驗(yàn)按承壓板的形狀有平板與螺旋板之分；按用途可分一般

2、載荷和樁載荷；按承壓板的設(shè)置深度及特點(diǎn)分為可分一般載荷和樁載荷；按承壓板的設(shè)置深度及特點(diǎn)分為淺層和深層平板載荷試驗(yàn)。本章主要介紹淺層和深層平板載荷試驗(yàn)。本章主要介紹淺層平板靜力載淺層平板靜力載荷測試荷測試 。載荷試驗(yàn)的應(yīng)用：載荷試驗(yàn)的應(yīng)用： 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； 確定地基土的變形模量；確定地基土的變形模量； 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； 確定地基土的基床系數(shù)。確定地基土的基床系數(shù)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：對地基土不產(chǎn)生擾對地基土不產(chǎn)生擾動(dòng)，結(jié)果最可靠、最具有動(dòng)，結(jié)果最可靠、最具有代表性，可直接用于工程代表性，可直接用于工程設(shè)計(jì)

3、。是確定承載力的最設(shè)計(jì)。是確定承載力的最主要方法。主要方法。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴、費(fèi)時(shí)。價(jià)格昂貴、費(fèi)時(shí)。第二節(jié)第二節(jié) 載荷試驗(yàn)的原理與儀器設(shè)備載荷試驗(yàn)的原理與儀器設(shè)備一、載荷試驗(yàn)原理一、載荷試驗(yàn)原理0P/kPaS/mmPS曲線曲線P0Pu1、直線變性階段、直線變性階段P P02、剪切變形階段、剪切變形階段P0P Pu3、破壞階段、破壞階段Pu P 對于直線變形階段，可用彈性理論分析壓力與變形對于直線變形階段，可用彈性理論分析壓力與變形之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。1、對于各向同性彈性半空間、對于各向同性彈性半空間 土的變形模量為：土的變形模量為：E0=I0I1K(1-u2)b2、對于非均質(zhì)各向異性彈

4、性半空間、對于非均質(zhì)各向異性彈性半空間 土的變形模量隨深度的變化規(guī)律可表示為：土的變形模量隨深度的變化規(guī)律可表示為：E0z=E0+nvz1 1、加荷系統(tǒng)、加荷系統(tǒng)承壓板、加荷裝置承壓板、加荷裝置2 2、反力系統(tǒng)、反力系統(tǒng)重物、地錨重物、地錨3 3、量測系統(tǒng)、量測系統(tǒng)支撐柱、基準(zhǔn)梁、支撐柱、基準(zhǔn)梁、位移測量元件等。位移測量元件等。二、試驗(yàn)儀器設(shè)備二、試驗(yàn)儀器設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 試驗(yàn)技術(shù)要求和操作步驟試驗(yàn)技術(shù)要求和操作步驟一、試驗(yàn)技術(shù)要求一、試驗(yàn)技術(shù)要求1、試坑的尺寸及要求、試坑的尺寸及要求2、承壓板的尺寸、承壓板的尺寸3、位移量測系統(tǒng)的安裝、位移量測系統(tǒng)的安裝承壓板寬度的承壓板寬度的3倍倍20mm

5、的砂墊層的砂墊層淺層平板載荷試驗(yàn)淺層平板載荷試驗(yàn)0.25m0.25m2 2軟土、填土軟土、填土0.5m0.5m2 2強(qiáng)夯處理后的地基土強(qiáng)夯處理后的地基土1m1m2 2一般粘性土地基：一般粘性土地基：0.5m2碎石類土：碎石直徑的碎石類土：碎石直徑的1020倍倍巖石類土或均值密實(shí)土：巖石類土或均值密實(shí)土： 0.1m24 4、加載方式、加載方式慢速法：分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法；慢速法：分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法；快速法：有地方經(jīng)驗(yàn)時(shí)，分級加荷沉降非穩(wěn)定法。快速法：有地方經(jīng)驗(yàn)時(shí)，分級加荷沉降非穩(wěn)定法。加荷等級的劃分為加荷等級的劃分為10101212級，不應(yīng)小于級，不應(yīng)小于8 8級，最大加載量不級，

6、最大加載量不應(yīng)小于地基承載量設(shè)計(jì)值的應(yīng)小于地基承載量設(shè)計(jì)值的2 2倍。倍。5 5、沉降觀測、沉降觀測慢速法：每加一級荷載間隔慢速法：每加一級荷載間隔5 5、5 5、1010、1010、1515、15min15min測讀測讀一次沉降，以后間隔一次沉降，以后間隔30min30min測讀一次，連續(xù)測讀一次，連續(xù)2h2h，且每小時(shí)沉，且每小時(shí)沉降量不大于降量不大于0.1mm0.1mm時(shí)可施加下一級荷載。時(shí)可施加下一級荷載?？焖俜ǎ好考右患壓奢d間隔快速法：每加一級荷載間隔15min15min測讀一次沉降，每級荷載測讀一次沉降，每級荷載維持維持2h2h可施加下一級荷載?？墒┘酉乱患壓奢d。6、試驗(yàn)終止條件、

7、試驗(yàn)終止條件承壓板周圍土體出現(xiàn)明顯的側(cè)向擠出；承壓板周圍土體出現(xiàn)明顯的側(cè)向擠出；本級荷載的沉降量急劇增大，本級荷載的沉降量急劇增大，p-s曲線出現(xiàn)陡降段；曲線出現(xiàn)陡降段；某級荷載作用下某級荷載作用下24h沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；總沉降量與承壓板直徑之比超過總沉降量與承壓板直徑之比超過0.06。千分表千分表二、試驗(yàn)設(shè)備的安裝及操作步驟二、試驗(yàn)設(shè)備的安裝及操作步驟第四節(jié)第四節(jié) 試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用1 1、繪制壓力、繪制壓力- -沉降量關(guān)系曲線沉降量關(guān)系曲線P P- -s s曲線的特征：曲線的特征：I I段直線段段直線段IIII段曲線段段曲線段IIIIII

8、段直線段段直線段一、試驗(yàn)資料整理一、試驗(yàn)資料整理2 2、P-sP-s曲線的修正曲線的修正圖解法圖解法最小二乘修正法最小二乘修正法確定地基的承載能力確定地基的承載能力試驗(yàn)成果的試驗(yàn)成果的應(yīng)用應(yīng)用確定地基土的變形模量確定地基土的變形模量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)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)度二、地基的承載力確二、地基的承載力確定定（1）拐點(diǎn)法 比例界限P0作為地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)值或特征值。（2）極限荷載法 PU2P0，極限荷載的一半作為地基承載力特征值。 （3）相對沉降法 對于緩變曲線，s/b為一定值時(shí)所對應(yīng)的荷載為地基承載力特征值。 承壓板面積為0.25

9、-0.50m2， s/b=0.01-0.015三、計(jì)算變形模量三、計(jì)算變形模量E E0 0 1、對于各向同性地基土，地表有超載（在地表以下一定、對于各向同性地基土，地表有超載（在地表以下一定深度）深度） 土的變形模量為：土的變形模量為：E0=I0I1K(1-u2)b2、對于各向同性地基土，地表無超載對于各向同性地基土，地表無超載 E0=I0K(1-u2)b四、計(jì)算地基沉降量四、計(jì)算地基沉降量(sj)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)寬度壓板的沉降量作用下承在與基底壓力相同壓力式中砂土粘土-b -S: 30b30B 22BbSSBbSSjj五、地基基床系數(shù)的確定五、地基基床系數(shù)的確定 1、K0=（p2-p1）/（S2-S

10、1）2、K0=E0/H 3、K=E0/I0I1 (1-u2)b六、估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度六、估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度 =c+tanPu =c+土層側(cè)向應(yīng)力土層側(cè)向應(yīng)力tan七、測試精度影響因素七、測試精度影響因素1、承壓板的尺寸的影響、承壓板的尺寸的影響lB B45cm(5000cm45cm(5000cm2 2) )時(shí)，沉降量隨時(shí)，沉降量隨B B的增加而降低；的增加而降低；lB B 45cm(5000cm45cm(5000cm2 2) )時(shí)，沉降量隨時(shí)，沉降量隨B B的增加而增加；的增加而增加； 由于基礎(chǔ)寬度一般均超過由于基礎(chǔ)寬度一般均超過30cm30cm，所以，所以B B不宜太小。不宜

11、太小。S(mm)045B(cm)l一般來說，最好與實(shí)際基礎(chǔ)面積相同；但承壓板尺寸太大一般來說，最好與實(shí)際基礎(chǔ)面積相同；但承壓板尺寸太大則需大的壓力，有時(shí)難以達(dá)到。則需大的壓力，有時(shí)難以達(dá)到。所以承壓板的面積應(yīng)適中所以承壓板的面積應(yīng)適中1000cm2 A 5000cm2。2 2、 承壓板埋深承壓板埋深l載荷測試的影響深度一般為載荷測試的影響深度一般為1.5-21.5-2倍承壓板寬度（或直倍承壓板寬度（或直徑）；徑）；l在影響深度范圍內(nèi)土性應(yīng)保持一致，否則測試成果就不在影響深度范圍內(nèi)土性應(yīng)保持一致，否則測試成果就不能反映出土層的真實(shí)性質(zhì)；能反映出土層的真實(shí)性質(zhì)；l如果場地土層多，且都是重要的持力層，應(yīng)分層做載荷如果場地土層多，且都是重要的持力層，應(yīng)分層做載荷試驗(yàn)；試驗(yàn)；l如果土層較薄，達(dá)不到如果土層較薄，達(dá)不到2 2倍承壓板的寬度，就應(yīng)采用小倍承壓板的寬度，就應(yīng)采用小的承