旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用

1、 一、概述 二、試驗(yàn)的基本原理 三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備 四、試驗(yàn)方法及技術(shù)要求 六、成果分析與工程應(yīng)用 主 要 內(nèi) 容 五、資料整理及影響因素分析 1旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用一、概述（一）旁壓試驗(yàn)的定義（二）旁壓試驗(yàn)的發(fā)展（三）旁壓試驗(yàn)的分類（四）旁壓試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性（五）旁壓試驗(yàn)的應(yīng)用 2旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（一）旁壓試驗(yàn)的定義（Pressuremeter Test , PMT） 旁壓試驗(yàn)（Pressuremeter Test）是將圓柱形旁壓器放入土中，向旁壓器內(nèi)充水(或氣)并施加壓力，利用旁壓器的擴(kuò)張，對(duì)周圍土施加均勻壓力，測(cè)量壓力與體積擴(kuò)張（徑向變形）的關(guān)系，即可得地

2、基土在水平方向上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。根據(jù)這種關(guān)系對(duì)地基土的承載力（強(qiáng)度）、變形性質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。 一、概述3旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（二）旁壓試驗(yàn)的發(fā)展 國(guó)際上：1956年，法國(guó)人梅那德首先創(chuàng)造出預(yù)鉆式旁壓儀，在法國(guó)推廣使用。至1966年進(jìn)一步制成自鉆式旁壓儀，進(jìn)而在全世界得到普及。 我國(guó)：20世紀(jì)70年代仿制出預(yù)鉆式及自鉆式旁壓儀。在最近幾十年，國(guó)內(nèi)外巖土工程實(shí)踐中得到迅速發(fā)展并逐漸成熟。 一、概述4旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（三）旁壓試驗(yàn)的分類 按旁壓器放入土層中的方式，可分為：預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)、自鉆式旁壓試驗(yàn)和壓入式旁壓試驗(yàn)。 （1）預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)：是事先在土層中預(yù)鉆一豎直鉆孔，再

3、將旁壓器下到孔內(nèi)試驗(yàn)深度(標(biāo)高)處進(jìn)行旁壓試驗(yàn)，預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)的結(jié)果很大程度上取決于成孔的質(zhì)量。 一、概述5旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（2）自鉆式旁壓試驗(yàn)：是在旁壓器的下端裝置切削鉆頭和環(huán)形刃具，在以靜力置入土中的同時(shí)，用鉆頭將進(jìn)入刃具的土切碎，并用循環(huán)泥漿將碎土帶到地面，鉆到預(yù)定試驗(yàn)深度后，停止壓入，進(jìn)行旁壓試驗(yàn)。 （3）壓入式旁壓試驗(yàn)：又分為圓錐壓入式和圓筒壓入式，都是用靜力將旁壓器壓入指定的試驗(yàn)深度進(jìn)行試驗(yàn)。目前，國(guó)際上出現(xiàn)一種將旁壓腔與靜力觸探探頭組合在一起的儀器，在靜力觸探試驗(yàn)的過程中可隨時(shí)停止貫入進(jìn)行旁壓試驗(yàn)。（三）旁壓試驗(yàn)的分類 一、概述6旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（

4、四）優(yōu)缺點(diǎn)及適用性 1適用土層： 適用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、極軟巖和軟巖等地層的測(cè)試。2優(yōu)缺點(diǎn)： （1）預(yù)鉆式旁壓儀 優(yōu)點(diǎn)：儀器比較簡(jiǎn)單、操作容易。 缺點(diǎn)：預(yù)先鉆孔，孔壁土層中的天然應(yīng)力卸除，加之鉆孔孔徑與旁壓器外徑難以有效配合，土層的擾動(dòng)在所難免，使測(cè)試效果不太理想。 一、概述7旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（2）自鉆式旁壓儀 優(yōu)點(diǎn)：具有自鉆功能，當(dāng)鉆到預(yù)定深度后進(jìn)行旁壓試驗(yàn)，旁壓器周圍土體內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)基本保持原位的應(yīng)力狀態(tài)。 缺點(diǎn)：由于設(shè)備繁雜，操作技術(shù)較為復(fù)雜，人員要經(jīng)過培訓(xùn)方可上崗，但所獲得的資料仍需有豐富的使用經(jīng)驗(yàn)方可取得較好的使用效果。（3）壓入式旁壓儀 壓入式旁壓試驗(yàn)在壓

5、入過程中對(duì)周圍有擠土效應(yīng)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定的影響。 自鉆式、壓入式推廣效果不及預(yù)鉆式旁壓儀。（四）優(yōu)缺點(diǎn)及適用性 8旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用(五)旁壓試驗(yàn)的應(yīng)用 通過對(duì)旁壓試驗(yàn)成果分析，并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，可以用于以下巖土工程應(yīng)用： 1對(duì)土進(jìn)行分類； 2評(píng)價(jià)地基土的承載力； 3評(píng)價(jià)地基土的變形參數(shù)，進(jìn)行沉降估算； 4根據(jù)旁壓曲線，可推求地基土的原位水平應(yīng)力、靜止側(cè)壓力系數(shù)和不排水抗剪強(qiáng)度等參數(shù)。 一、概述9旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用二、試驗(yàn)的基本原理 一、原理表述 二、理論解釋 10旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 儀器工作時(shí)，由加壓裝置通過高壓導(dǎo)管將壓力傳至旁壓器，使旁壓器彈性膜膨

6、脹導(dǎo)致地基孔壁受壓而產(chǎn)生相應(yīng)的側(cè)向變形。其變形量可由量測(cè)裝置測(cè)定，壓力p由壓力傳感器測(cè)得。根據(jù)所測(cè)結(jié)果，得到壓力p和體積變化量V之間的關(guān)系，即旁壓曲線。從而得到地基土層的臨塑壓力、極限壓力、旁壓模量等有關(guān)土力學(xué)指標(biāo)。 (一)試驗(yàn)基本原理表述 二、試驗(yàn)的基本原理11旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 旁壓試驗(yàn)可理想化為圓柱孔穴擴(kuò)張課題，為軸對(duì)稱平面應(yīng)變問題。典型的旁壓曲線(壓力p體積變化量V曲線或壓力p用測(cè)管水位下降值S)見圖，可分為三段： （二）理論解釋 典型的旁壓曲線二、試驗(yàn)的基本原理12旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 I段(曲線AB)：初步階段，反映孔壁擾動(dòng)土的壓縮與恢復(fù)； II段(直線B

7、C)：似彈性階段，壓力與體積變化量大致成直線關(guān)系， III段(曲線CD)：塑性階段，隨著壓力的增大，體積變化量逐漸增加到破壞。 III段的界限壓力相當(dāng)于初始水平壓力p0，II一III段的界限壓力相當(dāng)于臨塑壓力pf，III段末尾漸近線的壓力為極限壓力pL。（二）理論解釋 二、試驗(yàn)的基本原理13旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 依據(jù)旁壓曲線似彈性階段(BC段)的斜率，由圓柱擴(kuò)張軸對(duì)稱平面應(yīng)變的彈性理論解，可得旁壓模量EM和旁壓剪切模量GM。 土的泊松比； Vc旁壓器的固有體積； V0與初始?jí)毫0對(duì)應(yīng)的體積； Vf與臨塑壓力Pf對(duì)應(yīng)的體積； 旁壓曲線直線段的斜率。 14旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程

8、應(yīng)用三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備 一、預(yù)鉆式旁壓儀 二、自鉆式旁壓儀 15旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備旁壓試驗(yàn)所需的儀器設(shè)備主要由旁壓器、變形測(cè)量系統(tǒng)和加壓穩(wěn)壓裝置等部分組成。 16旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（一）預(yù)鉆式旁壓儀 國(guó)內(nèi)使用的預(yù)鉆式旁壓儀有PY型和較新的PM型兩種型號(hào)。兩種型號(hào)的旁壓儀外形結(jié)構(gòu)相似，技術(shù)指標(biāo)略有差異。其主要部件有：三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備 1旁壓器 為圓柱形骨架，外部套有密封的彈性橡皮膜。一般分上、中、下三個(gè)腔體中腔為主臟(測(cè)試腔，長(zhǎng)250mm，初始體積為491mm3)，上、下腔以金屬管相連通，為保護(hù)腔（各長(zhǎng)100mm），與中腔隔離。 17旁壓試驗(yàn)基本原

9、理、設(shè)備和工程應(yīng)用 測(cè)試時(shí)，高壓水從控制裝置經(jīng)管路進(jìn)入主腔，使橡皮膜發(fā)生徑向膨脹，壓迫周圍土體，測(cè)得主腔壓力與體積增量的關(guān)系。與此同時(shí)，以同樣壓力水向護(hù)控壓入，這樣，三腔同步向四周變形，以此保證主腔周圍土體的變形呈平面應(yīng)變狀態(tài)。如圖所示PM1型旁壓器的結(jié)構(gòu)原理圖，其主要技術(shù)指標(biāo)見下表。（一）預(yù)鉆式旁壓儀 18旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用PM1型旁壓器的結(jié)構(gòu)原理圖19旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 2變形量測(cè)裝置 變形測(cè)量裝置是測(cè)讀和控制進(jìn)入旁壓器的水量，由不銹鋼儲(chǔ)水筒、目測(cè)管、位移和壓力傳感器、顯示記錄儀、精密壓力表、同軸導(dǎo)壓管及閥門等組成。測(cè)管和輔管都是有機(jī)玻璃管，最小刻度1mm。 3

10、加壓穩(wěn)壓裝置 加壓穩(wěn)壓裝置為控制旁壓器給土體分級(jí)施加壓力，并在試驗(yàn)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)精確穩(wěn)定各級(jí)壓力。由高壓儲(chǔ)氣瓶（氮?dú)猓⒕苷{(diào)壓閥、壓力表及管路等組成。 4管路 主要是兩根注水管及兩根導(dǎo)壓管組成。（一）預(yù)鉆式旁壓儀 20旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用PM1型旁壓器的結(jié)構(gòu)原理圖21旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用PM1型旁壓器主要技術(shù)指標(biāo) 22旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 (二)自鉆式旁壓儀 自鉆式旁壓儀主要有英國(guó)劍橋型及法國(guó)道橋型。英國(guó)劍橋型旁壓儀由探頭(包括鉆進(jìn)器和旁壓器)、液壓地面升降架系統(tǒng)、鉆進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等五部分組成。旁壓器為單腔，其中

11、央為導(dǎo)水管用以疏導(dǎo)地下的泥漿。 此外，在彈性膜外加一層能擴(kuò)張的金屬保護(hù)套，見下圖。由地面的動(dòng)力設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿，回轉(zhuǎn)帶動(dòng)鉆進(jìn)器轉(zhuǎn)動(dòng)。在刃腳內(nèi)破碎土體，并借循環(huán)水將切碎的土屑輸送到地面，旁壓器下放至試驗(yàn)深度。鉆進(jìn)速度可以按土類加以選定，對(duì)不同土類可按下表選擇。三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備23旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用劍橋探頭構(gòu)造圖鉆進(jìn)速度建議值24旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用四、試驗(yàn)方法及技術(shù)要求 （一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 （二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正（三）鉆孔質(zhì)量 （四）加荷等級(jí)和變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn) （五）試驗(yàn)終止（六）注意事項(xiàng) 25旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 使用前，必須熟悉儀器的

12、基本原理、管路圖和各閥門的作用，并按下列步驟做好準(zhǔn)備工作： 1充水：向水箱注滿蒸餾水或干凈的冷開水，旋緊水箱蓋。注意，試驗(yàn)用水嚴(yán)禁使用不干凈水，以防生成沉積物而影響管道的暢通。 2連通管路：用同軸導(dǎo)壓管將儀器主機(jī)和旁壓器細(xì)心連接，連接好氣源導(dǎo)管，旋緊。四、試驗(yàn)方法及技術(shù)要求26旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 3注水、排氣：打開高壓氣瓶閥門并調(diào)節(jié)其上減壓器，使其輸出壓力為左右。將旁壓器豎置于地面，各閥門調(diào)到指定位置。 旋轉(zhuǎn)調(diào)壓閥手輪，給水箱施加左右的壓力，以水箱蓋中的皮膜受力鼓起時(shí)為準(zhǔn)，以加快注水速度。當(dāng)水上升至(或稍高于)目測(cè)管的“0”位時(shí)，關(guān)閉注水加壓閥門，旋松調(diào)壓閥，打開水箱蓋。在此過程

13、中，應(yīng)不斷晃動(dòng)拍打?qū)汗芎团詨浩?，以排出管路中滯留的空氣?（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 27旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 4調(diào)零：把旁壓器垂直提高，使其測(cè)試腔的中點(diǎn)與目測(cè)管“0”刻度相齊平，小心地將旁壓器注水閥旋至調(diào)零位置，使目測(cè)管水位逐漸下降至“0”位時(shí)，隨即關(guān)閉旁壓器注水閥，將旁壓器放好待用。 5檢查：檢查傳感器和記錄儀的連接等是否處于正常工況，并設(shè)置好試驗(yàn)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn) 。（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 28旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定是保證旁壓試驗(yàn)正常進(jìn)行的前提，標(biāo)定共包括兩項(xiàng)內(nèi)容：彈性膜約束力標(biāo)定、儀器綜合變形標(biāo)定。 什么情況下需要進(jìn)行標(biāo)定？1）旁壓儀首次使用或較長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)；2）更

14、換彈性膜需進(jìn)行彈性膜約束力標(biāo)定，為提高壓力精度，彈 性膜經(jīng)多次試驗(yàn)后，應(yīng)進(jìn)行彈性膜復(fù)核校正；3）加長(zhǎng)或縮短導(dǎo)管時(shí)，需進(jìn)行儀器綜合變形標(biāo)定。（二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正 29旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定是保證旁壓試驗(yàn)正常進(jìn)行的前提，標(biāo)定共包括兩項(xiàng)內(nèi)容：彈性膜約束力標(biāo)定、儀器綜合變形標(biāo)定。 1彈性膜約束力的標(biāo)定 標(biāo)定的目的是確定在某一體積增量時(shí)消耗于彈性膜本身的壓力值。標(biāo)定前，適當(dāng)加壓（）之后，當(dāng)目測(cè)水管水位降至36cm時(shí)，退壓至零（旁壓器中腔的中點(diǎn)與目測(cè)管水位齊平），使彈性膜呈不受壓的狀態(tài)，如此反復(fù)5次，之后開始校正。 （二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正 30旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程

15、應(yīng)用 校正時(shí)，按試驗(yàn)的壓力增量（10kPa）逐級(jí)加壓，并按試驗(yàn)的測(cè)讀時(shí)間（1min觀測(cè)）記錄測(cè)管水位下降值(或體積擴(kuò)張值)。最后繪壓力P與水位下降值s的Ps曲線，見下圖。 彈性膜約束力校正曲線示意圖31旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 2儀器綜合變形值的標(biāo)定 主要是標(biāo)定量管中的液體在到達(dá)旁壓器主腔以前的體積損失值。此損失值主要是測(cè)管及管路中充滿受壓液體后所產(chǎn)生的膨脹。 率定前將旁壓器放存一內(nèi)徑比旁壓器外徑略大的厚壁鋼管（校正筒）內(nèi)，使旁壓器在側(cè)限條件下分級(jí)加壓，壓力增量一般為100 kPa，加壓57級(jí)后終止試驗(yàn)。在各級(jí)壓力下的觀測(cè)時(shí)間與正式試驗(yàn)一樣(即15s、30s、60s、120s)，測(cè)量壓

16、力與擴(kuò)張?bào)w積的關(guān)系，通常為直線關(guān)系。 （二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正 32旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用取直線的斜率 為綜合變形校正系數(shù)。見下圖。 儀器綜合變形校正曲線示意圖 33旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（三）保證鉆孔質(zhì)量是試驗(yàn)的關(guān)鍵 1預(yù)鉆式旁壓儀 針對(duì)不同性質(zhì)的土層及深度，可選用與其相應(yīng)的提土器或與其相適應(yīng)的鉆機(jī)鉆頭。例如，對(duì)于軟塑流塑狀態(tài)的土層，宜選用提土器；對(duì)于堅(jiān)硬可塑狀態(tài)的土層，可采用勺型鉆；對(duì)于鉆孔孔壁穩(wěn)定性差的土層，宜采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)。 對(duì)預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)，要求盡量減少孔壁土的擾動(dòng)，使鉆孔截面為完整的圓形，其孔徑應(yīng)略大于旁壓器外徑，一般大23mm。對(duì)孔壁穩(wěn)定性差的土層，宜采用

17、泥漿護(hù)壁。成孔后應(yīng)盡快進(jìn)行試驗(yàn)以免縮孔，間隔時(shí)間一般不宜超過15min。 34旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 旁壓試驗(yàn)的可靠性關(guān)鍵在于成孔質(zhì)量的好壞，鉆孔直徑應(yīng)與旁壓器的直徑相適應(yīng)，孔徑太小，放入旁壓器會(huì)發(fā)生困難，或因放入而擾動(dòng)土體；孔徑太大，很大一部分能量消耗在孔穴上，無法進(jìn)行試驗(yàn)，下圖反映了成孔質(zhì)量對(duì)旁壓曲線的影響。 預(yù)鉆成孔的孔壁要求垂直、光滑，孔形圓整，并盡量減少對(duì)孔壁土體的擾動(dòng)，并保持孔壁土層的天然含水量。 1預(yù)鉆式旁壓儀35旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用a線正常的旁壓曲線；b線反映孔壁嚴(yán)重?cái)_動(dòng)，因旁壓器體積容量不夠而迫使試驗(yàn)終止；c線反映孔徑太大，旁壓器的膨脹量有相當(dāng)一部分消耗

18、在空穴體積上，試驗(yàn)無法進(jìn)行；d線鉆孔直徑太小，或有縮孔現(xiàn)象，試驗(yàn)前孔壁已受到擠壓，故曲線沒有前段。 1預(yù)鉆式旁壓儀36旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用2自鉆式旁壓儀 對(duì)自鉆旁壓試驗(yàn)，鉆頭離刃口的距離、鉆頭的轉(zhuǎn)速、鉆進(jìn)進(jìn)尺速度，泥漿壓力和流量應(yīng)做合理的選擇，才能達(dá)到最佳的效果。在粘性土中，自鉆式旁壓儀自鉆就位后，會(huì)有一定的超孔隙壓力出現(xiàn)，應(yīng)靜待消散(12h)，然后才能開始進(jìn)行試驗(yàn)。（三）保證鉆孔質(zhì)量是試驗(yàn)的關(guān)鍵37旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（四）加荷等級(jí)和變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn) 加荷等級(jí)一般為預(yù)計(jì)臨塑壓力的15l7。各級(jí)壓力增量可相等，也可不等；如不易預(yù)估，根據(jù)我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)PY型預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)規(guī)程（

19、JGJ6990）。壓力增量建議值表 38旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，即指每級(jí)壓力下測(cè)體積變化的觀測(cè)時(shí)間。各級(jí)壓力下的觀測(cè)時(shí)間，可根據(jù)土的特征等具體情況，采用1min或2min，按下列時(shí)間順序測(cè)記測(cè)量管的水位下降值s。 (1)觀測(cè)時(shí)間為1min時(shí)：15s、30 s、60s； (2)觀測(cè)時(shí)間為2min時(shí)：15s、30 s、60 s、120 s。 39旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（五）試驗(yàn)終止 當(dāng)測(cè)管水位下降接近40cm或水位急劇下降無法穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)立即終止試驗(yàn)，以防彈性膜脹破。可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用下列方法之一終止試驗(yàn)： (1)尚需進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)： 當(dāng)試驗(yàn)深度小于2m，可迅速將調(diào)壓

20、閥按逆時(shí)針方向旋至最松位置，使所加壓力為零。利用彈性膜的回彈，迫使旁壓器內(nèi)的水回至測(cè)管。當(dāng)水位接近“0”位時(shí)，關(guān)閉調(diào)壓閥，取出旁壓器。40旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 當(dāng)試驗(yàn)深度大于2m時(shí)，打開水箱蓋，利用系統(tǒng)內(nèi)的壓力，使旁壓器里的水回至水箱備用。旋松調(diào)壓閥，使系統(tǒng)壓力為零，取出旁壓器。 (2)試驗(yàn)全部結(jié)束： 利用試驗(yàn)中當(dāng)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的壓力將水排凈后旋松調(diào)壓閥。導(dǎo)壓管快速接頭取下后，應(yīng)罩上保護(hù)套，嚴(yán)防泥沙等雜物帶入儀器管道。（五）試驗(yàn)終止41旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（六）注意事項(xiàng)： 1一次試驗(yàn)必須在同一土層，否則，不但試驗(yàn)資料難以應(yīng)用，而當(dāng)上、下兩種土層差異過大時(shí)，會(huì)造成試驗(yàn)中旁壓器彈

21、性膜的破裂，導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。 2鉆孔中取過土樣或進(jìn)行過標(biāo)貫試驗(yàn)的孔段，由于土體已經(jīng)受到不同程度的擾動(dòng)，不宜進(jìn)行旁壓試驗(yàn)。 3試驗(yàn)點(diǎn)的垂直間距應(yīng)根據(jù)地層條件和工程要求確定，但不宜小于1m；試驗(yàn)孔與已鉆孔的水平距離也應(yīng)不小于1m。42旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用4在試驗(yàn)過程中，如由于鉆孔直徑過大或被測(cè)巖土體的彈性區(qū)較大時(shí)，可能水量不夠，即巖土體仍處在彈性區(qū)域內(nèi)，而施加壓力尚未達(dá)到儀器最大壓力值，且位移量已達(dá)到320mm以上。此時(shí)，如要繼續(xù)試驗(yàn)，則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)水。5試驗(yàn)完畢，若準(zhǔn)備較長(zhǎng)時(shí)間不使用儀器，須將儀器內(nèi)部所有水排盡，并擦凈外表，放在陰涼、干燥處。（六）注意事項(xiàng)：43旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程

22、應(yīng)用五、試驗(yàn)資料整理及影響因素分析 （一）試驗(yàn)結(jié)果校正（二）旁壓曲線的繪制（三）特征壓力值的確定（四）影響因素分析 44旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（一）壓力與測(cè)管水位下降的校正 繪制ps曲線前，要對(duì)原始資料進(jìn)行整理，主要是對(duì)各級(jí)壓力和相應(yīng)的測(cè)管水位下降值進(jìn)行校正。校正公式如下：1壓力校正公式：p校正后的壓力，kPa；pm壓力表讀數(shù)，kPa；pw靜水壓力，kPa；pi彈性膜約束力，可查彈性膜約束力校正曲線, kPa； 45旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 對(duì)式中pw的計(jì)算應(yīng)考慮無地下水和有地下水兩種條件，見靜水壓力計(jì)算示意圖。（1）無地下水時(shí), pw(h0z)w（2）有地下水時(shí), pw(h

23、0hw)wh0測(cè)管水面離孔口的高度； z地面至旁壓器中腔中點(diǎn)的距離；hw地下水位離孔口的距離； w水的密度，gcm3。 靜水壓力計(jì)算示意圖 （一）壓力與測(cè)管水位下降的校正46旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用2測(cè)管水位下降值（或體積）校正公式如下：SSm(pm十pw)VVm(pm十pw)S、V校正后的測(cè)管水位下降值（體積）；Sm 、Vm實(shí)測(cè)測(cè)管水位下降值（體積）；儀器綜合變形校正系數(shù)，由綜合校正曲線查得，cm/kPa；其他符號(hào)同前。 （一）壓力與測(cè)管水位下降的校正47旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（二）旁壓曲線的繪制 1旁壓曲線參數(shù) 繪制修正后的壓力p和測(cè)管水位下降值S曲線。國(guó)外常用PV曲線代

24、替P一S曲線，V為測(cè)管內(nèi)水的體積變化量。由P一S曲線經(jīng)換算后繪PV曲線。換算公式為：VAS V換算后的體積變形量，cm3； A測(cè)管內(nèi)截面積，cm； S測(cè)管水位下降值，cm。48旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 2旁壓曲線繪制步驟(1)定坐標(biāo)：在直角坐標(biāo)系中，以V或S(cm)為縱坐標(biāo)，p為橫坐標(biāo)，比例可以根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的大小自行選定。(2)根據(jù)校正后各級(jí)壓力p和對(duì)應(yīng)的測(cè)管水位下降值S，分別將其確定在選定的坐標(biāo)上，然后先連直線段并兩端延長(zhǎng)，與縱軸相交的截距即為S0；再用曲線板連曲線部分，定出曲線與直線段的切點(diǎn)，此點(diǎn)為直線段的終點(diǎn)。 由此可繪制預(yù)鉆式旁壓曲線P一V曲線，見下圖。49旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)

25、備和工程應(yīng)用pV旁壓曲線 圖中蠕變曲線為pV6030，其中V6030為該壓力下經(jīng)60s與30s的體積差。50旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 3曲線分析PV曲線可分為三段：段首曲線段為初步階段；段似彈性階段，壓力與體積變化量大致成直線關(guān)系；段尾曲線段處于塑性階段，隨壓力的增大，體積變化量迅速增加。 （二）旁壓曲線的繪制51旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（三）特征壓力值的確定1原位水平土壓力（初始?jí)毫Γ﹑0 原位水平土壓力p0值：直線段延長(zhǎng)與縱軸相交于V0（或S0），與V0（或S0）對(duì)應(yīng)的壓力為p0。2臨塑壓力pf 兩種方法確定：（1）直線段的終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力為pf。（2）按各級(jí)壓力下3060

26、s的體積增量S6030或30120s的體積增量S12030與壓力p的關(guān)系曲線輔助分析確定，如圖所示。52旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用pS旁壓曲線 53旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用3極限壓力pl（1）手工外推法 憑眼力將曲線用曲線板加以延伸且與實(shí)測(cè)曲線光滑自然地連接，取S2S0Sf所對(duì)應(yīng)的壓力為極限壓力pl。 （2）倒數(shù)曲線法 把臨塑壓力pf以后曲線部分各點(diǎn)的水位下降值S取倒數(shù)1S與S所對(duì)應(yīng)的壓力p作p(1S)關(guān)系曲線，此曲線為一近似直線。在直線上取1(2S0Sf)所對(duì)應(yīng)的壓力為極限壓力pl。 （三）特征壓力值的確定54旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（四）影響成果和精度的主要因素 1.

27、 成孔質(zhì)量 對(duì)預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)，成孔質(zhì)量是試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵，除要求鉆孔垂直、橫截面呈圓形外，還要：鉆孔大小必須與旁壓器直徑相匹配；孔壁土體要盡量少受擾動(dòng)。 對(duì)自鉆式旁壓試驗(yàn)而言，鉆頭與切消器刃腳底邊的相對(duì)位置對(duì)孔壁土層的擾動(dòng)與否有密切關(guān)系；應(yīng)根據(jù)地層情況加以調(diào)整，土層愈軟二者距離愈大，對(duì)硬塑土層和密實(shí)砂，則兩者調(diào)至齊平，甚至鉆頭超前。 55旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用2. 加壓方式 對(duì)預(yù)鉆式，加壓等級(jí)選擇不當(dāng)會(huì)影響試驗(yàn)參數(shù)的確定，如過密則試驗(yàn)歷時(shí)過長(zhǎng)，過稀則不易獲得p0及pf值。 加荷速率(或相對(duì)穩(wěn)定時(shí)間)反映了排水條件，采用1、2、3min的加荷速率，稱快速法；5、10min為慢速法。不同的

28、加荷速率對(duì)極限壓力值影響較大，一般用快速法。 （四）影響成果和精度的主要因素 56旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用3孔壁土層擾動(dòng)的影響 孔壁土層擾動(dòng)對(duì)自鉆式旁壓試驗(yàn)成果有很大影響，其影響程度可通過比較自鉆式與預(yù)鉆式旁壓曲線的特征值加以了解。法國(guó)曾在同一地點(diǎn)、同一深度做二類試驗(yàn)，結(jié)果見下圖。由圖看出：(1) 自鉆式(SBPMT)p0（55kPa）小于預(yù)鉆式(PMT)的p0(73kPa)；(2) 兩者的pf值很接近，但其應(yīng)變差別很大，故兩者的旁壓模量大不相同，自鉆式的模量明顯大于預(yù)鉆式的(對(duì)粘土約大倍)。(3) 兩者的pl很接近。（四）影響成果和精度的主要因素 57旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用

29、自鉆式與預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)比較 58旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用六、試驗(yàn)成果分析及工程應(yīng)用（一）試驗(yàn)成果分析（二）試驗(yàn)成果的工程應(yīng)用 59旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（一）試驗(yàn)成果分析 1土的強(qiáng)度參數(shù)分析（1）粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度 1）當(dāng)孔壁壓力達(dá)到土體臨塑壓力pf時(shí)，孔壁土體開始進(jìn)入塑性狀態(tài)，此時(shí)不排水抗剪強(qiáng)度參數(shù)cu由下式獲得： cupfp0 60旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用 2）當(dāng)孔壁壓力達(dá)到土體極限壓力pl時(shí)，旁壓腔周圍土體已形成一個(gè)塑性區(qū)，塑性區(qū)外圍為彈性區(qū)，cu由下式確定：p*土的靜極限壓力，p*plp0；G剪切模量。（1）粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度61旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備

30、和工程應(yīng)用 3）當(dāng)孔壁壓力界于臨塑壓力和極限壓力之間時(shí)，由下式確定：式中，VVV0（1）粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度62旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（2）砂土的有效內(nèi)摩擦角 在砂土中進(jìn)行旁壓試驗(yàn)屬于排水條件，由于砂土的變形涉及到剪脹與剪縮問題，目前還沒有方法能夠比較精確的評(píng)價(jià)砂土的有效內(nèi)摩擦角，沿用Menard（1970）提出的經(jīng)驗(yàn)公式：63旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用2土的變形參數(shù)分析（1）旁壓模量Em可按原理式計(jì)算旁壓模量和旁壓剪切模量?；虿捎孟率剑?64旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工程應(yīng)用（2）壓縮模量Es，變形模量E0 由地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定：如鐵路工程地基土旁壓試驗(yàn)與荷載試驗(yàn)對(duì)比，得出以下估算地基土變形模量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。變形模量： 黃土：E0Gm 一般粘性土：E0Gm 硬粘土：E0Gm2土的變形參數(shù)分析65旁壓試驗(yàn)基本原理、設(shè)備和工