巖土工程勘察-原位測(cè)試

1、第一章第一章 概述概述一、土體原位測(cè)試的概念l原位測(cè)試原位測(cè)試（In-Situ Testing ）：在巖土體原有的位置上，在保持巖土的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)條件下測(cè)定巖土性質(zhì)稱為原位測(cè)試。l土體原位測(cè)試土體原位測(cè)試：一般指的是在工程地質(zhì)勘察現(xiàn)場(chǎng)，在不擾動(dòng)或基本不擾動(dòng)土層的情況下對(duì)土層進(jìn)行測(cè)試，以獲得所測(cè)土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及劃分土層一種土工勘察技術(shù)。二、優(yōu)點(diǎn)（與室內(nèi)試驗(yàn)比較）二、優(yōu)點(diǎn)（與室內(nèi)試驗(yàn)比較）l不需經(jīng)過(guò)鉆探取樣，直接測(cè)定巖土力學(xué)性質(zhì)，更能真實(shí)反映巖土的天然結(jié)構(gòu)及天然應(yīng)力狀態(tài)下的特性。l原位測(cè)試所涉及的土尺寸較室內(nèi)試驗(yàn)樣品要大得多，因而更能反映土的宏觀結(jié)構(gòu)如裂隙等)對(duì)土的

2、性質(zhì)的影響，比土樣具代表性。l可重復(fù)進(jìn)行驗(yàn)證，縮短試驗(yàn)周期。第二章第二章 靜力觸探靜力觸探一、定義一、定義l靜力觸探(Static Cone Penetration Test,簡(jiǎn)稱CPT)是借助機(jī)械把一定規(guī)格的圓錐形探頭勻速壓入土中，通過(guò)測(cè)定探頭的端阻q，側(cè)壁摩阻力f來(lái)確定土體的物理力學(xué)參數(shù)，劃分土層的一種土體勘測(cè)技術(shù)。l靜力觸探首先在荷蘭研制成功，因此靜力觸探也叫“荷蘭錐”試驗(yàn)。l按測(cè)量機(jī)理分：機(jī)械式靜力觸探和電測(cè)式靜力觸探l按探頭功能分：?jiǎn)螛蜢o力觸探、雙橋靜力觸探、孔壓靜力觸探l電測(cè)式靜力觸探的優(yōu)點(diǎn)：（1）測(cè)試連續(xù)、快速，效率高，功能多，兼具勘探與測(cè)試雙重作用；（2）測(cè)試數(shù)據(jù)精度高，再現(xiàn)性

3、好；（3）采用電測(cè)技術(shù)，便于實(shí)現(xiàn)測(cè)試工程的自動(dòng)化，測(cè)試成果可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理，減少了工作強(qiáng)度。二、測(cè)試設(shè)備與種類二、測(cè)試設(shè)備與種類設(shè)備組成：觸探主機(jī)和反力裝置觸探主機(jī)可分為液壓式和機(jī)械式反力裝置可分為自重式和錨式測(cè)量與記錄顯示裝置1. 探頭和探桿觸探主機(jī)為液壓傳動(dòng)式的，反力裝置為自重式。觸探主機(jī)為液壓傳動(dòng)式的，反力裝置為地錨式。觸探主機(jī)為機(jī)械傳動(dòng)式的，反力裝置為地錨式。探頭是靜力觸探儀的關(guān)鍵部件分為三種類型：?jiǎn)斡茫颍┨筋^、雙用（橋）探頭、多用（孔壓）探頭Ps：比貫入阻力，qc：錐尖阻力，fs：側(cè)壁摩阻力，uw ：孔隙水壓力國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)探頭的規(guī)格：錐頭頂角60、底面積10cm2、側(cè)壁摩擦筒面積15

4、0cm2、透水石在錐底單用（橋）探頭 雙用（橋）探頭 多用（孔壓）探頭三、測(cè)試原理三、測(cè)試原理 電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片 電橋電橋I電流電流R電阻電阻 U電壓（根據(jù)歐姆定律）電壓（根據(jù)歐姆定律） 電壓變化（測(cè)量值）電流變化應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 21 LLKR ULLKURELLE第四章第四章 動(dòng)力觸探動(dòng)力觸探一、定義一、定義l動(dòng)力觸探測(cè)試(DPT: dynamic penetration test)：是利用一定的錘擊動(dòng)能，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)打入土的難易程度（可用貫入度、錘擊數(shù)或探頭單位面積動(dòng)貫入阻力來(lái)表示）判定土層性質(zhì)的一種原位測(cè)試的方法。l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）設(shè)備簡(jiǎn)單，且堅(jiān)固耐用；（2）操作及

5、測(cè)試方法容易，一學(xué)就會(huì)；（3）適用性廣；（4）快速，經(jīng)濟(jì)，能連續(xù)測(cè)試土層；（5）有些動(dòng)力觸探，可同時(shí)取樣，觀察描述；（6）經(jīng)驗(yàn)豐富，使用廣泛。l分類：分類：依據(jù)為穿心錘的重量和探頭類型，可取樣），貫入，落距標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試（）超重型（）重型（）中型（）輕型（穿心錘重圓錐動(dòng)力觸探cmcmkgkgkgkgkg30765 .631205 .632810l標(biāo)貫與一般動(dòng)探的主要區(qū)別在于探頭不同圓錐動(dòng)力觸探圓錐動(dòng)力觸探l簡(jiǎn)稱動(dòng)力觸探或動(dòng)探標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試(Standard penetration Test)l簡(jiǎn)稱標(biāo)貫標(biāo)貫 (SPT)：63.5kg的穿心錘自0.76m高處自由下落，撞擊錘座，通過(guò)探桿將標(biāo)

6、準(zhǔn)貫入器貫入孔底土層中，記錄貫入0.30m的錘擊數(shù)，用來(lái)測(cè)試土層物理力學(xué)參數(shù)的一種測(cè)試方法。l每次測(cè)試共貫入0.45m，其中僅0.3m記錘擊數(shù)二、測(cè)試設(shè)備與測(cè)試原理二、測(cè)試設(shè)備與測(cè)試原理（一）測(cè)試設(shè)備（一）測(cè)試設(shè)備 la. 探桿（包括導(dǎo)向桿） lb.提引器（分內(nèi)掛式和外掛式兩種）lc.穿心錘ld. 錘座（包括鋼砧與錘墊）le. 探頭滄州濱海公路試驗(yàn)儀器廠研制的電動(dòng)觸探儀六、測(cè)試成果的應(yīng)用六、測(cè)試成果的應(yīng)用1. 劃分土類或土層剖面劃分土類或土層剖面l錘擊數(shù)越少，土的顆錘擊數(shù)越少，土的顆粒越細(xì)；錘擊數(shù)越多，粒越細(xì)；錘擊數(shù)越多，土的顆粒越粗。土的顆粒越粗。動(dòng)力觸探直方圖及土層劃分2. 確定地基土承載

7、力645. 1)(10NN 或式修正錘擊數(shù)：探確定承載力時(shí)應(yīng)按下根據(jù)標(biāo)貫或輕型動(dòng)力觸 N土類10153050中、粗砂180250340500粉、細(xì)砂140180250340表3-7 砂土地基容許承載力（kPa）（標(biāo)貫法）表3-8 粘性土、粉土地基承載力（中型動(dòng)力觸探）N28234681012fk(kPa)1201501802402903504003. 確定單樁容許承載力確定單樁容許承載力kPaNqkPaNtNBNhqfd1002)(400/(44 . 02）英尺)(252 )100(421kNANANqNNNkPaNqssccfd其中（1）Meyerhof法法式中：式中：B為樁寬度或直徑為樁寬

8、度或直徑m，h為樁進(jìn)入砂層的深度為樁進(jìn)入砂層的深度m（2）日本法）日本法式中：式中：N1為樁端處的為樁端處的N值值，N2為樁尖上為樁尖上10B范圍內(nèi)的平均范圍內(nèi)的平均N值值（3）國(guó)內(nèi)法）國(guó)內(nèi)法 書(shū)上書(shū)上126129頁(yè)頁(yè)利用標(biāo)貫錘擊數(shù)確定粘性土稠度及c、值見(jiàn)表3-21至3-24，確定Es見(jiàn)表3-25表3-22 N手與稠度狀態(tài)的關(guān)系N手35IL（液性指數(shù)）11-0.750.75-0.50.5-0.250.25-00稠度狀態(tài)流動(dòng)軟塑軟可塑硬可塑硬塑堅(jiān)硬4. 確定粘性土稠度及確定粘性土稠度及c、 、Es值值5. 砂土密實(shí)度與液化判斷（1）砂土密實(shí)度 砂土密實(shí)度是確定砂土承載力和判斷砂土液化的主要指標(biāo)表

9、3-28 N63.5與砂土密實(shí)度的關(guān)系土類N63.5密實(shí)度孔隙比e礫砂0.655-8稍密0.65-0.508-10中密0.50-0.4510密實(shí)0.45粗砂中砂。時(shí)，取土中粘粒百分含量，當(dāng)）；地下水位埋藏深度（）；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度（數(shù)基準(zhǔn)值，由下表查；液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值；液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊3P%3: : : : : 31 . 09 . 0 cc00PPmdm dNNPddNNcwscrcwscr地震烈度7度8度9度N0值近震區(qū)（基本烈度比震中小2度以上）61016遠(yuǎn)震區(qū)（基本烈度比震中小2度以內(nèi)）812標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值N0（2）砂土液化第五章第五章 載荷試驗(yàn)載荷試驗(yàn)一、定義一

10、、定義l平板靜力載荷試驗(yàn)(PLT: plate load test)，簡(jiǎn)稱載荷試驗(yàn)，在保持地基土天然狀態(tài)下，在一定面積的承壓板上向地基土逐級(jí)施加荷載，并觀測(cè)每級(jí)荷載下地基土的變形特性，是模擬建筑物基礎(chǔ)工作條件的一種測(cè)試方法 。l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載荷和樁載荷l我們主要講的是淺層平板靜力載荷測(cè)試 l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)地基土不產(chǎn)生擾動(dòng)，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。l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴、費(fèi)時(shí)二、測(cè)試設(shè)備與方法二、測(cè)試設(shè)備與方法（一）儀器設(shè)備（一）儀器設(shè)備l承壓板承壓板要有足夠的剛度，面積一般為1000-5000cm2 l加

11、荷裝置加荷裝置包括壓力源、載荷臺(tái)架或反力構(gòu)架。加荷方式有重物加荷和油壓千斤頂反力加荷1.沉降觀測(cè)裝置沉降觀測(cè)裝置五、測(cè)試成果的應(yīng)用五、測(cè)試成果的應(yīng)用（一）PLT 可以確定地基的承載力(fk),變形模量(Ea), 沉降量(s)。 fk lR= Pcr lR= PU /F1. Ea.S-P ;-B ;- 0.886,0.875 ,;-:120曲線直線段的斜率承壓板的寬度土體的泊松比方形圓形承壓板的形狀系數(shù)式中SPSPBE計(jì)算地基沉降量(sj) （二）確定濕陷性黃土的濕陷起始?jí)毫υO(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六、其

12、它類型的載荷試驗(yàn)（一）樁載荷試驗(yàn) （樁靜載荷試驗(yàn)）l可以確定樁基的承載力（二）水平載荷試驗(yàn)1.單樁水平載荷試驗(yàn) 2.地基土水平載荷試驗(yàn)第六章 旁壓試驗(yàn)一、定義l旁壓測(cè)試（PMT: pressuremeter test）是利用鉆孔做的原位橫是利用鉆孔做的原位橫向載荷試驗(yàn)，是工程勘向載荷試驗(yàn)，是工程勘察中的一種常用原位測(cè)察中的一種常用原位測(cè)試技術(shù)。試技術(shù)。l測(cè)試原理：通過(guò)旁壓器在豎直的孔內(nèi)加壓，使通過(guò)旁壓器在豎直的孔內(nèi)加壓，使旁壓膜膨脹，并由旁壓膜將壓力傳給周圍土體，旁壓膜膨脹，并由旁壓膜將壓力傳給周圍土體，使土體產(chǎn)生變形直至破壞，并通過(guò)量測(cè)裝置測(cè)使土體產(chǎn)生變形直至破壞，并通過(guò)量測(cè)裝置測(cè)出施加的壓

13、力和土體變形之間的關(guān)系，然后繪出施加的壓力和土體變形之間的關(guān)系，然后繪制應(yīng)力制應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。根據(jù)這種關(guān)系對(duì)孔周應(yīng)變關(guān)系曲線。根據(jù)這種關(guān)系對(duì)孔周所測(cè)土體的承載力、變形性質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。所測(cè)土體的承載力、變形性質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。l優(yōu)點(diǎn)：可在不同深度上進(jìn)行測(cè)試，所求基本承優(yōu)點(diǎn)：可在不同深度上進(jìn)行測(cè)試，所求基本承載力精度高。載力精度高。l缺點(diǎn)：受成孔質(zhì)量影響大，在軟土中測(cè)試精度受成孔質(zhì)量影響大，在軟土中測(cè)試精度不高。不高。二、旁壓測(cè)試的儀器設(shè)備二、旁壓測(cè)試的儀器設(shè)備分為兩類：預(yù)鉆式旁壓儀自鉆式旁壓儀預(yù)鉆式旁壓儀由4部分組成1.旁壓器2.壓力和體積控制箱3.管路系統(tǒng)4.成孔工具等l旁壓器是旁壓儀中的旁壓器

14、是旁壓儀中的最重要部件，由圓形最重要部件，由圓形金屬骨架和包在其外金屬骨架和包在其外的橡皮膜組成。的橡皮膜組成。l分為三個(gè)腔分為三個(gè)腔l中間為主腔（測(cè)試腔）中間為主腔（測(cè)試腔）l上、下為護(hù)腔上、下為護(hù)腔第七章第七章 十字板剪切試驗(yàn)十字板剪切試驗(yàn)一、定義一、定義l十字板剪切試驗(yàn)十字板剪切試驗(yàn)(FVST： field vane shear test)是是用插入軟粘土中的十字板用插入軟粘土中的十字板頭，以一定的速率旋轉(zhuǎn)，頭，以一定的速率旋轉(zhuǎn)，測(cè)出土的抵抗力矩，然后測(cè)出土的抵抗力矩，然后換算成土的抗剪強(qiáng)度的一換算成土的抗剪強(qiáng)度的一種測(cè)試方法。種測(cè)試方法。 FVST主要用于測(cè)定飽水軟粘土的不排水抗剪強(qiáng)主

15、要用于測(cè)定飽水軟粘土的不排水抗剪強(qiáng)度。它具有下列優(yōu)點(diǎn)：度。它具有下列優(yōu)點(diǎn)：l(1) 不用取樣，特別是對(duì)難以取樣的靈敏度高的不用取樣，特別是對(duì)難以取樣的靈敏度高的粘性土，可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)基本上處于天然應(yīng)力狀粘性土，可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)基本上處于天然應(yīng)力狀態(tài)下的土層進(jìn)行扭剪。所求軟土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)態(tài)下的土層進(jìn)行扭剪。所求軟土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)比其他方法都可靠。比其他方法都可靠。l(2) 野外測(cè)試設(shè)備輕便，操作容易。野外測(cè)試設(shè)備輕便，操作容易。l(3) 測(cè)試速度較快，效率高，成果整理簡(jiǎn)單。測(cè)試速度較快，效率高，成果整理簡(jiǎn)單。l其缺點(diǎn)是僅適用于江河湖海的沿岸地帶的軟土，其缺點(diǎn)是僅適用于江河湖海的沿岸地帶的軟土，適應(yīng)范圍有限，對(duì)硬塑粘性土和含有礫石雜物適應(yīng)范圍有限，對(duì)硬塑粘性土和含有礫石雜物的土不宜采用