岩土工程中的野外实验

1、岩土工程中的野外实验岩土工程中的野外实验 标准贯入试验标准贯入试验 目目 录录 1. 1. 概述概述 2. 2. 设备与原理设备与原理 3 3. . 工程应用工程应用 标准贯入试验（标准贯入试验（ Standard Penetration Standard Penetration Test Test ，SPTSPT）是用质量为）是用质量为63.5kg63.5kg的重锤按的重锤按 照规定的落距（照规定的落距（76cm76cm）自由下落，将标准）自由下落，将标准 规格的贯入器打入土层，根据贯入器在贯规格的贯入器打入土层，根据贯入器在贯 入一定深度得到的锤击数来判定土层的性入一定深度得到的锤击数来判

2、定土层的性 质，简称标贯质，简称标贯(SPT)(SPT) 它适用于砂土、粉土、一般黏性土、风化它适用于砂土、粉土、一般黏性土、风化 岩及冰碛土。岩及冰碛土。 1. 1. 概述概述 SPTSPT实际上仍属于动力触探类型之一，实际上仍属于动力触探类型之一， 所不同的是，其触探头不是圆锥探所不同的是，其触探头不是圆锥探 头，而是标准规格的圆筒形探头头，而是标准规格的圆筒形探头( (由由 两个半圆筒合成的取土器两个半圆筒合成的取土器) )，称之为，称之为 贯入器。利用规定的落锤能量将贯贯入器。利用规定的落锤能量将贯 入器打入土中，根据贯入的难易程入器打入土中，根据贯入的难易程 度，可用贯入度，可用贯入

3、30cm30cm的击数的击数N N判定土的判定土的 物理力学性质物理力学性质 标准贯入试验的目的是用测得的标准贯入击数标准贯入试验的目的是用测得的标准贯入击数N N判断砂土判断砂土 的密实度，粘性土和粉土的稠度。估算土的强度与变形指的密实度，粘性土和粉土的稠度。估算土的强度与变形指 标，标，确定地基土的承载力确定地基土的承载力，评定砂土、粉土的振动液化及，评定砂土、粉土的振动液化及 估计单桩极限承载力及沉桩可能性；并可划分土层类别，估计单桩极限承载力及沉桩可能性；并可划分土层类别， 确定土层剖面和取扰动土试样进行一般物理性试验，用于确定土层剖面和取扰动土试样进行一般物理性试验，用于 岩土工程地

4、基加固处理设计及效果检验岩土工程地基加固处理设计及效果检验 目的目的 优点：（优点：（1 1）操作简单，地层适应性广，对不易钻探取样）操作简单，地层适应性广，对不易钻探取样 的砂土和砂质粉土尤为适用，的砂土和砂质粉土尤为适用，当土中含有较大碎石时，使当土中含有较大碎石时，使 用受限制用受限制。（。（2 2）通过标准贯入试验，从贯入器中还可以）通过标准贯入试验，从贯入器中还可以 取得土样，可对土层进行直接观察，利用扰动土样，可以取得土样，可对土层进行直接观察，利用扰动土样，可以 进行鉴别土类的有关试验。进行鉴别土类的有关试验。 缺点：（缺点：（1 1）离散性比较大，故只能粗略地评定土的工程）离散

5、性比较大，故只能粗略地评定土的工程 性质。（性质。（2 2）与圆锥动力触探试验相似，）与圆锥动力触探试验相似，SPTSPT并不能直接测并不能直接测 定地基土的物理力学性质，而是通过与其他原位测试手段定地基土的物理力学性质，而是通过与其他原位测试手段 或室内试验成果进行对比，建立关系式，积累地区经验，或室内试验成果进行对比，建立关系式，积累地区经验， 才能用于评定地基土的物理力学性质。才能用于评定地基土的物理力学性质。 优点和缺点优点和缺点 2.1 2.1 设备设备 标准贯入试验设备主要由贯入器、贯入探杆和穿心锤三部标准贯入试验设备主要由贯入器、贯入探杆和穿心锤三部 分组成。分组成。 1.1.贯

6、入器贯入器: :标准规格的贯入器是由两个半圆管合成的圆筒标准规格的贯入器是由两个半圆管合成的圆筒 型探头。型探头。 2.2.穿心锤穿心锤: :重重63.5kg63.5kg的铸钢件，中间有一直径的铸钢件，中间有一直径45mm45mm的穿心的穿心 孔，此孔为放导向杆用。孔，此孔为放导向杆用。 3.3.触探杆触探杆: :国际上多用直径为国际上多用直径为40-50mm40-50mm的无缝钢管，我国则的无缝钢管，我国则 常用直径为常用直径为42mm42mm的工程地质钻杆。的工程地质钻杆。 2. 2. 设备与原理设备与原理 2.2 2.2 原理原理 标准贯入试验是利用一定的落锤能量将标准规格的贯入器标准贯

7、入试验是利用一定的落锤能量将标准规格的贯入器 贯入土中，根据打入土中贯入土中，根据打入土中30cm30cm的锤击数的锤击数(N)(N)来判别土的工来判别土的工 程性质的一种现场测试方法。其试验原理与动力触探试验程性质的一种现场测试方法。其试验原理与动力触探试验 十分相似，因此，动力触探的试验原理也适用于标准贯入十分相似，因此，动力触探的试验原理也适用于标准贯入 试验。试验。 但是，但是，SPTSPT与动力触探在贯入器上的差别，决定与动力触探在贯入器上的差别，决定SPTSPT的基本的基本 原理的独特性，原理的独特性，SPTSPT在贯入过程中，整个贯入器对端部和在贯入过程中，整个贯入器对端部和 周

8、围土体将产生挤压和剪切作用，周围土体将产生挤压和剪切作用，SPTSPT的贯入器是空心的，的贯入器是空心的， 在冲击力作用下，将有一部分土挤入贯入器，其工作状态在冲击力作用下，将有一部分土挤入贯入器，其工作状态 和边界条件十分复杂。和边界条件十分复杂。 影响标准贯入试验的因素有很多，主要有以下两个方面影响标准贯入试验的因素有很多，主要有以下两个方面: : 1.1.钻孔孔底土的应力状态钻孔孔底土的应力状态: :不同的钻进工艺不同的钻进工艺( (回转、水冲回转、水冲 等等) )、孔内外水位的差异、钻孔直径的大小等，都会改变、孔内外水位的差异、钻孔直径的大小等，都会改变 钻孔底应力状态，它会对标准贯入

9、试验有重要影响。钻孔底应力状态，它会对标准贯入试验有重要影响。 2.2.锤击能量锤击能量: :通过实测，即使是自动自由落锤，传输给探通过实测，即使是自动自由落锤，传输给探 杆系统的锤击能量有很大的波动，变化范围达到士杆系统的锤击能量有很大的波动，变化范围达到士(45-(45- 50%)50%)，对于不同单位、不同机具、不同操作水平，锤击能，对于不同单位、不同机具、不同操作水平，锤击能 量的变化范围更大。量的变化范围更大。 影响因素影响因素 砂土密实度按标准贯入锤击数砂土密实度按标准贯入锤击数N N分类分类 对平顶山尼龙对平顶山尼龙6666盐厂厂北服务中心的地基勘察中盐厂厂北服务中心的地基勘察中

10、, ,在野外在野外 现场采用的原位测试方法主要是标准贯入试验。该场地地现场采用的原位测试方法主要是标准贯入试验。该场地地 层最大揭露深度为层最大揭露深度为25 m,25 m,岩性自上而下依次为粉质粘土、岩性自上而下依次为粉质粘土、 粘土、粉质粘土、粉土、中砂粘土、粉质粘土、粉土、中砂( (中粗砂中粗砂) )、粘土。、粘土。 实例1 位于平顶山市委家属区的住宅楼建筑场地位于平顶山市委家属区的住宅楼建筑场地, ,据钻探资料可据钻探资料可 知知: :在地层揭露深度在地层揭露深度16 m16 m之内之内, , 地表为第四系全新统人工填土地表为第四系全新统人工填土, ,之下为上更新统沼泽相沉之下为上更新

11、统沼泽相沉 积的粘土积的粘土, ,冲洪积成因的粉质粘土和钙核富集层冲洪积成因的粉质粘土和钙核富集层, ,底部为下底部为下 更新统湖相堆积的粘土。为了提供每层的承载力的大小更新统湖相堆积的粘土。为了提供每层的承载力的大小, , 现场现场 原位测试主要采用了标准贯入试验法原位测试主要采用了标准贯入试验法, ,收到了良好的效果。收到了良好的效果。 实例2 载荷试验 一、载荷试验的定义一、载荷试验的定义 载荷试验是一项使用最早、应用最广泛的原位试验方法，保持载荷试验是一项使用最早、应用最广泛的原位试验方法，保持 地基土的天然状态下，在一定面积的刚性承压板上向地基土逐级地基土的天然状态下，在一定面积的刚

12、性承压板上向地基土逐级 施加加载，并观测每级荷载下地基土的变形，施加加载，并观测每级荷载下地基土的变形，它是测定地基土的它是测定地基土的 压力与变形特性的一种原位测试方法。压力与变形特性的一种原位测试方法。 测试所反映的是承压板下测试所反映的是承压板下1.5-2.01.5-2.0倍承压板直径或宽度范围内，倍承压板直径或宽度范围内， 地基土强度、变形的综合症状。地基土强度、变形的综合症状。 二、荷载试验的分类二、荷载试验的分类 根据承压板的形式和设置深度不同，可以将试验分成三种：根据承压板的形式和设置深度不同，可以将试验分成三种： 1. 1. 浅层平板载荷试验，适用于浅层地基土浅层平板载荷试验，

13、适用于浅层地基土 2. 2. 深层平板载荷试验，适用于埋深大于深层平板载荷试验，适用于埋深大于3m3m和地下水位以上和地下水位以上 的地基土；的地基土； 按深度：浅层按深度：浅层 深层深层 按承压板形状：圆形按承压板形状：圆形 方形方形 螺旋形螺旋形 按载荷性质：静力和按载荷性质：静力和 动力动力 3.3.螺旋板载荷试验适用于深层地基或地下水位以下的螺旋板载荷试验适用于深层地基或地下水位以下的 地基土。地基土。 三、载荷试验的目的三、载荷试验的目的 荷载试验可用于以下目的：荷载试验可用于以下目的： （1 1）根据荷载沉降关系线（）根据荷载沉降关系线（p-sp-s曲线），确定地基土的承载曲线），

14、确定地基土的承载 力；力；p-sp-s曲线上的比例界限压力、极限压力，可以为评定地曲线上的比例界限压力、极限压力，可以为评定地 基土的承载力提供依据。基土的承载力提供依据。 （2 2）计算土的变形模量（排水或不排水的）；）计算土的变形模量（排水或不排水的）； （3 3）估算地基土的不排水抗剪强度及极限填土高度；）估算地基土的不排水抗剪强度及极限填土高度； （4 4）确定地基土的基床反力系数。）确定地基土的基床反力系数。 （5 5）估算地基土的固结系数。）估算地基土的固结系数。 在拟建建筑物场地上将一定尺寸和几何形状（圆形或在拟建建筑物场地上将一定尺寸和几何形状（圆形或 方形）的刚性板，安放在被

15、测的地基持力层上，逐级增加方形）的刚性板，安放在被测的地基持力层上，逐级增加 荷载，并测得每一级荷载下的稳定沉降，直至达到地基破荷载，并测得每一级荷载下的稳定沉降，直至达到地基破 坏标准，由此可得到荷载（坏标准，由此可得到荷载（p p）沉降（）沉降（s s）曲线（即）曲线（即p ps s 曲线）。典型的平板载荷试验曲线）。典型的平板载荷试验p ps s曲线可划分为三个阶段曲线可划分为三个阶段： 四、试验的基本原理四、试验的基本原理 P P/kPa/kPa S S/mm/mm P PS S曲线曲线 P Pcr cr P Pu u 1 1、直线变性阶段、直线变性阶段 P P P Pcr cr 2

16、2、剪切变形阶段、剪切变形阶段 P Pcr cr P P P Pu u 3 3、破坏阶段、破坏阶段 P Pu u P P （1 1）直线变形阶段：）直线变形阶段：p ps s曲线为直线段（线性关系），曲线为直线段（线性关系）， 对应于此段的最大压力对应于此段的最大压力p p0 0，称为比例界限压力（也称为，称为比例界限压力（也称为 临塑压力），土体以压缩变形为主。临塑压力），土体以压缩变形为主。 （2 2）剪切变形阶段：当压力超过）剪切变形阶段：当压力超过p p0 0，但小于极限压力，但小于极限压力 p pu u时，压缩变形所占比例逐渐减少，而剪切变形逐渐增时，压缩变形所占比例逐渐减少，而剪切

17、变形逐渐增 加，加，p ps s线由直线变为曲线，曲线斜率逐渐增大。线由直线变为曲线，曲线斜率逐渐增大。 （3 3）破坏阶段：当荷载大于极限）破坏阶段：当荷载大于极限 压力压力p pu u时，即使维持荷载不变，时，即使维持荷载不变， 沉降也会急剧增大，始终达不到沉降也会急剧增大，始终达不到 稳定标准。稳定标准。 直线变形阶段直线变形阶段 受荷土体中任意点产生的剪应力小于土体的抗剪强度，土受荷土体中任意点产生的剪应力小于土体的抗剪强度，土 的变形的变形主要由土中空隙的压缩引起主要由土中空隙的压缩引起，并随时间趋于稳定。可以，并随时间趋于稳定。可以 用弹性理论进行分析。用弹性理论进行分析。 剪切变

18、形阶段剪切变形阶段 土体除了竖向压缩变形之外，在承压板的边缘已有小范围土体除了竖向压缩变形之外，在承压板的边缘已有小范围 内土体承受的剪应力达到或超过了土的抗剪强度，并开始向周内土体承受的剪应力达到或超过了土的抗剪强度，并开始向周 围土体发展。此阶段土体的变形围土体发展。此阶段土体的变形主要由压缩变形和土粒剪切变主要由压缩变形和土粒剪切变 形共同引起形共同引起。可以用弹塑性理论进行分析。可以用弹塑性理论进行分析。 破坏阶段破坏阶段 即使荷载不再增加，承压板仍会不断下沉，土体内部开始即使荷载不再增加，承压板仍会不断下沉，土体内部开始 形成连续的滑动面，承压板周围土体面上各点的剪应力均达到形成连续

19、的滑动面，承压板周围土体面上各点的剪应力均达到 或超过土体的抗剪强度。或超过土体的抗剪强度。 平板静力载荷试验平板静力载荷试验( (PLT: plate load test)PLT: plate load test)，在保持地基土天在保持地基土天 然状态下，在挖至设计的基础置深度的平整坑底放置一定规格然状态下，在挖至设计的基础置深度的平整坑底放置一定规格 的方形或圆形承压板在上逐级施加荷载，并观测每级荷载下地的方形或圆形承压板在上逐级施加荷载，并观测每级荷载下地 基土的变形特性，是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法基土的变形特性，是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法 。 五、试验设备五、试

20、验设备 平板载荷试验的常用设备包括四部分：平板载荷试验的常用设备包括四部分： （1 1）承压板）承压板 （2 2）加荷系统）加荷系统 （3 3）反力系统）反力系统 （4 4）量测系统）量测系统 （1 1）承压板）承压板 承压板的功能类似于建筑物的基础，所施加的荷载通承压板的功能类似于建筑物的基础，所施加的荷载通 过承压板传递给地基土。过承压板传递给地基土。 （2 2）加荷系统）加荷系统 一般可分为千斤顶加载装置和重物加载装置。一般可分为千斤顶加载装置和重物加载装置。 重物加载装置是将已知重量的钢锭、混凝土块等按试验重物加载装置是将已知重量的钢锭、混凝土块等按试验 加载计划依次放在加载平台上，达

21、到对地基土分级加载的目加载计划依次放在加载平台上，达到对地基土分级加载的目 的。（不需要反力装置支撑）。的。（不需要反力装置支撑）。 千斤顶加载方式需要反力装置配合，一般采用油压式。千斤顶加载方式需要反力装置配合，一般采用油压式。 加载方式又由以下部件组成：主机、千斤顶、位移传感器、加载方式又由以下部件组成：主机、千斤顶、位移传感器、 加载油泵、压力传感器、百分表等。加载油泵、压力传感器、百分表等。 （3 3）反力系统）反力系统 常见的反力系统可以由重物、地锚或重物与地锚联合联合常见的反力系统可以由重物、地锚或重物与地锚联合联合 提供，然后与梁架组合成稳定的反力系统。当在岩体内进行荷提供，然后

22、与梁架组合成稳定的反力系统。当在岩体内进行荷 载试验时，可以利用周围稳定的岩体提供所需要的反力。载试验时，可以利用周围稳定的岩体提供所需要的反力。 （4 4）观测系统）观测系统 主要指位移（沉降）量测系统，包括支撑柱、基准梁、位主要指位移（沉降）量测系统，包括支撑柱、基准梁、位 移测量元件移测量元件（位移传感器、（位移传感器、百分表百分表）及其他附件。具体的支撑）及其他附件。具体的支撑 关系是：位移量测元件固定在基准梁上，基准梁架设在支撑柱关系是：位移量测元件固定在基准梁上，基准梁架设在支撑柱 上，而支撑柱要打设在试坑内适当位置上，而支撑柱要打设在试坑内适当位置。 坚硬岩土体内载荷试验反力系统

23、示意图坚硬岩土体内载荷试验反力系统示意图 千斤顶千斤顶 荷载板荷载板 35 1 5 4 2 7 13桁架 试验反力装置试验反力装置 六、试验要点六、试验要点 1.1.试坑的尺寸及要求：浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径试坑的尺寸及要求：浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不不 应小于承载板宽度或直径的三倍应小于承载板宽度或直径的三倍。试坑底部岩土应避免扰动，。试坑底部岩土应避免扰动， 保持其原状结构和天然湿度，在承压板下铺设不超过保持其原状结构和天然湿度，在承压板下铺设不超过20mm20mm的砂的砂 垫层并找平。垫层并找平。 2.2.承载板的尺寸：载荷试验宜采用圆形刚性承载板，根据土的承载板的尺寸：

24、载荷试验宜采用圆形刚性承载板，根据土的 软硬或岩体裂隙密度选用合适的尺寸；对于浅层平板试验，承软硬或岩体裂隙密度选用合适的尺寸；对于浅层平板试验，承 压板面积压板面积不应小于不应小于0.25m0.25m2 2，当在软土和粒径大的填土上进行试，当在软土和粒径大的填土上进行试 验时，承压板尺寸验时，承压板尺寸不应小于不应小于0.5m0.5m2 2. . 3.3.加载方式：慢速法（常用）、快速法、等沉降速率法加载方式：慢速法（常用）、快速法、等沉降速率法 加载方式加载方式 慢速法：分级维持荷载沉降相对稳定法；慢速法：分级维持荷载沉降相对稳定法； 快速法：有地方经验时，分级加荷沉降非稳定法。快速法：有

25、地方经验时，分级加荷沉降非稳定法。 加荷等级的划分为加荷等级的划分为10101212级，不应小于级，不应小于8 8级，最大加载量不级，最大加载量不 应小于地基承载量设计值的应小于地基承载量设计值的2 2倍。倍。 沉降观测沉降观测 慢速法：每加一级荷载间隔慢速法：每加一级荷载间隔5 5、5 5、1010、1010、1515、15min15min测读测读 一次沉降，以后间隔一次沉降，以后间隔30min30min测读一次，连续测读一次，连续2h2h，且每小时沉，且每小时沉 降量不大于降量不大于0.1mm0.1mm时可施加下一级荷载。时可施加下一级荷载。 快速法：每加一级荷载间隔快速法：每加一级荷载间

26、隔15min15min测读一次沉降，每级荷载测读一次沉降，每级荷载 维持维持2h2h可施加下一级荷载。可施加下一级荷载。 等沉降速率法：控制承压板以一定的沉降速率沉降，测读与等沉降速率法：控制承压板以一定的沉降速率沉降，测读与 沉降相应的所施加的荷载，直到试验达到破坏状态。沉降相应的所施加的荷载，直到试验达到破坏状态。 4 4、试验终止条件、试验终止条件 试验结束标准：一般认为，当出现下列情况之一时，可认为试验结束标准：一般认为，当出现下列情况之一时，可认为 地基已达破坏阶段，可终止试验：地基已达破坏阶段，可终止试验： a a在荷载不变条件下，在荷载不变条件下，2424小时沉降速率几乎不变或加

27、速发小时沉降速率几乎不变或加速发 展（不能达到稳定状态）；展（不能达到稳定状态）； b b 板周围出现隆起或破坏性裂缝；板周围出现隆起或破坏性裂缝； c c相对沉降量相对沉降量s/bs/b（承压板直径或边长）超过（承压板直径或边长）超过0.060.060.080.08。 平板载荷试验平板载荷试验 成果运用成果运用 确定地基土的容许承载力确定地基土的容许承载力 确定地基土变形模量确定地基土变形模量 估算地基土的不排水强度估算地基土的不排水强度 确定地基土的基床反力系数确定地基土的基床反力系数 估算砂土地基实际基础的沉降估算砂土地基实际基础的沉降 七、试验成果应用 确定地基土的容许承载力确定地基土

28、的容许承载力 （1 1）强度控制法，比例极限）强度控制法，比例极限 P P0 0( (临塑荷载临塑荷载P Pcr cr) )， ， 适用于砂土、适用于砂土、 超固结粘土、砾石土、碎石土超固结粘土、砾石土、碎石土 的承载力。的承载力。 （2 2）以相对沉降量为依据）以相对沉降量为依据 取取s/b=0.02s/b=0.02，即，即p0.02p0.02 （3 3）极限荷载法）极限荷载法PU PU P-sP-s曲线上的第二个拐点对应的曲线上的第二个拐点对应的 荷载荷载 41 （4 4）极限载荷的确定方法）极限载荷的确定方法 当荷载试验加载至破坏荷载，则破坏荷载的前一级荷载当荷载试验加载至破坏荷载，则破

29、坏荷载的前一级荷载 为为极限荷载极限荷载PuPu (5) (5) 地基承载力特征值的确定地基承载力特征值的确定 确定地基土变形模量确定地基土变形模量 2 0 0 1 01 式中 :- 土的变形模量； S - 总荷载； P - 总荷载下的沉降量； d - 曲线的斜率； - 土体的泊松比； P E S d E 浅层平板载荷试验适用于地表浅层地基、特别适用于各种填浅层平板载荷试验适用于地表浅层地基、特别适用于各种填 土、含碎石的土类。由于试验比较简单、直观，因此，多年来土、含碎石的土类。由于试验比较简单、直观，因此，多年来 应用广泛。但是，在应用时，应对本方法的下述局限性给予充应用广泛。但是，在应用

30、时，应对本方法的下述局限性给予充 分的关注：分的关注： （1 1）平板载荷试验的影响深度范围不超过两倍承压板宽度（或）平板载荷试验的影响深度范围不超过两倍承压板宽度（或 直径），故只能了解地表浅层地基土的特性。直径），故只能了解地表浅层地基土的特性。 （2 2）承压板的尺寸比实际基础小，在刚性承压板边缘产生塑性）承压板的尺寸比实际基础小，在刚性承压板边缘产生塑性 区的开展，更易造成地基的破坏，使预估的承载力偏低。区的开展，更易造成地基的破坏，使预估的承载力偏低。 （3 3）载荷板试验是在地表进行的，没有埋置深度所存在的超载）载荷板试验是在地表进行的，没有埋置深度所存在的超载 ，也会降低承载力。

31、，也会降低承载力。 （4 4）试验时的加载速率比实际工程快得多，对透水性较差的软）试验时的加载速率比实际工程快得多，对透水性较差的软 粘土，其变形状况与实际有较大差异，由此确定的参数也有较粘土，其变形状况与实际有较大差异，由此确定的参数也有较 大差异。大差异。 （5 5）小尺寸刚性承压板下土中的应力状态极复杂，由此推求的）小尺寸刚性承压板下土中的应力状态极复杂，由此推求的 变形模量只能是近似的。变形模量只能是近似的。 八、荷载试验的适用条件八、荷载试验的适用条件 其它类型的载荷试验其它类型的载荷试验 一、桩载荷试验（桩静载荷试验）一、桩载荷试验（桩静载荷试验） 可以确定桩基的承载力可以确定桩基

32、的承载力 二、水平载荷试验二、水平载荷试验 1.1.单桩水平载荷试验单桩水平载荷试验 2.2.地基土水平载荷试验地基土水平载荷试验 十字板剪切试验十字板剪切试验 十字板剪切试验十字板剪切试验 十字板剪切试验是一种在钻孔内快速测定饱和软黏土十字板剪切试验是一种在钻孔内快速测定饱和软黏土 抗剪强度的原位测试方法。自抗剪强度的原位测试方法。自19541954年由南京水科院等单位年由南京水科院等单位 对这项技术开始开发应用以来，对这项技术开始开发应用以来， 在我国沿海地区得到广泛在我国沿海地区得到广泛 的应用。理论上，的应用。理论上，十字板剪切试验测得的抗剪强度相当于十字板剪切试验测得的抗剪强度相当于

33、 室内三轴不排水剪总应力强度室内三轴不排水剪总应力强度。由于十字板剪切试验不需。由于十字板剪切试验不需 要采取土样，可以在现场基本保持原位应力状态的情况下要采取土样，可以在现场基本保持原位应力状态的情况下 进行测试，这对于难以取样的高灵敏度的黏性土来说具有进行测试，这对于难以取样的高灵敏度的黏性土来说具有 不可替代的优越性。不可替代的优越性。 一、试验目的一、试验目的 l 测定原位应力条件下软黏土的不排水抗剪强度。测定原位应力条件下软黏土的不排水抗剪强度。 l 估算软黏土的灵敏度。估算软黏土的灵敏度。 二、试验原理二、试验原理 十字板剪切试验是将具有一定高径比的十字板插入待测十字板剪切试验是将

34、具有一定高径比的十字板插入待测 试土层中，通过钻杆对十字板头施加扭矩使其匀速旋转，试土层中，通过钻杆对十字板头施加扭矩使其匀速旋转，根根 据施加的扭矩即可以得到土层的抵抗扭矩，进一步可换算成据施加的扭矩即可以得到土层的抵抗扭矩，进一步可换算成 土的抗剪强度。土的抗剪强度。 板头侧面的剪切板头侧面的剪切 阻力为均匀分布阻力为均匀分布 图中所示为在板图中所示为在板 头上、下面的剪头上、下面的剪 切阻力分布。切阻力分布。 Cv CH p MR I 4 64 p D I H H HH CDC D DHMMMM DDD HD CDDM CDC D D C D DHM v v 3 321 11 3 1 3

35、 3 32 2 1 62 )( , 12 1234 M 2 杆的直径为和十字板头接触处轴 为板头的直径和高度。 顶面的抗扭矩为： ：圆柱体底面的抗扭矩为 ：圆柱体侧面的抗扭矩为 3 123 2 26 2 3 H v vHu D MMMMDHCD C M CCC D DH 匀速扭转匀速扭转 Jackson(1969) Jackson(1969) 提出修正公式提出修正公式： 3 2 2 u M C H D D 与圆柱顶底面剪应力分布相与圆柱顶底面剪应力分布相 关的系数关的系数 三、试验设备三、试验设备 十字板剪切试验系统组成：十字板剪切试验系统组成： 十字板头；十字板头； 传力系统；传力系统； 加

36、力装置；加力装置； 测量装置。（机械式和电测试）测量装置。（机械式和电测试） 室内十字板剪切仪室内十字板剪切仪 十字板头规格表十字板头规格表 1: 2 D H 注： 四、十字板剪切试验技术要求四、十字板剪切试验技术要求 1. 1. 十字板剪切试验点的布置在竖向上的间距可为十字板剪切试验点的布置在竖向上的间距可为1m1m。 2. 2. 十字板头形状宜为矩形，径高比为十字板头形状宜为矩形，径高比为1:21:2，板厚宜为，板厚宜为23mm23mm。 3. 3. 十字板头插入钻孔底（或套管底部）深度不应小于孔径或十字板头插入钻孔底（或套管底部）深度不应小于孔径或 套管直径的套管直径的3535倍。倍。 4. 4. 十字板插入至试验深度后，至少应静置十字板插入至试验深度后，至少应静置23min23min，方可开始，方可开