我的岩土工程原位测试实验报告

1、1956guilin university of technology岩土工程生产实习原位测试报告学 院：土木与建筑工程学院 专 业：土木工程应用（岩土）班级：2011级-1班学号：3110510738学 生：日期：2014年11月目录1静力载荷试验12静力触探试验83十字板试验124点荷载试验175原位剪切试验226回弹试验267旁压试验328渗透试验379轻型动力测试试验3910波速测试试验43参考文献及致谢46岩土工程原位测试报告1静力载荷试验1.1试验的目（1）确定地基土变形模量；（3）估算地基土的不排水抗剪强度；（4）确定地基土的基床系数（5）常握静力载荷试验试验步骤和认识仪器设备；

2、（6）提高对数据处理及科学计算的能力；（7）运用试验所得数据对场地的岩土工程性质进行初步评价。1.2试验的适用范围浅层平板载荷实验适用地表浅层地基土，包括各种填土和含碎石的土，也用 于复合地基承载力评价。1. 3试验的基本原理在拟建建筑场地上将一定尺寸和几何形状的刚性板，安放在被测的地基持力 层上，逐级增加荷载，并测得相应的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，由此可 得到荷载（p）-沉降（s）曲线。典型的静力载荷试验p-s曲线可以划分为三个 阶段，如下图所示。pari线变形阶段剪w变形阶段破坏阶段s静力载荷试验p-s曲线（1）直线变形阶段：p-s呈线性关系，对应于此线性段的最大压力几，称为比 例界

3、限。(2) 剪切变形阶段：当荷载大于"，而小于极限压力了几，p-s关系由直线变 为曲线关系，曲线的斜率逐渐增大。(3) 破坏阶段：当荷载大于极限压力pu时，即使维持荷载不变，沉降也会急剧 增大，始终达不到稳定标准。直线变形阶段：受荷土体中任意点产生的剪应力小 于土体的抗剪強度，土的变形主要由土中空隙的压缩引起，并随时间趋于稳定。 可以用弹性理论进行分析。1.4试验仪器及工具(1) 承压板：应具有足够的刚度，一般采用圆形或正方形钢质板；也可采用现 浇或预制混凝十板，面积可采用0. 250. 50m2,不应小于0. im2o本次试验采用圆 形钢质板，面积为0. 5m2(2) 加荷装置：包

4、括压力源、载荷台架或反力构架。 压力源：可用液压装置或重物，其出力误差不得犬于全量程的1%；安全过负 荷率应大于120%。本次试验采用液压提供压力源。 载荷台架或反力构架：必须牢固稳定、安全可靠，其承受能力不小于试验最人 荷载的1. 5-2.0倍。本次试验采用钢质反力架，使用地锚提供反力。(3) 沉降观测装置：其组合必须牢固稳定、调节方便。位移仪表可采用大量程 百分表或位移传感器等，相应的分度值为0.10mm。本次试验才采用百分表进行 沉降观测,分度值为o.olmmo(4) 试坑开挖。本次试验在一班的试坑基础上开挖至一定深度，并使其符合锚 杆反力装置和试坑仪器安装耍求。1. 5试验的技术要求根

5、据建筑地基基础设计规范(gb50007-2011),对于静力载荷试验，应当 满足以下技术要求：静力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 2尺寸；对于静力载荷试验，承压板而积不应小于0. 25-,当在软土和粒径较大的填土上进行试验吋，承载板尺寸不应小于0.。静力载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承载板宽度或直径的3倍。试坑底部的 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20mni的 砂垫层找平，并尽快安装设备。(1) 加荷等级不小于8级。最大加载量不应小于地基土承载力设计值的两倍， 荷载的量测精度控制在最大加载量的土 1 %以内。(2) 釆用慢速

6、法,每级荷载施加后，间隔5min> 5min lomin、10min> 15min> 15min测读一次沉降，以后间隔30min测读一次沉降，当连续2h每小吋沉降量 小于0. 1mm ii寸，可以认为沉降已达到相对稳定标准，可施加下一级荷载。(3) 试验终止条件:a、承载板周边的土出现明显侧向挤出，或出现明显隆起，或径向裂缝持续 发展；b、本级荷载的沉降量突然增大，荷载与沉降曲线岀现明显下降；c、在某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准；d、总沉降量与承载板直径(或边长)之比超过0.06。(4) 地基承载力特征值的确定应符合下列规定：a、当ps曲线存在比例界限时，取该比

7、例界限对应的荷载值；b、当极限荷载小于对应比例界限的2倍时，取极限荷载的一半；c、当不能根据上述两款确定承载力特征值时，可取s/b=o. 010. 015所对应 的荷载，但其值不大于最大加载量的一半。1.6试验步龙(1) 先下地锚、安横梁、基准梁、挖试坑等。地锚数量共8个，以试坑为屮心按正八边形分布。(2) 放置承压板，安装承压板前应整平试坑底而，铺设lcni左右厚的屮砂垫层,并用水平尺找平，以保证承压板与试验面平整均匀接触，然后将承压板放置在试 坑的屮心位置。(3) 千斤顶和测力计的安装。以承压板为中心，从下往上依次放置千斤顶、测 力计、垫片，并注意保持它们在一条垂直直线上。然后调整千斤顶，

8、使整体稳定 在承压板和横梁之间，形成完整的反力系统。(4) 安装百分表,其支架固定点应设在不受土体变形彩响的位置上，记录读数。（5）加载前预压，以消除谋差。（6）加载等级一般分10-12级，并不小于8级,我们取8级。最大加载量400kpa, 所以每级50kpao由于承压板而积为0.25m2,所以每级荷载为12. 5kno（7）通过事先标定的压力表读数与压力z间的关系，计算出预定荷载所对应的 测力计百分表读数。（8）加荷载。按照计算的预定荷载所对应的测力计百分表读数加载，并随时观 察测力计百分表指针的变动，通过千斤顶不断补压，以保证荷载的相对稳定。（9）沉降观测。采用慢速法,每级荷载施加后，间隔

9、5min> 5min> 10min> 10min 15min. 15min测读一次沉降，以后间隔30min测读一次沉降，当连续2h每小时 沉降量小于0.1mm时，可以认为沉降已达到相对稳定标准，可施加卜一级荷载。（10）试验记录。每次读数完，准确记录，以保证资料的可靠性。（11）卸载时，每级压力是加载时的2倍。（12）由于此次实习并未要求记录卸载数据，所以未作详细要求。（13）松开油阀，拆卸装置。1. 7试验数据及试验数据处理静力载荷试验各级压力下的沉降量表压力p,(kpa)050100150200250300350400沉降sj (mm)00. 080. 152.544.

10、336. 036. 527. 177.47累计 沉降 量工 s. (mm)00. 080. 232. 777. 1013. 119.626.834. 3试验地点土层岩性为粘性土，褐黄色，硕塑状态，土质较均匀，韧性较好，干强 度较高，稍有光泽，无摇振反应。静力载荷试验p-s曲线(*由于木组实验过程失谋，数据为实验室对铁块加压生成数据)由于实验记录数据在图中成一条曲线，对其进行拟合成一条抛物线)=0.0003581/-0.03873兀+ 0.522,图中无明显转折点，用相刈沉降法，由于承 2压板面积为0.25 "广，由于土压缩性低，取足s/b二0.01,沉降为5mm,从图中得出的承载力特

11、征值为180kpao1.8试验成果分析及工程应用(1) 确定地基土的承载力：通过静力载荷试验p-s相对沉降法，由于承压板面积为0.25加二由于土压缩性 低，取是s/b二0. 01,沉降为5mm,从图屮得出的承载力特征值为180kpao(2) 静力载荷试验的其他应用：如评价地基不排水抗剪强度，预估地基最终沉降量和检验地基处理效果，是否达 到地基承载力的设计值。(3) 地基土的变形模量计算：试验处为各向同性地基土，地表无超载，变形模量按以下公式确定eo = ikq-冋b其中，承压板直径为0.5m,承压板为圜形，错误！未找到引用源。，匕，=£=180=36000对于k,有下面公式计算得s

12、5x10“kn/m3"为土的泊松比，一般为0.3-0.4,这里取0.4 （按最不利原则取）较为合适。eo = ik（l-ju2）h = ximpa确定地基土的基床系数基床系数按如下公式计算，即=£=-7=36000 s 5x10'kn/m3基准基床系数：（本场地是粘性土，冇以下公式计算）kv = 3.28bkvk、 = 3.28bk、= 3.28*0.25 *36000 = 29520再由基准基床系数，根据设计的基础宽度得出基床反力系数。1.9结论与建议（1）本次试验严格按国家技术规范及操作规程执行，试验结果与场地土层的实 际情况相吻合；（2）试验点曲于多年进行载荷

13、试验的影响，结构较为密实，故承载力相对较高。（3）建议在条件允许的情况下，多做几组载荷试验，分布在工程重要的关键部 位（结构角点），以获取更多的试验数据，这样可以得出更接近木套地层实际的承 载力特征值；（4）试验过程中务必保持试验过程的持续性，切忌中途中断，以免所得数据可 靠性降低。2静力触探试验2. 1试验的目（1）间接评定地基土的物理、力学等性质的相关参数；（2）确定地基承载力；确定单桩极限承载力；并对地基土进行分层及土类鉴别。（3）用于土类定名，并划分土层的界面；（4）评定地基土的物理、力学、渗透性质的相关参数；（5）确定地基承载力；2. 2试验的基本原理静力触探试验是根据探头贯入地层屮

14、所受所受阻力大小及其变化来判断厂 区地质条件的。静力触探的基本原理就是用准静力（相对动力触探而言，没有或 很少冲击荷载）将一个内部装冇传感器的触探头以匀速压入土屮，由于地层屮各 种土的软硬不同，探头所受的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的贯入 阻力通过电信号输入到记录仪表屮记录下来，再通过贯入阻力与土的工程地质特 征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选 择桩端持力层和预估单桩承载力等工程地质勘察目的。静力触探试验所能获得的土层信息与探头的性能有很大的关系。单桥探头测 得圆锥所受土体总的阻力，即贯入比阻力几，双桥探头同时测得锥尖阻力么和 侧壁摩阻力力，这些参

15、数广泛用于桩基承载力设计屮。孔压探头是在双桥探头基础上增加了孔压测量传感器，因此测试过程中除了能够 获得锥尖阻力么和侧壁摩阻力力之外，还可以获得孔压u,并可在静止状态下在 某一深度进行孔压消散试验，得到土层固结特性。23试验的仪器设备及工具液压式静力触探仪（加压装置）、柴油机、地锚（反力装置）、双桥探头、 自动记录仪、角机、探杆。探头：双桥静力触探探头（ge0tech210型），可以量测锥尖阻力和侧壁摩 阻力。贯入主机：电动机械式静力触探机。反力装置：地锚。记录仪：采用手提电脑（配cpt-pro软件）自动记录实验数据。2. 4试验步骤（1）室内标定。按照要求，进行率定系数的计算。下好地锚，并将

16、加压仪器与地锚连接好，最后启动齿轮机械式静力触探机械。（2）调试自动记录仪,将角机安置到探杆上并连接到自动记录仪,启动柴油机, 并进行调零工作（将探头贯入地面下0.5lm后，上提探头510cm,观测零位漂 移情况，待其稳定后，将仪表调零并压回原位即可开始止式贯入）。（3）开始贯入试验，控制柴油机，使探头应匀速垂直压入土屮，贯入速率为 1. 2m/min。（4）随贯入深度加探杆，每次加接探杆时，丝扣必须上满，卸探杆时，不得转 动下面的探杆，要防止探头电缆压断，拉脱或扭曲。（5）试验结束后及时拔起探杆，并记录仪器的回零情况，探头拔出后应立即清 洗，上油妥善保管，防止探头被曝晒或受冻，最后拆卸装置。

17、2. 5试验数据及处理图像第二大组静探数据躲曲线眶曲线环濮阳佳时石油工程技术有限公司静力触探试验结果一览表分层锥尖阻力 (mpa)侧阻力 (kpa)压缩模量 (mpa)变形模量 (mpa)地基承载力 基本值 (kpa)不排水抗 剪强度 (kpa)zk1名称zk1zk1zk1zk1zk1zk1015粘土(坚®!)3.47509.63.8103.910&71. 545粘土(硕塑)3.0700& 83.49& 796.44. 56.5粘土(可塑)2.26007. 12.891.371.86. 5&0粘土 (软塑)0.6802.91.234.2222.5以上参

18、数是依据土木工程测试技术手册(同济大学出版社，1999年5月)中相关内容提供，具体如下：(1) 不排水抗剪强度 cu：查表 3-3-3, cu=o. 0308qc+4. 0 和 cu=o. 071qc+l 28(2) 压缩模量 es：查表 3-3-8, es=4. 13ps0. 687 和 es=2. 14ps+2. 172 u 1(3) 变形模量e：由公式e二(1-b)es估算，其屮u取0.422.6试验成果分析及工程应用直接估算砂土地基上浅基础极限承载力：_ 一 b d=*(1 + )cd错误！未找到引用源。-经验常数，等于12. 2m；错误！未找到引用源。-基础宽度(ni)d-基础埋置深

19、度；°基底错误！未找到引用源。范围内锥尖阻力的平均值(kpa) o用于浅基础 设计时建议取安全系数等于3。7. 12沉降计算:2妙2彳错误！未找到引用源。净基础地而压力(kpa)衣-基础地面深度等于一倍基础宽度范围内的平均值(kpa);b-基础宽度(m) o7. 2深基础方面的应用竖向承载力计算：错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。式屮如-极限桩端阻力; 错误！未找到引用源。-桩端截面面积; 办-极限桩侧摩阻力；人-桩侧面积。其中 qp = k< qg错误！未找到引用源。式中错误！未找到引用源。和氏-分别为摩擦系数和端承系数，分别根据桩的类型和地基土确定

20、；4“ 一等价平均锥尖阻力。2. 7试验结果分析及工程应用（1）利用曲线进行土层分层，在曲线发生明显变化处，一般情况下是土层 发生变化的部位，比如锥尖阻力和锥侧阻力以及贯入阻力比值发生变化时，都有 较大可能是土层发生变化的部位。但是在判断土层变化位置时，还要考虑到变化 的超而和滞后现象。根据长期的经验积累，可以通过静力曲线大致判断土层属于 哪类土，但是不能仅仅依靠曲线对土层进行定名，需耍将曲线同钻孔取样得到的 土样结合后进行判断。通过静力触探实验数据和试验地点的采样，试验地点主要 为粘性土，导致锥尖和侧阻力变化的原因是该地层的粘性土状态自上至下状态的 变化，上层粘性土主要为硬塑状态，而到了卜层

21、含水率逐渐增大，为软塑状态， 这是导致其锥尖阻力和侧阻力变化的主要原因。（2）是利用静力触探曲线判断土层的状态，可以判断粘性土的塑性以及砂土 的密实度，但是这些都是需要与当地经验相结合。从实验数据可以得岀，上层粘 性土密实度较高，为硬塑状态，卜层粘性土含水率较高，密实程度较茅。（3）是利用静力触探曲线数据得到桩基设计参数。这种方法已经比较成熟, 并且在桩基设计规范中已经有相应的公式。貝体的计算在基础工程课程设计中已 经做过实践，这里不再详细介绍。2. 8结论和工程建议(1) 试验严格遵照相关规程规范进行，此次试验数据真实可靠；(2) 试验屮要随时做好停止的准备，及时停止试验，以免探杆被压弯。3

22、十字板试验3. 1试验的目(1) 测定原位应力条件下软粘性土的不排水抗剪强度;(2) 评定软粘性土的灵敏度；(3) 计算地基的承载力，判断软粘性土的固结历史。3. 2试验适用范围该试验适用于原位测定饱水软粘土的抗剪强度，所测得的抗剪強度值，相当 丁试验深度处于天然土层，在原位压力下固结的不排水抗剪强度。3. 3试验的基本原理十字板剪切试验的原理，即在钻孔某深度的软粘土屮插入规定形状和尺寸的十字 板头，施加扭转力矩，将土体剪切破坏，测定土体抵抗扭损的最大力矩，通过换 算得到土体不排水抗剪强度5值（假定0 = 。十字板头旋转过程中假定在土 体产生一个高度为h（ i 字板头的高度）、直径为d （十字

23、板头的直径）的圆 柱状剪损面，并假定该剪损面的侧面和上、卜底面上每一点土的抗剪强度都相等。 在剪损过程中土体产生的最大抵抗力矩m由圆柱侧表面的抵抗力矩“i和圆柱 上、下底面的抵抗力矩“2两部分组成，即m=m+m2q其中；m2=2cx1x|x|43切7岁+*加斗a（牛h）2m5 =57z02( +/7)3式中5十字板抗剪强度；d 十字板头直径； h 十字板头高度。对于普通十字板仪，上式中的m值应等于试验测得的总力矩减去轴杆与土体间的摩擦力矩和仪器机械摩阻力矩，即m=cpf-f） r式中pf剪损土体的总作用力；f轴杆与土体间的摩擦力和仪器机械阻力，在试验时通过使十字板仪与轴 杆脱离进行测定；r施力

24、转盘半径。代入得：2r上式右端第一个因了，对一定规格（d和h均为十字板几何尺寸）的十字板仪 为一常数，称为十字板常数r即k= 竽9 d如2（匕+丹）则有3c “ =k（pff）即为十字板剪切试验换算土的抗剪强度的计算公式。（1）十字板头：矩形，高度为10公分，直径为5公分。（2）轴杆：使用的轴杆直径为20mm,轴杆与十字板头连接的采用离合器装置， 使轴杆和-1 字板头能够离合，以便分别作十字板总剪应力试验和轴杆摩擦校正试 验。（3）测力装置：采用开口钢环测力装置。3. 5试验的技术要求根据岩土工程勘察规范（gb50021-2009），十字板剪切试验应满足以下主 耍技术要求：（1）钻孔十字板剪切

25、试验时，十字板头插入孔底以卜的深度不应小于3-5倍钻 孔直径，以保证十字板头能在未扰动土中进行剪切试验。（2）十字板头插入土中试验深度后，应至少静止2-3分钟，方可开始剪切试验。 扭剪速率也应该很好控制。剪切速率过慢，由于排水导致强度增长。剪切速率过 快，对饱和软粘性土由于粘滞效应也使强度增长。扭剪速率宜采用（1° -2° ） /10s,以此作为统一的标准速率，以便能在不排水条件下进行剪切试验。测记每 扭转1°的扭矩，当扭矩岀现峰值或稳定值后，要继续测读1分钟，以便确认峰 值或稳定扭矩。（3）在峰值強度或稳定值测定完毕后，如需要测试扰动土的不排水抗剪强度， 或计算

26、土的灵敏度，则需用管钳夹紧试验探杆顺时针方向连续转动6圈，使十字 板头周围土体充分扰动，然后测定重塑土的不排水抗剪强度。（4）对于机械式十字板剪切仪，应进行轴杆与土体之间摩擦阻力影响的修正，对于电测式十字板剪切仪，不需要进行此项修止。3. 6试验步骤在试验前，应对机械式十字板剪切仪的开口钢环测力计进行标定。当用机械式十字板剪切仪于现场测定饱和软粘性土的不排水抗剪强度和残余强 度等的基本方法和要求如下:（1）将十字板头、离合器、导轮、试验钻杆等逐节拧紧接好卜入孔内至十字板 与孔底接触。各杆件要直，各接头必须拧紧，以减少不必要的扭力损耗。（2）接导管，安装底座，并使其固定在套管。然后将十字板徐徐压

27、入土屮至预 定试验深度，并应静止2-3分钟。（3）用摇把套在导杆上向右转动，使十字板离合齿啮合。（4）安装传动部件，转动底盘使固定套锁定在底座上，再微动手柄使特制键落 入键槽内，记录好角位移的初始读数，装上百分表并调至零位。（5）按顺吋针方向徐徐转动扭力装置上的旋转手柄，转速约为1° /10s。十字 板头每转1°测记钢环变形读数一次，直至读数不再增大或开始减小时，即表示 土体已被剪损，记录下此吋百分表的最大读数（6）拔下连接导管和测力装置的特制键，套上摇把，连续转动导杆、轴杆和十 字板头6转，使土完全扰动，再按照步骤5以同样的剪切速率进行试验，记录下 此时百分表的最大读数6

28、 o（7）拔下控制轴杆与十字板头连接的特制键，将十字板轴杆向上提3-5cm,使 连接轴杆与i-字板头的离合器处于离开状态，然后扔按照步骤5,记录此时百分 表的最大读数£< c3. 7试验数据十字板剪切试验数据h=62cm时间（s）102030405060708090100110120原状土 （kpa）20376385102108128128128128128128重塑十（kpa）274361656666676767676767机械阻 力（kpa）223333333333试验地点的土层为粘土，土黄色，软塑，土质均匀，韧性好，干强度高，稍冇光泽，无摇振反应。3. 8试验数据处理(1

29、) 原状土不排水抗剪强度g根据应变仪记录的应变量，计算强度。计算公式为：cu=kc(pf-f)得错误！未找到引用源。(2) 重塑土不排水抗剪强度cu=kpf -f)算得错误！未找到引用源。(3) 地基土的灵敏度'二1.9553. 9试验成果的工程应用(1) 确定地基土强度的变化在快速堆载条件下，由于土中孔隙水压力升高，软弱地基的强度会降低，但 经过一定的时间的排水，强度乂会恢复，并h.随土的固结而逐渐增长。若采用十 字板剪力仪测定这种变化，可以方便的控制施工加荷速率提供依据。(2) 检验地基处理效果在对软土地基进行预加固处理时，可用十字板剪切试验探测加固过程屮强度 变化，用于控制施工速

30、率和检验加固效果。(3) 测定饱和粘土的灵敏度在十字板试验中可以很方便的测定出來。在测定原状土的天然强度之后，将 十字板旋转6阁，然后重复进行试验，又测得扰动土的强度，二者的比值即为灵 頌度st,实验测得试验土的灵敏度为1.95,该土是低灵敬度土，受到扰动土的强 度变化较低。(4) 计算复合地基承载力fspk =3l+m 仇一l)a式屮fspk复合地基承载力的标准值;弘桩土应力比，无实测资料时，可取24,原状土强度高时取低值，反z 取高值;mc面积置换率；s现场十字板剪切试验的不排水强度。 这要结合具体的工程实际进行计算。4点荷载试验4. 1试验目的(1) 了解点荷载试验仪器的基木构造、基木性

31、能、工作原理和使用方法；(2) 掌握点荷载试验的基木步骤和方法；(3) 培养学生试验的动手能力和科学研究的分析能力；(4) 用点荷载强度为岩石分级及按经验公式计算岩石的抗压强度参数提供依据o4. 2试验的基本原理点荷载试验是将岩石试件置于两个球形园锥状压板z间，对试件施加集中荷 载，直至破坏，然后根据破坏荷载求得岩石的点荷载强度。点荷载强度，可作为 岩石强度分类及岩体风化分类的指标，也可用于评价岩石强度的各向异性程度， 预估与之相关的其它强度如单轴抗压强度和抗拉强度等指标。(1) 试件破坏荷载：p = cf式中：p试件破坏时总荷载(n )；c一一仪器标定系数(为千斤顶的活塞面积，mm2), 一

32、般在各仪器 的说明书都有该仪器的标定系数供参考；f 试件破坏时的油压表读数(mpa ) o(2) 试件的破坏而积和等效圆直径的平方值：af =d-wfd； =4-af 17i式中：af试件的破坏面面积(mm2)；d 一在试件破坏面上测量的两加荷点之间的距离5m)； w/一试件破坏面上垂宜于加荷点连续的平均宽度(mm)；d. 等效圆直径，为面积与破坏面面积相等的圆的直径5m)o4.3试验的仪器设备点荷载试验仪：如下图所示，它包括：l.fe-k： - i3千斤oh 4球页康头 x s沽血ih 6狮标杯尺：7谈样(1) 加载系统，由摇式油泵、承压框架，球端园锥状压板组成。油泵出力一般 约为50kn；

33、加载框架应冇足够的刚度，要保证在最人破坏荷载反复作用下不产 生永久性扭曲变形；球端园锥状压板球面曲率半径为5mm,园锥的顶角为60° , 采用坚硕材料制成。(2) 油压表：量程约为lompa,其测量精度应保证达到破坏荷载读数(/)的2%, 整个荷载测量系统应能抵抗液压冲击和振动，不受反复加载的影响。(3) 标距测量部分：采用02価刻度钢尺或位移传感器，应保证试件加荷点间 的测量精度达土0. 2mmo4. 4试验要求(1) 曲于岩石点荷载强度一般都比较低，因此在试验中一定要控制好加荷速度, 慢慢加压，使压力表指针缓慢而均匀地前进。(2) 安装试件时，上、下加荷点应注意对准试件的中心，并

34、使其加荷面垂直于 加荷点的连线。（3）在对软岩进行试验时，加荷锥头常有一定的嵌入度，因此，在测量加荷点 是距离d时，应将卡尺对准试件破坏上加荷锥留下來的两个凹痕底进行量测。4. 5试验步骤（1）描述试件描述内容：除岩性外，重点应对其结构构造特征（如颗粒粗细，排列以及节 理、层理等发育特征）及风化程度等进行描述。（2）试件尺寸粗测对岩芯样及规则样，分别量测各试件的长（厶）、宽（w）、高（h）的 尺寸；对不规则岩块样，可过试件屮心点测量试件的长（l）、宽（w）、高（h） 的尺寸。（3）安装试件径向试验时，将岩心试件放入球端圆锥z间，使上下锥端与试件直径两端紧 密接触。接触点距试件自由端的最小距离不

35、应小于加荷两点间距的0. 5。轴向试验时，将岩心试件放入球端圆锥z间，使上卜-锥端位于岩心试件的i员1 心处并与试件紧密接触。方块体与不规则块体试验时，选择试件最小尺寸方向为加荷方向。将试件放 入球端圆锥z间，使上下锥端位于试件中心处并与试件紧密接触。接触点距试件 自由端的距离不应小于加荷点间距的0. 5o（4）加荷试件安装后，调整压力表指针到零点，以在1060秒钟内能使试件破坏（相 当于每秒0050.1mpa）的加荷速度匀速加荷,直到试件破坏,记下破坏时的压 力表读数（q。（5）描述试件破坏的特点止常的试件破坏面应同时通过上、下两个加荷点，如果破坏面只通过一个加 荷点，便产生局部破坏，则该次

36、试验无效，应舍弃，破坏面的描述还应包括破坏 面的平直或弯曲等情况。（6）破坏面尺寸测量试件破坏后，须对破坏面的尺寸进行测量，测量的尺寸包括上、下两加荷点 间的距离（y）和垂直于加荷点連线的平均宽度（x）,其方法见图9-3,图中分 岩芯径向试验、岩芯轴向试验和不规则块体试验四种情况说明了 y和x的测量方 法，测量谋差不超过±02価。（7）重复试验重复步骤（2） （6）对其余试件进行试验，收集各试件的点荷载破坏值。4.6试验数据及处理(1) 试验所取岩石为灰岩所含颗粒大小比较均匀灰口色，微风化，细晶质结构, 中厚层状构造，质硬性脆，主要矿物成分为方解石。(2) 试验后破坏面比较新鲜，呈拐

37、弯状破坏，从加荷屮心沿三条破坏面破坏。点荷载试验数据记录表试样编号试样尺寸/mm压力表/mpa总荷 载p/n锥头 间距d/mm破坏面b/mm等效圆de/mm强度指数 冬/mpalwh1-15045406.210.27254437.430.00731-25343385.08.30264237.300.00601-35554404.37.13285243.070.00381-45148477.211.93304742.380.00652-15042405.89.61374143.960.00502-25450456.09.96324844.230.00512-36050505.89.6132484

38、4.230.00492-45050457.211.95284941.810.00683-15553466.09.96354645.290.00493-25040354.06.64193529.110.00784-15649404.77.80254638.270.00534-25550415.69.30284841380.00544-35550455.28.63284941.810.00494-45553465.89.63305244.580.00485-16050455.59.13334945.390.00445-25550455.89.63354846.260.00455-35351445.

39、48.47285042.230.00475-44945445.89.63264438.170.00666-15550455.89.63306047.890.00426-25751436.09.96265743.450.00536-36250509.014.94425051.720.00566-45550454.57.4720364545.430.0036注:仪器标定系数q为1657呦彳测得的点荷载强度数据在每组15个以上时，将最高和最低值各删去3个, 如果测得的数据较少时，则仅将最高和最低值删去，然后再求其算术平均值，作 为该组岩石的点荷载强度。（1）按下式计算试件破坏荷载：p=c*f式中：p

40、试件破坏时总荷载（n）；c仪器标定系数（为千斤顶的活塞而积，mm2）, 一般在各仪器的说明书都冇该 仪器的标定系数供参考；f试件破坏吋的油压表读数（mpa） o卩一破坏时总荷载见记录表（2）按下式计算试件的破坏而积和等效园直径的平方值： 对岩芯样试件进行径向试验时de2= d'2do 二 d *£）'式中d两加荷点间距（価）d上下锥端发生贯入试件破坏时的两加荷点间距（mm）a/ =dwf"=4*4/%式中：af 试件的破坏面面积（mm2）；d在试件破坏而上测量的两加荷点z间的距离（mm）；wf 试件破坏面上垂直于加荷点连续的平均宽度（mm）； de等效直径，

41、为面积与破坏面面积相等的圆的直径（mm）。（3）按下式计算岩石试件的点荷载强度：de2式屮：is试件点荷载强度（mpa）,其余符号同前。点荷载数据共有22组，将最高和最低值各删掉3个，取加权平均作为岩石的点 is = 0-0841 = 0.0053m"荷载强度，结果保留两位计算得16，试件的点荷载强度为 0. 0053mpao点荷载试验对岩石施加的荷载拉压应力，以拉应力引起的破坏为主导地位试件中 心处的拉压应力大于边缘处。4. 7试验成果分析及工程应用(1) 点荷载实验仪器重量较轻，结构简单，携带方便，是一种适用野外进行现 场快速试验的良好设备。(2) 点荷载试验使用的岩石试件为岩芯

42、、方形岩块及不规则岩块，岩石试件不 需进行专门加工，因此设备简单费用低；并能测定风化软弱岩石，解决了常规方法不能解决的难题。4. 8结论与建议(1) 点荷载强度指数对存在于岩石屮的结果面很敏感，主要表现为，在点荷载 试验中，试件极易沿结果面发生破坏，哪怕加载点并未与结果面接触。因此，通 过点荷载试验，可判别该岩石的强度是受岩石控制，还是受结果面控制。(2) 在试验屮，应注意观察和描述试样的破坏特征，例如：试样破裂面全部是 新鲜平直的；全部是沿原有破裂面破裂的；部分是新鲜断面，部分是原有列面， 呈拐弯状破坏等。对此，应分别进行强度统计，这有利于分析结果的代表性。5原位剪切试验5.1试验的目的(1

43、) 测定土体在外力作用下土体沿软弱而和地基土与混凝土接触而及岩土 体本身的抗剪强度；(2) 熟悉现场原位剪切试验的操作步骤。5.2试验的适用范主要适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土以及它们组成的混合土层。5.3试验的基本原理其原理和室内剪切试验一样根据库伦定律，根据库伦定律有tf = c + can©式中tf剪切破坏面上的剪应力(kpa),即岩土体的抗剪强度；o破坏面上的法向应力(kpa)；c岩土体的内聚力(kpa)；(p岩土体的内摩擦角(。)。依据测得的s就可求出相应的c、卩值。木次试验采用平推法，所以按卜列公式计算各法向荷载下的法向应力和剪切应力：p(j =f式中 o作用于剪切面上

44、的法向应力（mpa）；t作用于剪切面上的剪切应力（mpa）；p作用于剪切面上的总法向荷载（n）；q作用于剪切面上的总剪切荷载（n）；f剪切面面积（mn?） o5.4试验的仪器设备（1）千斤顶。（2）滚动滑板。（3）测力系统。量测垂向和水平力大小，用油压表，力传感器，百分表。（4）位移计。水平移动距离和垂向变形，百分表。（5）反力装置。利用梁架提供反力。（6）剪力盒。5. 5试验的技术要求（1）开挖试坑时应避免对土体的扰动，在地下水位以下试验时，应避免水压力 和渗流对试验的影响；（2）施加的法向荷载、剪切荷载应位于剪切面、剪切缝的中心，并保持法向荷 载不变，最人法向荷载应人于设计荷载，并按等量分

45、级；荷载精度应为试验最人 荷载的±2%；（3）每一试体的法向荷载可分4-5级施加；当法向变形达到相对稳沱时，即可 施加剪切荷载；（4）每级剪切荷载按预估最大荷载的8%10%分级等量施加，或按法向荷载 的5%10%分级等量施加，土体按每30秒施加一级剪切荷载；（5）当剪切变形急剧增长或剪切变形达到试体尺寸的1/10时，可终止试验；（6）根据剪切位移大于10mm时的试验成果确建残余抗剪强度，需要时可沿剪 切面继续进行摩擦试验。5.6试验步鸟（1）开挖试坑，开挖到预泄深度后用用剪切盒制备试验，试验大小刚好让剪切 盒套入为宜，套入剪切盒后，轻轻平整表面的土，安放工字钢作为提供反力装置。(2)

46、 在土体上表血放置垂直加压钢垫板，然后把滚排放在垂直加压钢垫板上， 再安放垂直千斤顶，使千斤顶紧密压着土体。(3) 安放水平加压钢垫板以及水平加压千斤顶，再安装百分表。(4) 开始施加垂直加压千斤顶，第一组试验的垂直千斤顶的压力为2.2mpa，待 垂直千斤顶稳定后开始施加水平加压千斤顶，每级按照0.2mpa施加，稳定缓慢 地加载，当水平加压千斤顶读数不再增大或者开始变小时停止施加水平力，记录 下此时的水平加压千斤顶的读数和白分表读数。(5) 在原来施加水平力的相反方向施加水平力，使土体冋到原来的位置上，然 后按照步骤4开始试验，此时得到的强度为残余强度。57试验数据原状土峰值直剪试验数据表垂直

47、千斤顶压力表读数(mpa)剪切面积(m2)水平千斤顶压力表读数(mpa)百分表读数(0.01mm)2.2020.221.382.20.120.423.342.2020.623.452.2020.825.862.20.121.033.912.2021.243.362.2021.4502.20.121.6>502.20.121.8>502.20.122.0 (峰值)>50原状土残余抗剪强度数据表垂肓千斤顶压力表读剪切面积水平千斤顶压力表读百分表读数数(mpa)(w2 )数(mpa)(0.01mm)2.20.120.43.862.2020.64.822.20.120.814.042

48、.2021.020.292.2021.228.602.20.121.434.032.20.121.650.002.20.121.8>502.20.122.0>50土体原位峰值抗剪强度试验数据表试样编号垂直千斤顶压力表 读数(mpa)水平千斤顶压力表峰 值读数(mpa)剪切面积 (m2)no.l2.502.880.12no.26.503.9602no.312.305.9102土体原位残余抗剪强度试验数据表试样编号垂直千斤顶压力表 读数(mpa)水平千斤顶压力表峰 值读数(mpa)剪切面积 (m2)no.l0.700.9602no.21.401.0602no.32.701.25025.

49、8试验数据处理根据标定曲线町以得出原状土峰值抗剪强度油压表读数、千斤顶出力、剪应 力之间的关系表(1) 峰值抗剪强度试验数据土体原位峰值抗剪强度试验数据处理表表3试样编号垂直压应力(kpa)水平剪应力(kpa)剪切面积(n?)no.l38.8343.750.12no.298.8359.500.12no.3185.8387.940.12土的水平应力与法向应力的关系-50050100150200垂直压应力(kpa)由上图可得到土的原位抗剪强度与法向压应力之间的关系：tf =c +(7 tan 0tf =31.1 l + 0.30cr粘聚力c=31. llkpa,内摩擦介为&(2) 残余抗剪

50、强度试验数据土体原位残余抗剪强度试验数据处理表表4试样编号垂直压应力(kpa)水平剪应力(kpa)剪切面积(h?)no.l11.8315.7502no.222.3317.210.12no.341.8319.980225cc图表区ru1 a10i1f1f111残余抗剪强度与垂直应力的关系曲线-5051015202530354045垂直压应力kpa)(echo由上图可得到土的原位残余抗剪强度与法向压应力之间的关系：tf 二 c +(7 tan 0tf. = 14.04 + 0.14cr粘聚力c=14. 04kpa,内摩擦角为0 = 8.1°5. 9试验成果分析及工程应用(1) 土的原位直接剪切试验得到的粘聚力c=31. llkpa与内摩擦角&