工程地質(zhì)原位測試1.課件

1、第七章 工 程 地 質(zhì)原位測試工程地質(zhì)學(xué)退出7.1 靜力載荷試驗(CPT)7.2 靜力觸探試驗(DPT)7.3 圓錐動力觸探(DPT)7.4 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(SPT)7.5 十字板剪切試驗(VST)第1頁，共26頁。7.1 靜力載荷試驗(CPT)7.1.1 靜載荷試驗的基本原理和意義. 壓密階段oa段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉降關(guān)系接近于直線，土中f,地基處于彈性平衡狀態(tài).局部剪切階段ab段，荷載增加，荷載與沉降關(guān)系呈曲線，地基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū).破壞階段bc段，塑性區(qū)擴(kuò)大，發(fā)展成連續(xù)滑動面，荷載增加，沉降急劇變化0spp0puabc1.確定地基土的臨塑荷載、極限荷載，

2、為評定地基土承載力提供依據(jù)2.估算地基土的變形模量、不排水抗剪強(qiáng)度和基床反力系數(shù)K靜力載荷試驗可用于：第2頁，共26頁。7.1.2 靜力載荷試驗的裝置第3頁，共26頁。7.1.3 靜力載荷試驗的基本技術(shù)要求1.承壓板剛性的方形或圓形板，面積0.250.5m2，2.試坑寬度承壓板直徑3倍3.盡量減少坑底開挖和整平對土層的擾動，試土層為軟粘土或飽和松砂時，應(yīng)預(yù)留2030cm厚的原狀土試驗標(biāo)高低于地下水，要先降水，并在坑底敷設(shè)5cm的砂墊層， 待水位恢復(fù)后再試驗承壓板與土層接觸處，敷設(shè)厚1cm左右的中砂或粗砂層4.慢速維持荷載法加載過程第一級荷載接近卸去土自重，每級荷載增量取預(yù)估1/101/8Pu，

3、總荷載接近Pu，荷載的測量精度達(dá)到1%，沉降量測量精度達(dá)到0.01mm試驗點(diǎn)附近應(yīng)有取土孔提供土工試驗指標(biāo)或其它原位測試指標(biāo)，試驗后應(yīng)挖取土試驗，描述2.0倍承壓板寬度內(nèi)土層結(jié)構(gòu)變化試驗中止條件第4頁，共26頁。7.1.4 靜力載荷試驗資料的應(yīng)用及其有關(guān)問題確定地基承載力強(qiáng)度控制法1.Ps曲線有明顯直線段，取該直線段終點(diǎn)對應(yīng)臨塑荷載p02. Ps曲線無明顯直線段，取lgplgs曲線或ps/ p曲線上轉(zhuǎn)折點(diǎn)對應(yīng)壓力相對沉降控制法承壓板面積為0.250.50m2,1.對于低壓縮性土和砂土，取s/b=0.010.015對應(yīng)荷載2.中高壓縮性土，取s/b=0.02對應(yīng)荷載為地基承載力特征值以ps臨塑荷

4、載作為地基承載力特征值根據(jù)相對沉降量s/b來確定地基承載力第5頁，共26頁。極限荷載法當(dāng)比例界限p0和極限承載力pu接近當(dāng)比例界限p0和極限承載力pu不接近Pu的確定用Ps曲線、 lgplgs曲線、 ps/ p曲線的第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)對應(yīng)荷載取相對沉降s/b0.06相應(yīng)的荷載采用外插作圖法第6頁，共26頁。地基土不排水抗剪強(qiáng)度Cu地基土基床反力系數(shù)Ks載荷試驗基床反力系數(shù)基準(zhǔn)基床反力系數(shù)基床反力系數(shù)確定地基變形模量E0第7頁，共26頁。7.2 靜力觸探試驗(DPT)7.2.1 靜力觸探試驗的主要技術(shù)要求電纜傳感器傳感器傳感器單橋探頭雙橋探頭單橋探頭只能測定一個觸探指標(biāo)比貫入阻力ps雙橋探頭同時測出錐尖

5、阻力qc和側(cè)摩阻力fa第8頁，共26頁。7.2.2 靜力觸探的貫入機(jī)理近似理論三大類1.承載力理論分析適用于臨界深度以上、無壓縮性土層的貫入情況2.孔穴擴(kuò)張理論分析適用于壓縮性土層3.穩(wěn)定貫入流體理論分析適用于飽和軟粘土第9頁，共26頁。7.2.3 靜力觸探試驗的目的和使用條件適用范圍粘性土、粉土、砂土試驗?zāi)康?.根據(jù)貫入阻力曲線的形態(tài)特征或數(shù)值變化幅度劃分土層2.估算地基土層的物理力學(xué)參數(shù)3.評定地基土的承載力4.選擇樁基持力層、估算單樁極限承載力、判定沉樁可能性5.判定場地地震液化勢第10頁，共26頁。7.2.4 靜力觸探試驗成果的應(yīng)用主要成果1.比貫入阻力深度(ps-h)關(guān)系曲線2.錐尖

6、阻力深度(qc-h)關(guān)系曲線3.側(cè)壁摩阻力深度(fs-h)關(guān)系曲線4.摩阻比深度(Rf-h)關(guān)系曲線ps-h曲線qc-h曲線fs-h曲線Rf-h曲線第11頁，共26頁。成果應(yīng)用1.劃分土層界線上下層貫入阻力相差不大時，取超前深度和滯后深度的中心，或中點(diǎn)偏向小阻力土層510cm處作為分層界線上下層貫入阻力相差一倍以上時，當(dāng)由軟層進(jìn)入硬層或由硬層進(jìn)入軟層時，取軟層最后一個貫入阻力小值偏向硬層10cm為分界上下層貫入阻力無變化時，結(jié)合fs或Rf的變化確定分界2.評定地基土的強(qiáng)度參數(shù)粘性土的強(qiáng)度砂土的強(qiáng)度和密實(shí)度3.評定土的變形參數(shù)粘性土的壓縮模量或變形模量砂土的壓縮模量和變形模量第12頁，共26頁。

7、4.評定地基土的承載力部分地區(qū)的一般土類地基承載力特征值的經(jīng)驗關(guān)系5.預(yù)估單樁承載力上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范的方法高層建筑巖土工程勘察規(guī)程鐵道部靜力觸探技術(shù)規(guī)則第13頁，共26頁。7.3 圓錐動力觸探(DPT)7.3.1 動力觸探的類型和規(guī)格輕型動力觸探10kg中型動力觸探63.5kg重型動力觸探120kg觸探桿錘墊穿心錘尖錘頭第14頁，共26頁。7.3.2 動力觸探的技術(shù)要求1.應(yīng)采用自動落錘裝置2.觸探桿連接后的最初5m的最大偏斜度不應(yīng)超過1，大于5m后的最大偏斜度不應(yīng)超過2，每貫入1m，應(yīng)將探桿轉(zhuǎn)動越一圈半，貫入10m以上，每貫入0.2m，旋轉(zhuǎn)探桿3.錘擊貫入應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不能間斷，速度一般

8、為每分鐘1530擊，試驗過程中錘擊間歇時間，應(yīng)做記錄4.當(dāng)貫入15cm，且N1050擊時即可停止試驗；當(dāng)N63.550擊時即可停止試驗，考慮改用超重型圓錐動力觸探5. N10和N63.5的正常范圍是350擊； N120的正常范圍為340擊。第15頁，共26頁。7.3.3 動力觸探試驗的適用范圍和目的適用范圍強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化的硬質(zhì)巖、各種軟質(zhì)巖、各類土目 的1.定性評價：評定場地土層的均勻性；查明土洞、滑動面和軟硬土層界面；確定軟弱土層或堅硬土層的分布；檢驗評估地基土加固與改良的效果2.定量評價：確定砂土的孔隙比、相對密實(shí)度、粉土和粘性土的狀態(tài)、土的強(qiáng)度和變形參數(shù)，評價天然地基土承載力或單樁承載力

9、第16頁，共26頁。7.3.4 動力觸探試驗成果的應(yīng)用1.確定砂土、碎石土的密實(shí)度當(dāng)用重型、超重型圓錐動力觸探試驗確定碎石土的密實(shí)度時，應(yīng)該對N63.5、N120進(jìn)行修正，N63.5 1 N63.5， N120 2 N120，其中修正系數(shù)1 、 2是與桿長L和錘擊數(shù)有關(guān)2.確定地基土的承載力和變形變量3.確定單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值Rk第17頁，共26頁。7.4 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(SPT)7.4.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)備規(guī)格穿心錘貫入器頭觸探桿錘墊出水孔貫入器身貫入器靴1.貫入阻力用貫入器貫入土層中30cm的錘擊數(shù)N63.5表示2.國內(nèi)統(tǒng)一使用直徑42mm的鉆桿，國外也有使用直徑50mm、60mm的鉆桿落距錘

10、的質(zhì)量(kg)63.50.5落距(cm)762貫入器長度(mm)500外徑(mm)511內(nèi)徑(mm)351管靴長度(mm)761刃口角度(o)1820刃口單刃厚(mm)2.5鉆桿直徑(mm)42相對彎度1/1000第18頁，共26頁。7.4.2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的技術(shù)要求1.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，并保持孔內(nèi)水位略高于地下水位。當(dāng)孔壁不穩(wěn)定時，可用泥漿護(hù)壁，鉆至試驗標(biāo)高以上15cm處，清除孔底殘土后再進(jìn)行試驗2.采用自動脫鉤的自由落錘法進(jìn)行錘擊，并減小導(dǎo)向桿與錘間的摩阻力，避免錘擊時的偏心和側(cè)向晃動，保持貫入器、探桿、導(dǎo)向桿聯(lián)結(jié)后的垂直度，錘擊速率小于30擊/min3.先將整個桿件系統(tǒng)連同靜置于

11、鉆桿頂端的錘擊系統(tǒng)一起下到孔底，在靜重下記錄貫入器的初始貫入度，如此時已超過45cm，不用做試驗，N04.預(yù)打階段：先將貫入器打入土中15cm，如錘擊已達(dá)50擊，貫入未達(dá)15cm，記錄實(shí)際貫入度5.試驗階段：記錄每打入10cm的錘擊數(shù)，累計打入30cm的錘擊數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)N，當(dāng)錘擊數(shù)已達(dá)50擊，而貫入深度未達(dá)30cm時，可記錄50擊的實(shí)際貫入度，按式換算成相當(dāng)于30cm的標(biāo)貫錘擊數(shù)，并中止試驗第19頁，共26頁。7.4.3 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的適用范圍和目的適用范圍砂土、粉土、一般粘性土，最適用于N250擊的土目 的1.采取擾動土樣，鑒別和描述土類，按顆粒分析結(jié)果定名2.根據(jù)標(biāo)貫擊數(shù)N，利用

12、地區(qū)經(jīng)驗，為砂土的密實(shí)度和粉土、粘性土的狀態(tài)，土的強(qiáng)度參數(shù)，變形模量、地基承載力等作出評價3.估算單樁極限承載力和判定沉樁的可能性4.判定飽和粉砂、砂質(zhì)粉土的地震液化可能性及液化等級第20頁，共26頁。7.5 十字板剪切試驗(VST)7.5.1 十字板剪切試驗的基本技術(shù)要求1.十字板尺寸：常用尺寸為矩形，高徑比(H/D)為22.對于鉆孔十字板剪切試驗，十字板插入孔底以下的深度大于5倍鉆孔直徑，保證能在不擾動土中進(jìn)行試驗3.十字板插入土中到開始扭剪的間歇時間小于5min4.扭剪速率一般為1020/10s；當(dāng)扭矩出現(xiàn)峰值或穩(wěn)定后，要繼續(xù)測度1min，以便確認(rèn)5.重塑土的不排水抗剪強(qiáng)度，在峰值或穩(wěn)定強(qiáng)度出現(xiàn)后，順剪切方向連續(xù)轉(zhuǎn)動6圈后測定6.測定精度達(dá)到12kpa7.為測定強(qiáng)度隨深度的變化，試驗點(diǎn)豎向間距應(yīng)取為1m，或根據(jù)靜力觸探等資料布置試驗點(diǎn)第21頁，共26頁。7.5.2 十字板剪切試驗的基本原理HDFF柱體上下平面的抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生的抗扭力矩柱體側(cè)面剪應(yīng)力產(chǎn)生的抗扭力矩第22頁，共26頁。7.5.3 十字板剪切試驗的適用范圍和目的適用范圍適用于靈敏度St10，固結(jié)系數(shù)Cv 100m2/年的均質(zhì)飽和軟粘土目 的1.測定