工程地質(zhì)勘察及其方法-原位測試（工程地質(zhì)課件）

原位測試方法

工程地質(zhì)試驗是工程地質(zhì)勘察的重要環(huán)節(jié)，是對巖土的工程性質(zhì)進行定量評價的必不可少的方法，是解決某些復雜的工程地質(zhì)問題的主要途徑。工程地質(zhì)試驗分為：野外試驗與室內(nèi)試驗。野外試驗與室內(nèi)試驗不同之處是：試驗在巖土的原處，不脫離其周圍環(huán)境，并在當?shù)刈匀粭l件下進行；試驗的范圍或試樣的體積較大。

原位測試：為研究巖土體的工程特性，在現(xiàn)場原地層中進行的有關(guān)巖土體物理力學指標的各種測試方法的總稱。原位試驗屬于野外試驗。原位測試方法按《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTGC20-2011）3.7原位測試分為9種：載荷板試驗（PLT）、現(xiàn)場直剪試驗（FDST）、十字板剪切試驗（VST）、標準貫入試驗（SPT）、動力觸探試驗（DPT）、靜力觸探（CPT）、旁壓試驗、扁鏟側(cè)脹試驗和地應(yīng)力試驗。《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001,2009年版）增加了波速測試和激振法測試。

本次課程介紹常用的七種，即：載荷試驗、靜力觸探試驗、圓錐動力觸探試驗、標準貫入試驗(SPT)、十字板剪切試驗（VST）、旁壓試驗和波速測試。

原位測試方法原位測試1、原位測試方法應(yīng)根據(jù)巖土條件、設(shè)計對參數(shù)的要求、地區(qū)經(jīng)驗和測試方法的適用性等因素選用。2、根據(jù)原位測試成果，利用地區(qū)性經(jīng)驗估算巖土工程特性參數(shù)和對巖土工程問題做出評價時，應(yīng)與室內(nèi)試驗和工程反算參數(shù)作對比，檢驗其可靠性。3、原位測試的儀器設(shè)備應(yīng)定期檢驗和標定。4、分析原位測試成果資料時，應(yīng)注意儀器設(shè)備、試驗條件、試驗方法等對試驗的影響，結(jié)合地層條件，剔除異常數(shù)據(jù)。原位測試方法工程地質(zhì)勘察的方法如下圖所示：工程地質(zhì)勘察方法野外試驗地質(zhì)調(diào)查、測繪勘探試驗監(jiān)測簡易鉆探鉆探物探室內(nèi)試驗挖探新技術(shù)：地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）監(jiān)測遙感系統(tǒng)（RS）、地球物理層析成像技術(shù)（CT）原位測試方法一、載荷試驗：在原位條件下，向地基（或基礎(chǔ)）逐級加荷載，并同時觀測地基（或基礎(chǔ)）隨時間而發(fā)展的變形（沉降）的一項原位測試方法，測定承壓板下應(yīng)力主要影響范圍內(nèi)巖土的承載力和變形模量。分淺層載荷板試驗（淺層地基土）、深層載荷板試驗（深層地基土和大直徑樁端土）和螺旋板載荷試驗（深層地基土和地下水位以下地基土）。

原位測試方法載荷試驗地基破壞的判定：1、地基明顯側(cè)向擠出或發(fā)生裂紋2、荷載增量很小,沉降急劇增加,3、某級荷載增量下,24小時內(nèi)沉降不能穩(wěn)定4、s/b>0.06的荷載作為破壞荷載

pu(kPa)pcrS(mm)荷載沉降曲線原位測試方法二、靜力觸探試驗：用靜力將一個內(nèi)部裝有阻力傳感器的圓錐形探頭均勻壓入土中，測定土層對探頭的貫入阻力，以此來間接判斷分析地基土的物理力學性質(zhì)。根據(jù)工程需要采用單橋探頭、雙橋探頭，或帶孔隙水壓力量測的單雙橋探頭。

原位測試方法

靜力觸探可用于：1、土層劃分、土類鑒別；2、估算土的物理、力學指標、水力參數(shù)等；3、確定淺基礎(chǔ)的承載力；4、預估單樁承載力；5、進行飽和砂土和粉土的液化判別。

靜力觸探具有測試連續(xù)、快速、效率高、功能多的特點，兼勘探與測試雙重作用。適用于軟土、一般黏性土、粉土、砂土和少量碎石的土，但對碎石土類難以貫入。原位測試方法三、圓錐動力觸探試驗：是利用一定的錘擊動能，將一定規(guī)格的探頭打入土中，然后依據(jù)貫入擊數(shù)判別巖土層的變化，確定巖土的工程性質(zhì)。按錘質(zhì)量分為輕型N10、重型N63.5和超重型N120三種，公路建設(shè)中N10用于砂土、粉土、粘性土；N63.5最常用；N120用于密實和很密實的卵漂石或碎塊石和軟巖、極軟巖中。原位測試方法原位測試方法成果運用：進行力學分層，評定土的均勻性和物理性質(zhì)（狀態(tài)、密實度）、土的強度、變形參數(shù)、地基承載力、單樁承載力，查明土洞、滑動面、軟硬土層界面，檢測地基處理效果等。修正與否及如何修正，應(yīng)根據(jù)建立統(tǒng)計關(guān)系時的具體情況確定。原位測試方法四、標準貫入試驗(SPT)：是用質(zhì)量為63.5kg的穿心錘，以76cm的落距，將標準規(guī)格的貫入器，自鉆孔底部預打15cm，記錄再打人30cm的錘擊數(shù)，記作N，來判定土的力學特性的一種試驗方法。僅適用于砂土、粉土和一般黏性土，不適用于軟塑～流塑軟土。試驗設(shè)備規(guī)格原位測試方法不作桿長修正的N值為基本值，用以評定砂土液化；修正值用于土性參數(shù)和承載力關(guān)系。成果運用于砂土、粉土、黏性土的物理狀態(tài)，土的強度、變形參數(shù)、地基承載力、單樁承載力，砂土和粉土的液化，成樁的可能性等作出評價。注：僅依據(jù)N值提供定量的設(shè)計參數(shù)時，應(yīng)有當?shù)氐慕?jīng)驗，否則只能提供定性參數(shù)，供初步評定用。評價飽和砂土和粉土的地震液化《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTGC20—2011）原位測試方法五、十字板剪切試驗（VST）：將插入軟土中的標準十字板頭，以一定的速率扭轉(zhuǎn)，量測出土破壞時的抵抗力矩，從而換算土的抗剪強度。限于運用測定飽和軟黏性土（φ≈0）的不排水抗剪強度和靈敏度。成果運用：按地區(qū)經(jīng)驗，確定地基承載力、單樁承載力，計算邊坡穩(wěn)定，判定軟黏性土的固結(jié)歷史。原位測試方法六、旁壓試驗：原理是通過一定的成孔方法，將可側(cè)向膨脹旁壓器在現(xiàn)場豎直放入巖土中，對鉆孔孔壁周圍土體施加徑向壓力，從而量測土（巖）中圓柱形孔穴的壓力和變形關(guān)系，包括預鉆式、自鉆式和壓入式三種。適用于黏性土、粉土、砂土、碎石土、殘積土、極軟巖和軟巖等。原位測試方法成果運用：根據(jù)初始壓力、臨塑壓力、極限壓力和旁壓模量，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗評定地基承載力和變形參數(shù)。根據(jù)自鉆式旁壓試驗的旁壓曲線，還可測求土的原位水平應(yīng)力、靜止側(cè)壓力系數(shù)、不排水抗剪強度等。V0

V0VPhph

pcr

poh量測V0

V0V水箱量測原位測試方法七、波速測試（WaveVelocityTest)：是一種巖土原位測試方法，它是通過在鉆孔中放置測試儀器，測定超聲波穿透巖土體后聲波信號的聲學參數(shù)來間接地了解巖土體的物理力學特性、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征及應(yīng)力狀態(tài)。原位測試方法1、波速測試試驗方法有跨孔法、單孔法（檢層法）和面波法。2、波的傳播速度與巖土體的種類、結(jié)構(gòu)面、風化程度、應(yīng)力狀態(tài)等因素相關(guān)，一般有如下規(guī)律：（1）巖土體彈性模量降低時，其波速也相應(yīng)下降，這與波速理論公式相符；（2）巖土體越致密，其波速越高。波速雖與密度成反比，但密度增高，彈性模量將大幅度增高，因而波速也越高；（3）結(jié)構(gòu)面的存在使得波速降低，并使波在巖土體中傳播時存在各向異性。垂直于結(jié)構(gòu)面方向波速低，平行于結(jié)構(gòu)面方向波速高；（4）巖體風化程度越高，則波速越低。密度高、單軸抗壓強度大的巖體波速高；（5