載荷試驗-課件

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主講：原位測試大家好2內容安排第一章：載荷實驗；第二章：動力觸探；第三章：靜力觸探；

第四章：十字板剪切實驗；

第五章：旁壓實驗；第六章：巖石點荷載實驗；第七章：扁鏟側脹試驗;大家好3第一章：載荷實驗1.1概述；1.2儀器設備；1.3實驗步驟和技術要求；1.4實驗資料的整理；1.5資料的應用；1.6樁的載荷實驗；1.7螺旋板載荷試驗1.8復習題大家好4第1節(jié)概述定義：載荷實驗是保持地基土的天然狀態(tài)和模擬建筑物的荷載條件，通過一定面積的承壓板向地基施加豎向荷載，觀察研究地基土變形和強度規(guī)律的一種原位實驗。分類：（1）按加荷的性質分：動力載荷實驗和靜力載荷實驗；（2）按承壓板的形狀分：平板載荷實驗；螺旋板載荷實驗；大家好5載荷試驗示意圖大家好6第2節(jié)儀器設備加荷裝置：（以下2種類型）重物——載荷臺、導正設施、承壓板和重物組成；由于安全性差，目前已很少使用。液壓千斤頂——加荷穩(wěn)壓裝置、反力裝置、測記變形裝置。沉降觀測裝置——百分表（或測記變形裝置）。精度要求：須達到0.1—0.01mm。大家好7儀器設備組成加荷穩(wěn)壓裝置；沉降觀測裝置(電測位移計、百分表)反力裝置；承壓板；大家好8百分表百分表大家好9加壓裝置之1——木質或鐵質載荷臺1—載荷臺2—鋼錠；5—承壓板大家好10加壓裝置之2——低重心載荷臺2—鋼錠；3—混凝土平臺；4—測點；5—承壓板大家好11液壓千斤頂類型

目前我國共有3種類型：傘型鏈式自記自穩(wěn)油壓載荷機（冶金系統(tǒng)，昆明冶金設計院研制）；MT-3A型載荷試驗機（煤炭系統(tǒng)，由重慶煤礦設計院和西安煤礦設計院聯(lián)合研制）；DL-1-1型載荷試驗機（水電系統(tǒng)，由中南電力勘察設計院研制）；大家好12傘型鏈式自記自穩(wěn)油壓載荷實驗機自動穩(wěn)壓器——由輸油裝置和控制壓力裝置組成；反力系統(tǒng)——由地錨、反力梁、中心傳力裝置組成；沉降自動記錄系統(tǒng)——采用自動記錄儀；可自動繪制各壓力階段的s-t曲線；

（研制單位：昆明冶金設計院）大家好13自動穩(wěn)壓器大家好14千斤頂加壓裝置1—鋼桁架式1—千斤頂；2—地錨；3—桁架；大家好15千斤頂加壓裝置之2—拉桿式1—千斤頂；2—地錨；4—立柱；5—分立柱；6—拉桿大家好16承壓板材料：加肋厚鋼板或鋼筋混凝土板尺寸承壓板面積(cm2)方型邊長(cm)圓形直徑(cm)100031.635.30250050.0056.40500070.0079.8010000100.00112.84大家好17承壓板的選用

綜合土質選?。和临|松軟（如軟土、新近沉積土、人工土、濕陷性黃土）：宜采用≥5000cm2；均質密實粘性土、砂土：1000—2500cm2；一般土：2500—5000cm2；雙層土（上硬下軟）：分層測試（或選用較大載荷板）大家好18第3節(jié)實驗步驟和要求實驗點的選擇：建筑物的重要部位、地基土的主要持力層；實驗前準備：檢查儀器、準備電源、照明和各種實驗工具；開挖試坑：D>3b；預留保護層15-20cm；取土樣2個；鋪粗砂墊層1-2cm；安裝設備：注意使承壓板水平，居中心；架設防雨、防曬棚、排水溝。大家好19實驗步驟和要求（續(xù)）全面檢查和開始實驗；逐級加荷：每級荷載為（1/8—1/10）Pu；觀測沉降：按5、5、10、10、15、15、30、30min…間隔觀測，穩(wěn)定后再加下一級荷載；終止實驗，繪制s-t曲線；確定地基土承載力和變形模量。大家好20技術標準每級荷載下沉降穩(wěn)定標準：連續(xù)2小時的沉降量≤0.1mm/h時，即認為達到相對穩(wěn)定。終止實驗條件（地基破壞標準）：（1）承壓板周圍土層出現(xiàn)明顯裂縫并隆起；（2）荷載不增加，持續(xù)24h沉降呈等速增加；或荷載增加不多，沉降量卻急劇增加，p—s曲線出現(xiàn)陡降段；（3）由于變形量急劇增加，引起油泵、電機頻繁啟動；（4）承壓板累積下沉量超過承壓板直徑或寬度的0.06倍。大家好21第4節(jié)實驗資料的整理檢查原始資料；沉降數(shù)據(jù)的校正；（土面未整平、人工觀測時會產(chǎn)生誤差）大家好22第4節(jié)資料的應用求地基承載力；計算地基變形模量E0；預估建筑物的沉降量；判斷土的濕陷性；判斷黃土是否屬于自重濕陷土、確定其濕陷起始壓力；大家好23求fa確定地基允許承載力；（1）強度控制法：此法適用于低壓縮性土。（2）相對沉降控制法：當P—S曲線沒有明顯的拐點，因為變形量大，即使以極限荷載除以安全系數(shù)，有時變形也超過了建筑物的允許值，所以按控制變形量給出地基允許承載力。我國：粘性土按S/B=0.02;砂性土按

S/B=0.01—0.015;

此法適用于中高壓縮性土。大家好24求fak續(xù)強度控制法：

A、當P0與Pu很近時，用P0不安全，需用pu/3～pu/2作為地基允許承載力；此法適用于某些黃土、某些紅土。

B、當P0與Pu很遠時，用P0太浪費，應用：

其中K=3～4

大家好25求地基變形模量E0比例界限點P0清楚時：

μ為泊松比，碎石土為0.27,粉土為0.3；粉質粘土為0.35，粘土為0.42。

P,S分別為直線段上任一點的壓力值(kPa)及相應的沉降量；

I0為承壓板的形狀系數(shù)，對于剛性方形板，I0=0.886，對于剛性圓形板，I0=0.785

大家好26求地基變形模量E0

式中，I——承壓板深度的修正系數(shù)；當h=0,I=1；當h≤B時；當h>B時；沒有直線段、比例界限點P0不清楚時：粘性土：S=0.02B及所對應的P

砂性土：S=0.015B及所對應的P大家好27預估建筑物的沉降量；當建筑物2B深度內土質均勻時，建筑物預估沉降量為：砂土地基：粘性土地基：大家好28判斷濕陷性土的辦法《巖土工程勘察》規(guī)范規(guī)定：當不能采樣做室內濕陷性試驗時，應采用現(xiàn)場載荷實驗確定其濕陷性。方法是：

在200KPa壓力下浸水載荷實驗的附加濕陷量與承壓板寬度之比ΔS/B≥0.023的土，為濕陷性土。大家好29判斷自重濕陷性土的辦法開挖長方形試坑（長＞10m），坑深50cm，坑底鋪粗砂5-10cm厚；注水（水頭保持30cm），浸水濕陷穩(wěn)定為止（穩(wěn)定標準:最后5d內<1mm/天）。判斷標準：自重引起的ΔS≤7cm為非自重濕陷黃土；自重引起的ΔS>7cm為自重濕陷黃土。

大家好30測定非自重濕陷性土的濕陷起始壓力（3個辦法）雙線法：

2個載荷實驗分別在：（1）天然土上；（2）浸水飽和土上。做P—ΔS（濕陷量）曲線；則其拐點處的壓力即為濕陷的起始壓力。單線法：

在3-4個點先壓（各點壓力不同）再浸水，求各級壓力下濕陷量ΔS，做P—ΔS（濕陷量）曲線；則其拐點處的壓力即為濕陷的起始壓力。飽和單線法：先飽水再加壓，做P—沉降量S曲線；則其拐點處的壓力即為濕陷的起始壓力。大家好31第6節(jié)樁的靜力載荷試驗儀器設備：與平板靜力載荷試驗基本相同，只不過一般用混凝土塊為反力裝置；測試數(shù)量：按1%抽檢。但每個場地3根以上。試驗一般不進行到樁破壞。而用總沉降量控制法。大家好32

實驗現(xiàn)場圖片（遠景）大家好33實驗現(xiàn)場圖片（近景）大家好34實驗現(xiàn)場圖片（近景）大家好35樁的靜力載荷試驗的資料整理①P—S曲線明顯拐點法將單樁靜載荷試驗繪制成P—S曲線（見圖7—4），如果其末段明顯向下轉折，則可取曲線明顯拐點所對應的荷載作為單樁極限荷載RU，將極限荷載除以安全系數(shù)2之后，即為單樁軸向承載力設計值。當P—S曲線的拐點不明顯時，就難以采用此法。此外，作圖時宜按已規(guī)定的比例進行，即橫座標用1cm代表5.0t，縱坐標用1cm代表1mm（用于預制樁和灌注樁），以減少由于作圖比例不當所帶來的誤差。大家好36樁的載荷試驗：P-S曲線圖大家好37樁的載荷試驗：S-lgt曲線圖大家好38樁的靜力載荷試驗（續(xù)）②S—lgt法:取樁頂沉降S作縱坐標，時間的對數(shù)作橫坐標，繪出每一級荷載下的S—lgt曲線（見附圖），在這些曲線中取斜率劇增且發(fā)生明顯向下轉折的那一條曲線所對應的荷載作為樁的破壞荷載，其前一級荷載作為極限荷載。附圖中，曲線g相應為破壞荷載，其前一級荷載——曲線f，即為樁的曲線荷載。此外，還有l(wèi)gP—lgS曲線法，S—lgP法和指數(shù)方程法等，這里就不一一列舉了。大家好39單樁承載力標準的確定按樁的沉降量確定:

這種方法從P-—S曲線上荷載與沉降的對應關系出發(fā)，以樁頂達到某一總沉降量或總沉降量與樁徑的比值，作為確定單承載力的標準。標準的提出雖帶經(jīng)驗性質，但這種方法還較常用，特別在試驗末達到破壞狀態(tài)就結束的情況下，或者當曲線難以確定Ru時更受重視，取值的標準有：大家好40單樁承載力標準的確定取S=3%d（直徑d<50cm的摩擦樁）所對應的荷載作為R;取S=3—5mm所對應的荷載作為R，或取S=10—12mm（軟土），以及S=15—20mm（中等強度的土）所對應的荷載作為R（我國部分地區(qū)的經(jīng)驗）。應指出，單樁靜載荷試驗的沉降量，并不代表樁基的沉降量。

大家好41第7節(jié)螺旋板載荷試驗

一、發(fā)展史：

螺旋板載荷試驗是由平板載荷試驗演變而來的一種非開挖型、能夠在賦存地下水和在地表下較大深度工作的輕便原位測試手段。該測試方法始于20世紀70年代初期，30多年來，螺旋板載荷試驗已經(jīng)廣泛應用于世界各國的工程勘察中，最大工作深度已達30m。大家好42螺旋板載荷試驗原理通過機械或人力把地錨狀的螺旋形載荷板，旋到地下預定測試的深度處，通過對螺旋板逐級加荷載，并測記地基土受壓后產(chǎn)生的垂向位移和所施加荷載的關系，并依此繪制地基土應力—應變—時間的關系曲線，進而求得不同深度處地基土的承載力特征值、模量值、固結系數(shù)、土的濕陷量、軟土的不排水抗剪強度等指標。大家好43圖示大家好44儀器設備荷載源：千斤頂、水壓反力系統(tǒng)：地錨等；沉降觀測裝置：百分表等測壓系統(tǒng)：螺旋板上的應變傳感器，地面數(shù)字測力儀，水壓力值等。螺旋承壓板：既是測試時鉆進的鉆頭，又是到達試驗深度后向地基土施加荷載的承壓板。大家好45螺旋承壓板根據(jù)場地特點不同，分別有適于軟土、硬土幾種螺旋承壓板型：①φ113mm，螺旋承壓板面積l00cm2，螺距25mm；②Φ159.58mm，螺旋承壓板面積200cm2，螺距40mm；③Φ195.44mm，螺旋承壓板面積300cm2；④Φ252.23mm，螺旋承壓板面積500cm2，螺距65mm；⑤Φ298.55，螺旋承壓板面積700cm2

；大家好46螺旋承壓板選擇與平板載荷試驗不同的是，螺旋承壓板在旋入試驗深度過程中，由于螺旋板順螺紋方向產(chǎn)生的切土效應，對測點地基土產(chǎn)生擾動，影響到測量的準確性。為此，需要對螺旋板的螺距、螺旋板材料厚度進行必要的限制，一般是取螺旋板直徑與螺距之比值為4～5；螺旋板直徑與板厚之比值為25為宜。大家好471.7復合地基載荷試驗一、試驗目的和要求二、加荷等級；三、可終止試驗的條件；四、復合地基承載力特征值的確定。大家好48一、試驗目的和要求

目的：復合地基載荷試驗用于測定承壓板下應力主要影響范圍內復合土層的承載力和變形參數(shù)。要求：（1）復合地基載荷試驗承壓板應具有足夠剛度。（2）單樁復合地基載荷試驗的承壓板可用圓形或方形。（3）單樁復合地基載荷面積為一根樁承擔的處理面積；多樁復合地基載荷試驗的承壓板可用方形或矩形，其尺寸按實際樁數(shù)所承擔的處理面積確定。大家好49試驗要求（4）樁的中心（或形心）應與承壓板中心保持一致，并與荷載作用點相重合。（5）承壓板底面標高應與樁頂設計標高相適應。承壓板底面下宜鋪設粗砂或中砂墊層，墊層厚度取50～150mm，樁身強度高時宜取大值。試驗標高處的試坑長度和寬度，應不小于承壓板尺寸的3倍?；鶞柿旱闹c應設在試坑之外。（6）試驗前應采取措施，防止試驗場地地基土含水量變化或地基土擾動，以免影響試驗結果。大家好50二、加荷等級加載等級可分為8～12級。最大加載壓力不應小于設計要求壓力值的2倍；每加一級荷載前后均應各讀記承壓板沉降量一次，以后每半個小時讀記一次。當一小時內沉降量小于0.1mm時，即可加下一級荷載。大家好51三、可終止試驗的條件當出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時可終止試驗：

1、沉降急劇增大，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的隆起；

2、承壓板的累計沉降量已大于其寬度或直徑的6％：

3、當達不到極限荷載，而最大加載壓力已大子設計要求壓力值的2倍。卸載級數(shù)可為加載級數(shù)的一半，等量進行，每卸一級，間隔半小時，讀記回彈量，待卸完全部荷載后間隔三小時讀記總回彈量。大家好52四、復合地基承載力特征值的確定1、當壓力一沉降曲線上極限荷載能確定，而其值不小于對應比例界限的2倍時，可取比例界限；當其值小于對應比例界限的2倍時，可取極限荷載的一半；2、當壓力一沉降曲線是平緩的光滑曲線時，可按相對變形值確定：大家好53按相對變形值確定方法11）對砂石樁、振沖樁復合地基或強夯置換墩：當以粘性土為主的地基，可取s/b或s/d等于0.015所對應的壓力（s為載荷試驗承壓板的沉降量；b和d分別為承壓板寬度和直徑，當其值大于2m時，按2m計算）；當以粉土或砂上為主的地基，可取或等于0.01所對應的壓力。大家好54按相對變形值確定方法2、32）對土擠密樁、石灰樁或柱錘沖擴樁復合地基，可取s/d=0.012所對應的壓力。對灰土擠密樁復合地基，可取s/d=0.008所對應的壓力。3）對水泥粉煤灰碎石樁或夯實水泥土樁復合地基，當以卵石、圓礫、密實粗中砂為主的地基，可取s/d=0.008所對應的壓力；當以粘性土、粉上為主的地基，可取s/d=0.01所對應的壓力。大家好55按相對變形值確定方法4、54）對水泥土攪拌樁或旋噴樁復合地基，可取s/d=0.006所對應的壓力；

5）對有經(jīng)驗的地區(qū)，也可按當?shù)亟?jīng)驗確定相對變形值。大家好56復合地基載荷試驗需注意問題按相對變形值確定的承載力特征值不應大于最大加載壓力的一半。試驗點的數(shù)量不應少于3點，當滿足其極差不超過平均值的30％時，取其平均值為復合地基承載力特征值。大家好57復習題1、載荷實驗的目的是什么？2、挖坑的坑底尺寸為何要求承壓板直徑的3倍以上？3、載荷實驗的儀器設備有哪些？4、簡述載荷實驗步驟？5、所施加的每級荷載一般為多大？6、達到怎樣的條件才可施加下一級荷載？7、如何判斷地基土達到了破壞而可以終止實驗了？8、承壓板的尺寸如何選用？9、在利用載荷實驗資料確定地基的承載力時，強度控制法一般適用于土；而沉降控制法一般適用于土。大家好58復習題（續(xù)）10、原位測試有何優(yōu)點？11、如何利用載荷實驗判定某種土是否屬于濕陷性土？12、利用現(xiàn)場靜力載荷試驗測定濕陷性黃土的濕陷起始壓力時，要求承壓板面積宜為

m2,每級加荷增量不宜大于

，試驗終止荷載不宜小于

。13、如何利用載荷實驗測定黃土地基的濕陷起始壓力（以雙線法為例）？14、測定黃土地基濕陷的起始壓力的實驗方法有3種，分別為

、

和法。15、浸水后自重引起的濕陷量ΔS

為自重濕陷黃土；大家好59單項選擇題1、淺層平板載荷試驗確定土的變形模量采用的方法是（）

(A)半理論半經(jīng)驗的方法；

(B)經(jīng)驗方法；

(C)假定半無限體表面——柔性板上作用豎向荷載的線彈性理論；

(D)假定半無限體表面——剛性平板上作用豎向荷載的線彈性理論。大家好60單項選擇題2、對P～s曲線上存在明顯初始直線段的載荷試驗，所確定的地基承載力特征值（）

(A)一定是小于比例界限值；

(B)一定是等于比例界限值；

(C)一定是大于比例界限值；

(D)上述三種說法都不對。大家好61單項選擇題3、某工程采用灰土擠密樁進行地基處理，在用載荷試驗確定復合地基承載力特征值時，如按相對變形值確定,可采用s/b=(B)所對應的壓力。

A、0.006；B、0.008；

C、0.01；D、0.012

大家好62單項選擇題4、在對