《土体原位测试》ppt课件

1、第一章第一章 概述概述一、土体原位测试的概念原位测试In-Situ Testing ：在岩土体原有的位置上，在坚持岩土的天然构造、天然含水量以及天然应力形状条件下测定岩土性质称为原位测试。土体原位测试：普通指的是在工程地质勘察现场，在不扰动或根本不扰动土层的情况下对土层进展测试，以获得所测土层的物理力学性质目的及划分土层一种土工勘察技术。二、优点与室内实验比较二、优点与室内实验比较不需经过钻探取样，直接测定岩土力学性质，不需经过钻探取样，直接测定岩土力学性质，更能真实反映岩土的天然构造及天然应力更能真实反映岩土的天然构造及天然应力形状下的特性。形状下的特性。原位测试所涉及的土尺寸较室内实验样品

2、要原位测试所涉及的土尺寸较室内实验样品要大得多，因此更能反映土的宏观构造如裂大得多，因此更能反映土的宏观构造如裂隙等隙等)对土的性质的影响，比土样具代表对土的性质的影响，比土样具代表性。性。可反复进展验证，缩短实验周期。可反复进展验证，缩短实验周期。l土体原位测试方法很多，可以归纳为以下两类：l (1)土层剖面测试法(logging or stratigraphic profiling methods)：主要包括静力触探、动力触探、扁铲松胀仪实验及波速法等。土层剖面测试法具有可延续进展、快速经济的优点。 l (2)专门测试法(specific test methods) ：主要包括载荷实验、旁

3、压实验、规范贯入实验、抽水和注水实验、十字板剪切实验等。土的专门测试法可得到土层中关键部位土的各种工程性质目的，精度高，测试成果可直接供设计部门运用。其精度超越室内实验的成果。三、土体原位测试的种类三、土体原位测试的种类四、土体原位测试的运用四、土体原位测试的运用根据不同的测试方法包括根据不同的测试方法包括CPT、DPT、PLT、PMT、FVST、SDPT，其运用可，其运用可归纳为：归纳为：1、土层土类划分；、土层土类划分；2、求天然地基承载力；、求天然地基承载力；3、测定土的物理力学性质目的；、测定土的物理力学性质目的；4、在桩基勘察中的运用；、在桩基勘察中的运用；5、评价砂土和粉土的地震液

4、化；、评价砂土和粉土的地震液化；6、求解土的固结系数、浸透系数及不排、求解土的固结系数、浸透系数及不排水抗剪强度等；水抗剪强度等；7、检验压实填土的质量及强夯效果；、检验压实填土的质量及强夯效果；8、进展浅根底的沉降计算；、进展浅根底的沉降计算；9、其它。、其它。第二章第二章 静力触探静力触探一、定义一、定义静力触探静力触探(Static Cone Penetration Test,简称简称CPT)是借助机械把一定是借助机械把一定规格的圆锥形探头匀速规格的圆锥形探头匀速压入土中，经过测定探压入土中，经过测定探头的端阻头的端阻q，侧壁摩阻，侧壁摩阻力力f来确定土体的物理来确定土体的物理力学参数，

5、划分土层的力学参数，划分土层的一种土体勘测技术。一种土体勘测技术。l静力触探首先在荷兰研制胜利，因此静力触探也叫“荷兰锥实验。l按丈量机理分：机械式静力触探和电测式静力触探l按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探l电测式静力触探的优点：1测试延续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用；2测试数据精度高，再现性好；3采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可由计算机自动处置，减少了任务强度。二、测试设备与种类二、测试设备与种类设备组成：触探主机和反力安装触探主机可分为液压式和机械式反力安装可分为自重式和锚式丈量与记录显示安装探头和探杆触探主机为液压传动式的，反力安

6、装为自重式。触探主机为液压传动式的，反力安装为地锚式。触探主机为机械传动式的，反力安装为地锚式。探头是静力触探仪的关键部件分为三种类型：单用桥探头、双用桥探头、多用孔压探头Ps：比贯入阻力，qc：锥尖阻力，fs：侧壁摩阻力，uw ：孔隙水压力国际规范探头的规格：锥头顶角60、底面积10cm2、侧壁摩擦筒面积150cm2、透水石在锥底单用桥探头 双用桥探头 多用孔压探头三、测试原理三、测试原理 电阻应变片电阻应变片 电桥电桥I电流电流R电阻电阻 U电压根据欧姆定律电压根据欧姆定律 电压变化（测量值）电流变化应力应变关系 21 LLKR ULLKURELLE四、测试步骤四、测试步骤一探头率定一探头

7、率定率定的目的是求出丈量率定的目的是求出丈量仪表的读数与荷载之仪表的读数与荷载之间的关系间的关系率定系率定系数数率定的设备可分为两个率定的设备可分为两个主要部分主要部分1.可挪动的活动架可挪动的活动架2.量力环量力环探头率定的步骤探头率定的步骤: a.安装设备安装设备b.把连着电缆线和记录仪表的探头安装上把连着电缆线和记录仪表的探头安装上c.旋转手轮施加压力，边记录仪表上的读数旋转手轮施加压力，边记录仪表上的读数 d.画压力画压力读数曲线，普通情况下应该是直线读数曲线，普通情况下应该是直线e.求率定系数求率定系数KK等于直线的斜率等于直线的斜率)mVkN/A( xkx)(kPaAP0 二野外测

8、试的关键步骤二野外测试的关键步骤:a.布孔位，平整场地布孔位，平整场地b.安装触探机安装触探机 ，并调平机座为使贯入压力坚持，并调平机座为使贯入压力坚持垂直方向，把机座与反力安装衔接垂直方向，把机座与反力安装衔接 c.将探头、丈量电缆、探杆衔接起来，并检查丈将探头、丈量电缆、探杆衔接起来，并检查丈量仪表，并调零量仪表，并调零d.将连着探杆的探头压入地下将连着探杆的探头压入地下 ，同时记录深度值，同时记录深度值和丈量仪表的数据和丈量仪表的数据本卷须知本卷须知触探机就位后，应调平机座，并运用程度尺校准，使贯入压力坚持竖直方向，并使机座与反力安装衔接、锁定。触探机的贯入速率应控制在1-2cm/s，普

9、通为2cm/s；运用手摇式触探机时，手把转速应力求均匀。运用记读式仪器时，每贯入0.1m或0.2m时应记录一次读数。遇以下情况时应停顿贯入： a、触探主机负荷到达其额定荷载的120%时； b、贯入时探杆出现明显弯曲； c、反力安装失效； d、探头负荷到达额定荷载时； e、记录仪器显示异常。五、测试数据的处置五、测试数据的处置1.原始数据的整理原始数据的整理 回零修正回零修正触探参数的计算触探参数的计算摩阻比摩阻比FR%100%100csRqfF锥尖阻力侧壁摩阻力ffsqqcXKfXKq侧壁摩阻力：锥尖阻力：xkx深度m锥头阻力qckPa侧壁摩阻力fskPaFR读数回零校正值qc读数回零fs0.

10、14004020.00.840.24214120.51.20.34324120.50.91.03663015.01.14104120.51.2421.338例如：如下表Kq=0.5kPa/R；Kf=0.02kPa/R2绘制触探参数随深度的变化曲线绘制触探参数随深度的变化曲线包括包括qc-H，fs-H，FR-H 3.可以用计算机来数据处置和绘图可以用计算机来数据处置和绘图 ( page 245-249)240页表页表 8-10，填表并绘图，填表并绘图六、测试精度影响要素六、测试精度影响要素1.探头规格探头规格单桥单桥PS 双桥双桥 qc，fsPS qcqc，fs都随锥底面积的增大而减小；都随锥底

11、面积的增大而减小；侧壁摩擦筒长度增大时，侧壁摩擦筒长度增大时， qc增大，增大， fs减小。减小。探杆外径、摩擦筒与锥底面直径应坚持一致探杆外径、摩擦筒与锥底面直径应坚持一致锥尖角度锥尖角度 60探头外形及尺寸的规范化与科学化对测试成果的探头外形及尺寸的规范化与科学化对测试成果的运用、交流和对比都有很重要的意义。运用、交流和对比都有很重要的意义。贯入速率贯入速率假设贯入速率大于假设贯入速率大于1cm/s以上时，读数受贯入速以上时，读数受贯入速率的影响就很小了率的影响就很小了现实上，静力触探的贯现实上，静力触探的贯入速率普通用入速率普通用2cm/s 3.温度影响温度影响.温度变化会引起探头内部的

12、电阻应变片长度发生温度变化会引起探头内部的电阻应变片长度发生变化，从而使其阻值发生变化，导致丈量结果变化，从而使其阻值发生变化，导致丈量结果的大误差。的大误差。 产生温度变化的重要缘由之一是地面温度与地下产生温度变化的重要缘由之一是地面温度与地下温度的不同，特别在夏天与冬天。温度的不同，特别在夏天与冬天。措施：措施：1采用温度补偿或自动温度补偿应变采用温度补偿或自动温度补偿应变片来补偿温度变化对探头测试数据的影响；片来补偿温度变化对探头测试数据的影响； 2防止暴晒与受冻；防止暴晒与受冻； 3探头贯入地下约探头贯入地下约0.5-1.0m，停顿贯入，停顿贯入5-10min，使探头的温度，使探头的温

13、度与地下的温度一致，然后调零。与地下的温度一致，然后调零。 七、测试成果的运用七、测试成果的运用lCPT 在土木工程中的运用特别广泛在土木工程中的运用特别广泛 l1.土层划分土层划分: l绘制绘制CPT的贯入曲线包括的贯入曲线包括qc-H，fs-H，FR-H ，然后根据相近的，然后根据相近的qc、fs和和FR，将触探孔，将触探孔分层分层力学分层，并计算各参数的平均值。力学分层，并计算各参数的平均值。 l结合钻探取样，思索临界深度进一步分层结合钻探取样，思索临界深度进一步分层工工程地质分层，并定土名。程地质分层，并定土名。l临界深度临界深度l模型实验及实测阐明，模型实验及实测阐明，地表厚层均质土

14、的贯地表厚层均质土的贯入阻力自地表向下是入阻力自地表向下是逐渐增大的。当超越逐渐增大的。当超越一定深度后，阻力才一定深度后，阻力才趋近一个常数值，这趋近一个常数值，这个土层外表一定深度个土层外表一定深度就称为临界深度。就称为临界深度。l临界深度在砂土中表临界深度在砂土中表现明显，在粘土中根现明显，在粘土中根本不存在。本不存在。1：1002.土类划分土类划分单桥探头单桥探头根据根据Ps， Ps 大的普通为砂层，大的普通为砂层， Ps 小的普小的普通为粘土层。通为粘土层。双桥探头双桥探头 在划分土类时，以在划分土类时，以qc为主，结合为主，结合fs或或FR，并在同一层内的触探参数值根本相近为原那并

15、在同一层内的触探参数值根本相近为原那么。么。不同的土有不同的不同的土有不同的FR，砂类土，砂类土 FR通常小于或等通常小于或等于于1，粘性土，粘性土FR常大于常大于2。常用的有以下几种方法常用的有以下几种方法l铁道部铁道部TBJ37-93规那么法规那么法l中国中国地质地质大学大学法法l国外法国外法3.确定土的物理力学性质目的确定土的物理力学性质目的CPT可以确定如可以确定如 c, , Cu, Dr, Es, sat, 等土的等土的物理力学性质目的。物理力学性质目的。表表2-13为用静力触探评定砂土的密实度为用静力触探评定砂土的密实度图图2-59为砂土的内摩擦角与锥尖阻力的关系图为砂土的内摩擦角

16、与锥尖阻力的关系图表表2-14 砂土的内摩擦角砂土的内摩擦角确定粘性土的确定粘性土的Cu等，自学等，自学66-73页页Ps(Mpa)12346111530()29313233343637394.确定浅基的承载力确定浅基的承载力l用静力触探确定地基承载力普通根据的是阅历公式，是建立在静力触探与载荷实验的对比关系上。l确定的是地基承载力的根本值，需经过深、宽修正l用于普通的建筑物l地基土的成因、时代及含水量等对静力触探求地基承载力的阅历公式有影响，阅历公式有地域性。l表表2-24地基根本承载力地基根本承载力f0与与PS (qc)阅历关系式阅历关系式(Mpa) .序号提出者阅历关系式范围值PS(qc

17、)土层1武汉结合实验组f0=0.1043Pa+0.02690.36.0粘性土2交通部三航院f0=0.1Pa+0.0250.52.5长江三角洲土3兖州煤矿设计院f0=0.1012Pa+0.0590.353.0淮北粘性土4江苏省建筑设计院f0=0.084Pa+0.050.355.7南京粘性土5青岛城建局f0=0.074Pa+0.08241.00.5青岛粘性土6连云港规划建筑设计院f0=0.0807Pa+0.049滨海软土7铁三院f0=5.8(Pa)1/2-0.046PS单位(kPa)IP7粘性土8铁四院f0=0.112Pa+0.0050.0850.9软土9武汉冶金勘察公司f0=0.02Pa+0.0

18、55.0长江中下游粉细砂土 032. 01 . 00sPf序号提出者阅历关系式范围值PS(qc)土层10铁一、四院f0=0.044Pa+0.051.011.0中粗砂11同济大学等f0=0.055Pa+0.045上海粉土12陕西综合堪察院f0=0.0878Pa+0.024湿陷性黄土13原一机部勘测公司f0=0.098qc+0.019黄土地基14大庆油田、长春地院1996f0=0.089qc+0.075f0=0.108qc+0.0644f0=0.0813qc+0.069大庆粘性土、粉土、大庆粘性土大庆粉土15荷兰，比利时f0=(0.0330.025)qcf0=0.1qc砂土粘性土经统计分析，有人提

19、出：式中、为土类修正系数，可参见表2-25 l静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探相当于沉桩的模拟实验。l与静力触探相比，桩的外表粗糙，直径大，沉桩对桩周土的扰动大，沉降速度慢。l应与桩载荷测试配合运用，相互验证。l静力触探法计算单桩极限承载力的根本公式如下：5.确定单桩的承载力确定单桩的承载力niisspcfdpLfUAqqqqii1a: 国外法国外法b.国内的方法国内的方法铁路系统法铁路系统法单桩的允许承载力单桩的允许承载力看相关的表看相关的表 2-282-35)(11niisipcppLfUAqKqi第三章第三章 孔压静力触探孔压静力触探一、定义一、定义孔隙水压力静力触探孔隙水压力静

20、力触探(Piezo Cone penetration Test)，简称孔压触探，简称孔压触探(CPTU)，它是在普通的，它是在普通的CPT探头上安装了可以丈量孔隙水压力的传感器，探头上安装了可以丈量孔隙水压力的传感器，使贯入时能在丈量使贯入时能在丈量q，s的同时，丈量贯入引的同时，丈量贯入引起的超孔隙水压力，当停顿贯入时，可丈量起的超孔隙水压力，当停顿贯入时，可丈量超孔隙水压力的散失过程及完全散失时的静超孔隙水压力的散失过程及完全散失时的静止孔隙水压力止孔隙水压力u孔压触探是可测孔隙水压力的电测式静力触探。孔压触探是可测孔隙水压力的电测式静力触探。l 孔压触探与普通的静力触探相比，具有下面一些

21、突出优点： l 由于不同土体的浸透性差别很大，CPTU量测孔隙水压力的灵敏度很高，可以分辨12cm厚的薄土层土性的变化，因此可以详细分层。特别是在区分砂层和粘土层方面精度很高。l 可以量测到孔隙水压力，从而有能够进展有效应力分析。l 可以估算土体的浸透系数和固结系数。l 可以测定土层不同深度的静止水压力，获得地下水条件的资料。l 可以区分排水、部分排水和不排水的贯入条件。l 可计算土的超固结比，评价土层应力历史，计算静止侧压力系数k等。二、孔压探头二、孔压探头三、孔压探头的饱和与标定三、孔压探头的饱和与标定l探头饱和的方法有加热排气法和真空排气法l可以用水、硅油、甘油等对探头进展饱和l孔压探头

22、饱和与检验的安装l孔压探头测力传感器的检验与率定同常规探头l对孔压探头，还应进展如下检验与标定1.饱和度检验采用孔压呼应实验2.测力传感器与孔压传感器之间的干扰3.探头孔压传感器的绝缘性检验l孔压传感器的率定孔压率定系数ku四、孔压的测试与数据处置四、孔压的测试与数据处置1.贯入过程中测孔压贯入过程中测孔压 )%(csRuuffscccqfFxkuxkfxkq回零修正触探参数的计算要画随深度变化触探参数曲线孔隙水压力和静水压力10：1孔压散失曲线2.孔压散失测试a.停顿贯入b.记录超孔压随时间的散失过程超孔压的散失速度不仅与土类有关，还与散失时间有关c.绘制超孔压随时间的消散过程曲线d.绘制归

23、一化超孔压散失曲线绘制归一化超孔压散失曲线静止孔隙水压力及平衡孔隙水压力静止孔隙水压力及平衡孔隙水压力静止孔隙水压力按测试土层中的静水压力计值静止孔隙水压力按测试土层中的静水压力计值平衡孔隙水压力取孔压散失达稳定时的孔压值平衡孔隙水压力取孔压散失达稳定时的孔压值各时辰的归一化超孔压比各时辰的归一化超孔压比 按下式计算按下式计算以以 为纵轴，以时间为纵轴，以时间t(s)的对数的对数lgt为横轴，绘为横轴，绘制归一化的超孔压散失曲线制归一化的超孔压散失曲线UU wwtuuuuU0/本卷须知：本卷须知：在地下水埋藏较深的地域运用探头触探时，应先运用外径不小于孔压探头的单或双桥探头开孔至地下水位以下，

24、而后向孔内注水与地面平，再换用孔压探头触探。运用孔压探头时，在整个贯入过程中不得提升探头。当在预定深度进展孔压散失实验时，应从探头停顿贯入之时起，用秒表记时。当移位于第二个孔时，应对孔压探头的应变腔和滤水器重新进展脱气处置。五、测试成果的运用五、测试成果的运用1.利用孔压静力触探利用孔压静力触探贯入曲线划分土层贯入曲线划分土层孔压探头在区分砂层孔压探头在区分砂层和粘土层方面精度和粘土层方面精度极高，能区分极高，能区分1-2cm厚的砂土层厚的砂土层2.确定土名采用孔隙水压力参数比来划分土类，常用的孔压参数比用Bq来表示，表达式如下：土层上覆压力；假定的静水压力；孔隙水压力在某一深度测得的最大00

25、0max00max)1 ()1 ()()(vqncctwvtqAAUqUqqhUkPaUkPaUqUUBl铁道部规那么法透水滤器位于锥面l国外方法如图2-56，2-57，2-583.用孔压散失求饱和土层固结系数Ch(Cv) 与浸透系数l绘制超孔压散失实验曲线，确定 t50l用下式计算固结系数Chl 如何确定T、r0l时间因数T：根据图2-68。Af：与土类有关的孔压系数l透水滤器的半径r0：孔穴半径，由透水滤器的位置确定。锥底r0=r；锥面r0=r/2；r为探头锥底半径5020tTrCh六、测试精度影六、测试精度影响要素响要素除与普通静力触除与普通静力触探一样的影探一样的影响要素外，响要素外，

26、还有：还有：孔压探头的饱和孔压探头的饱和问题问题l透水滤器位置的影响第四章第四章 动力触探动力触探一、定义一、定义动力触探测试动力触探测试(DPT: dynamic penetration test)：是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据打入土的难易程度可用贯入度、锤土中，根据打入土的难易程度可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示断定土击数或探头单位面积动贯入阻力来表示断定土层性质的一种原位测试的方法。层性质的一种原位测试的方法。优点：优点：1设备简单，且巩固耐用；设备简单，且巩固耐用；2操作及测试方法容易，一学就会；操作及测

27、试方法容易，一学就会；3适用性广；适用性广；4快速，经济，能延续测试土层；快速，经济，能延续测试土层；5有些动力触探，可同时取样，察看描画；有些动力触探，可同时取样，察看描画；6阅历丰富，运用广泛。阅历丰富，运用广泛。l分类：分类：根据为穿心锤的分量和探头类型根据为穿心锤的分量和探头类型，可取样），贯入，落距标准贯入测试（）超重型（）重型（）中型（）轻型（穿心锤重圆锥动力触探cmcmkgkgkgkgkg30765 .631205 .632810l标贯与普通动探的主要区别在于探头不同圆锥动力触探圆锥动力触探简称动力触探或动探简称动力触探或动探规范贯入测试规范贯入测试(Standard penet

28、ration Test)简称标贯简称标贯 (SPT)：63.5kg的穿心锤自的穿心锤自0.76m高处高处自在下落，撞击锤座，经过探杆将规范贯入器自在下落，撞击锤座，经过探杆将规范贯入器贯入孔底土层中，记录贯入贯入孔底土层中，记录贯入0.30m的锤击数，的锤击数，用来测试土层物理力学参数的一种测试方法。用来测试土层物理力学参数的一种测试方法。每次测试共贯入每次测试共贯入0.45m，其中仅，其中仅0.3m记锤击数记锤击数二、测试设备与测试原理二、测试设备与测试原理一测试设备一测试设备 a. 探杆包括导向杆探杆包括导向杆 b.提引器分内挂式和外挂式两种提引器分内挂式和外挂式两种c.穿心锤穿心锤d.

29、锤座包括钢砧与锤垫锤座包括钢砧与锤垫e. 探头探头沧州滨海公路实验仪器厂研制的电动触探仪二测试原理二测试原理lDPT 的根本原理可以用能量平衡法来分析。在一次锤击作用下的功能转换按能量守恒原理，其关系可写成： l Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Eel 式中：l Em-穿心锤下落能量；l Ek-锤与触探器碰幢时损失的能量；l Ec-触探器弹性变形所耗费的能量；l Ef-贯入时用于抑制杆侧壁磨阻力所耗能量；l Ep-由于土的塑性变形而耗费的能量；l Ee-由于土的弹性变形而耗费的能量；l思索在动力触探测试中，只能量测到土的永久变形，故将和弹性有关的变形略去，经过推导可得土的动贯入阻力Rd为：l其中

30、：e贯入度mm，每击贯入的深度；l M重锤质量；m触探器质量；l A圆锥探头底面积m2)()(2kPaAmMeghMRd三、测试程序与要求三、测试程序与要求一轻型动力触探一轻型动力触探1先用轻便钻具钻至实验土层标高先用轻便钻具钻至实验土层标高以上以上0.3m处，然后对土层进展延续触处，然后对土层进展延续触探；探；2实验时，穿心锤落距为实验时，穿心锤落距为0.500.02m，记录每打入，记录每打入0.30m所需所需的锤击数；的锤击数；3如想取样，那么需把触探杆拔出，如想取样，那么需把触探杆拔出，换钻头进展取样。换钻头进展取样。4普通用于触探深度小于普通用于触探深度小于4m的土层。的土层。二中型动

31、力触探省略二中型动力触探省略三重型动力触探三重型动力触探1实验前将触探架安装平稳，使触探坚持垂直地实验前将触探架安装平稳，使触探坚持垂直地进展。垂直度的最大偏向不得超越进展。垂直度的最大偏向不得超越2%；2贯入时应使穿心锤自在落下。地面上的触探杆贯入时应使穿心锤自在落下。地面上的触探杆的高度不宜过高，以免倾斜与摆动太大；的高度不宜过高，以免倾斜与摆动太大；3锤击速率宜为每分钟锤击速率宜为每分钟15-30击；击；4及时记录每贯入及时记录每贯入0.10m所需的锤击数；所需的锤击数；5对于普通砂、圆砾和卵石，触探深度不宜超越对于普通砂、圆砾和卵石，触探深度不宜超越12-15m；超越该深度时，需思索触

32、探杆的侧壁摩；超越该深度时，需思索触探杆的侧壁摩阻的影响；阻的影响；6每贯入每贯入0.1m所需锤击数延续三次超越所需锤击数延续三次超越50击时，击时，即停顿实验。即停顿实验。 四、测试数据处置四、测试数据处置1. 实测击数的统计分析实测击数的统计分析a. 每层实测击数的算术平均值。每层实测击数的算术平均值。 x-脚标代表锤重。脚标代表锤重。 式中，式中， -Nx 的平均值；的平均值； Nx实测锤击数；实测锤击数； n参与统计的测点数。参与统计的测点数。对于轻型动力触探为每贯入对于轻型动力触探为每贯入30cm的锤击数的锤击数中型、重型为每贯入中型、重型为每贯入10cm的锤击数的锤击数nixxNn

33、N11xN分别为10，28，63.5，120等b.假设土很硬，完全贯入很难，那么：假设土很硬，完全贯入很难，那么： 对于标贯有对于标贯有 式中，式中， NSPT锤击数；锤击数； n实践贯入深度的实测击数实践贯入深度的实测击数 s实践贯入深度实践贯入深度snN3 . 0table 3-2 中型动力触探杆长修正系数中型动力触探杆长修正系数factor. corecting1 / NN探杆长度lm 1234568101215 1.000.960.900.850.830.810.780.760.750.742.击数的杆长修正对于中、重型动力触探击数的杆长修正对于中、重型动力触探重型见表重型见表3-3，

34、超重型见表，超重型见表3-43. 绘制Nx-H曲线 五、测试精度影响要素五、测试精度影响要素1.动力触探的有效锤击能量动力触探的有效锤击能量 有效锤击能量的大小是影响动力触探成果有效锤击能量的大小是影响动力触探成果N值的值的最主要要素。最主要要素。探头的单位动贯入阻力和锤击数成正比关系，因探头的单位动贯入阻力和锤击数成正比关系，因此可以用探头的动贯入阻力作为动力触探的成此可以用探头的动贯入阻力作为动力触探的成果，评价土的工程性质。果，评价土的工程性质。动力触探探头大小、穿心锤分量等差别较大，可动力触探探头大小、穿心锤分量等差别较大，可以用动贯入阻力将各种动探做归一化处置，即以用动贯入阻力将各种

35、动探做归一化处置，即可相互通用。可相互通用。)()(2kPaAmMeghMRd2.测试设备与方法的规范化测试设备与方法的规范化落锤技术比较关键落锤技术比较关键人力牵引落锤与自动落锤的锤击数之间的关系人力牵引落锤与自动落锤的锤击数之间的关系参考参考3-22、3-23等：人力牵引的等：人力牵引的锤击数要小于自动落锤的锤击数。锤击数要小于自动落锤的锤击数。自动落锤的锤击数再现性好，结果可靠。自动落锤的锤击数再现性好，结果可靠。人力牵引落锤的锤击数需修正，建议采用自动落人力牵引落锤的锤击数需修正，建议采用自动落锤技术。锤技术。3.动力触探设备贯入才干动力触探设备贯入才干动力触探的设备贯入才干由锤重、落

36、距、探头截动力触探的设备贯入才干由锤重、落距、探头截面外形等决议。面外形等决议。在软土中测试，应采用轻型动力触探，以获得较在软土中测试，应采用轻型动力触探，以获得较高的精度。高的精度。在砾石等土中，运用重型或超重型的动力触探，在砾石等土中，运用重型或超重型的动力触探，以获得有效的贯入。以获得有效的贯入。不同类型的动力触探适宜于不同土层，轻型不大不同类型的动力触探适宜于不同土层，轻型不大于于10m，重型的为，重型的为14-25m，超重型的可达，超重型的可达40m。4.探杆长度的影响探杆长度的影响我国我国GBJ7-89中规中规定应对杆出息展修正。定应对杆出息展修正。table 3-6 钻探杆长度校

37、正系数钻探杆长度校正系数表表factor. corecting1 / NN探杆长度lm 36912151821 10.920.860.810.770.730.705.钻进方式的影响钻进方式的影响在标贯实验中，在测试前不能采用冲击钻进，必在标贯实验中，在测试前不能采用冲击钻进，必需采用回转钻进方式。需采用回转钻进方式。在砂层中钻进应采用泥浆护壁。在砂层中钻进应采用泥浆护壁。6.土的深度土的有效上覆压力的影响土的深度土的有效上覆压力的影响7.探杆偏斜影响探杆偏斜影响六、测试成果的运用六、测试成果的运用1. 划分土类或土层剖面划分土类或土层剖面锤击数越少，土的颗粒锤击数越少，土的颗粒越细；锤击数越多

38、，越细；锤击数越多，土的颗粒越粗。土的颗粒越粗。动力触探直方图及土层划分2. 确定地基土承载力645. 1)(10NN 或式修正锤击数：探确定承载力时应按下根据标贯或轻型动力触 N土类10153050中、粗砂180250340500粉、细砂140180250340表3-7 砂土地基允许承载力kPa标贯法表3-8 粘性土、粉土地基承载力中型动力触探N28234681012fk(kPa)1201501802402903504003. 确定单桩允许承载力确定单桩允许承载力kPaNqkPaNtNBNhqfd1002)(400/(44 . 02）英尺)(252 )100(421kNANANqNNNkPa

39、Nqssccfd其中1Meyerhof法法式中：式中：B B为桩宽度或直径为桩宽度或直径mm，h h为桩进入砂层的深度为桩进入砂层的深度mm2日本法日本法式中：式中：N1N1为桩端处的为桩端处的N N值，值，N2N2为桩尖上为桩尖上10B10B范围内的平范围内的平均均N N值值3国内法国内法 书上书上126129页页利用标贯锤击数确定粘性土稠度及c、值见表3-21至3-24，确定Es见表3-25表3-22 N手与稠度形状的关系N手35IL液性指数11-0.750.75-0.50.5-0.250.25-00稠度形状流动软塑软可塑硬可塑硬塑巩固4. 确定粘性土稠度及确定粘性土稠度及c、Es值值5.

40、 砂土密实度与液化判别1砂土密实度 砂土密实度是确定砂土承载力和判别砂土液化的主要目的表3-28 N63.5与砂土密实度的关系土类N63.5密实度孔隙比e砾砂0.655-8稍密0.65-0.508-10中密0.50-0.4510密实0.45粗砂中砂。时，取土中粘粒百分含量，当）；地下水位埋藏深度（）；标准贯入试验点深度（数基准值，由下表查；液化判别标准贯入锤击数临界值；液化判别标准贯入锤击3P%3: : : : : 31 . 09 . 0 cc00PPmdm dNNPddNNcwscrcwscr地震烈度7度8度9度N0值近震区根本烈度比震中小2度以上61016远震区根本烈度比震中小2度以内81

41、2规范贯入锤击数基准值N02砂土液化第五章第五章 载荷实验载荷实验一、定义一、定义l平板静力载荷实验(PLT: plate load test)，简称载荷实验，在坚持地基土天然形状下，在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性，是模拟建筑物根底任务条件的一种测试方法 。l载荷实验按承压板的外形有平板与螺旋板之分l按用途可分普通载荷和桩载荷l我们主要讲的是浅层平板静力载荷测试 l优点：对地基土不产生扰动，结果最可靠、最优点：对地基土不产生扰动，结果最可靠、最具有代表性，可直接用于工程设计。是确定承具有代表性，可直接用于工程设计。是确定承载力的最主要方法。载力的最主

42、要方法。l缺陷：价钱昂贵、费时缺陷：价钱昂贵、费时二、测试设备与方法二、测试设备与方法一仪器设备一仪器设备承压板承压板要有足够的刚度，面要有足够的刚度，面积普通为积普通为1000-5000cm2 加荷安装加荷安装包括压力源、载荷台包括压力源、载荷台架或反力构架。架或反力构架。加荷方式有重物加荷加荷方式有重物加荷和油压千斤顶反力和油压千斤顶反力加荷加荷沉降观测安装沉降观测安装二实验方法二实验方法载荷测试普通在方形坑中进展载荷测试普通在方形坑中进展安装设备安装设备分级加荷分级加荷加荷原那么：第一级为坑底原有重力，加荷原那么：第一级为坑底原有重力，后每级按：中低紧缩性土后每级按：中低紧缩性土50kP

43、a，高紧，高紧缩性土缩性土25kPa，特软土为，特软土为10kPal观测每级荷载下的沉降l观测时间间隔：加荷开场后，第一个30min内，每10min观测沉降1次；第二个30min内，每15min观测1次；以后每30min进展一次。l稳定的规范：延续4次观测的沉降量，每小时累计不大于0.1mm，对于软粘土最好观测24h以上，对于正常固结粘土要8h，对于老粘土、砂土、砾石等要4h。l尽能够使最终荷载到达地基土的极限承载力，以评价承载力的平安度。终了实验的规范：当下述情况出现时即可停顿实验la) 承压板周围的土体出现裂痕或隆起，沉降的很快；lb)在荷载不变的情况下，沉降速率加速开展或接近一个常数。压

44、力沉降曲线出现明显拐点；lc) 总沉降量超越承压板宽度或直径的1/10。l当需求卸载观测回弹时，每级卸荷量可为加荷量的2倍，历时1h，每隔15min观测一次。荷载完全卸除后，继续观测3h。三、测试数据整理三、测试数据整理1.压力沉降量关系曲线P-s曲线的特征：I段直线段II段曲线段III段直线段1以压力为根据 Ps 曲线上的两个特征点 比例极限P0(临塑荷载Pcr)： P-s曲线上第不断线段的终点对应的荷载，可以作为砂土、超固结粘土、砾石土的承载力。极限承载力PU ： P-s曲线上的第二个拐点对应的荷载2.地基的承载力可用下述方法确定确定地基的允许承载力RR= Pcr R= PU /F，平安系

45、数F=232以相对沉降量为根据对于中、高紧缩性土，地基受压破坏方式为部分剪切破坏或冲剪破坏，P-s曲线无明显拐点。这时用P-s曲线上沉降量s与承压板的宽度B之比为0.02所对应的压力为地基允许承载力。对砂土和新近堆积的粘性土那么采用s/B=0.01-0.015所对应的压力3计算变形模量计算变形模量E0土的变形模量是指土在单轴受力，无侧限情况下土的变形模量是指土在单轴受力，无侧限情况下的应力与应变之比。的应力与应变之比。可由可由P-s曲线的直线变形段，按弹性实际公式求曲线的直线变形段，按弹性实际公式求得，下式适用于同一层位的均匀地基。得，下式适用于同一层位的均匀地基。当承压板位于地表时：当承压板

46、位于地表时：当承压板位于地表以下时：当承压板位于地表以下时： sPBE201sPBIE2101四、测试精度影响要素四、测试精度影响要素1. 承压板的尺寸承压板的尺寸B45cm(5000cm2)时，沉降量随时，沉降量随B的添加而降低的添加而降低B45cm(5000cm2)时，沉降量随时，沉降量随B的添加而添加的添加而添加由于根底宽度普通均超越由于根底宽度普通均超越30cm，所以，所以B不宜太小不宜太小 S(mm)045B(cm)l普通来说，大的比小的好，最好与实践根底面积一样；但太大那么需大的压力，有时难以到达。l所以承压板的面积应适中 1000cm2A5000cm2。2. 沉降稳定时间规范沉降

47、稳定时间规范 每级压力下的沉降稳定规范不同，那么所观测的每级压力下的沉降稳定规范不同，那么所观测的沉降量就不同，那么所得出压力沉降量就不同，那么所得出压力沉降量曲沉降量曲线就不一样，从而得出的变形模量或承载力就线就不一样，从而得出的变形模量或承载力就不同。不同。采用一致的规范，消除这种影响。采用一致的规范，消除这种影响。每施加一级荷载，待沉降速率到达稳定后再加下每施加一级荷载，待沉降速率到达稳定后再加下一级荷载。一级荷载。 (1) s0.1mm/h, s0.2mm/h 很慢很慢(2)快速方法：每级继续快速方法：每级继续2h，然后根据规范方法的，然后根据规范方法的外推，根本原理自学教材外推，根本

48、原理自学教材P140-142。3. 承压板埋深承压板埋深载荷测试的影响深度普通为载荷测试的影响深度普通为1.5-2倍承压板宽度倍承压板宽度或直径；或直径；在影响深度范围内土性应坚持一致，否那么测试在影响深度范围内土性应坚持一致，否那么测试成果就不能反映出土层的真实性质；成果就不能反映出土层的真实性质；假设场地土层多，且都是重要的持力层，应分层假设场地土层多，且都是重要的持力层，应分层做载荷实验；做载荷实验；假设土层较薄，达不到假设土层较薄，达不到2倍承压板的宽度，就应采倍承压板的宽度，就应采用小的承压板或螺旋板载荷实验用小的承压板或螺旋板载荷实验4.地基土的均匀性地基土的均匀性五、测试成果的运

49、用五、测试成果的运用一PLT 可以确定地基的承载力(fk),变形模量(Ea), 沉降量(s)。 fk R= Pcr R= PU /F Ea.S-P ;-B ;- 0.886,0.875 ,;-:120曲线直线段的斜率承压板的宽度土体的泊松比方形圆形承压板的形状系数式中SPSPBE计算地基沉降量(sj) 二确定湿陷性黄土的湿陷起始压力 自学P143-144设计基础宽度压板的沉降量作用下承在与基底压力相同压力式中砂土粘土-b -S: 30b30B 22BbSSBbSSjj六、其它类型的载荷实验一桩载荷实验 桩静载荷实验可以确定桩基的承载力二程度载荷实验单桩程度载荷实验 2.地基土程度载荷实验第六章

50、 旁压实验一、定义旁压测试PMT: pressuremeter test是利用钻孔做的原位横向载荷实验，是工程勘察中的一种常用原位测试技术。l测试原理：经过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压膜将压力传给周围土体，使土体产生变形直至破坏，并经过量测安装测出施加的压力和土体变形之间的关系，然后绘制应力应变关系曲线。根据这种关系对孔周所测土体的承载力、变形性质等进展评价。l优点：可在不同深度上进展测试，所求根本承载力精度高。l缺陷：受成孔质量影响大，在软土中测试精度不高。二、旁压测试的仪器设备二、旁压测试的仪器设备分为两类：预钻式旁压仪自钻式旁压仪预钻式旁压仪由4部分组成1.旁压器2.压

51、力和体积控制箱3.管路系统4.成孔工具等l旁压器是旁压仪中的旁压器是旁压仪中的最重要部件，由圆形最重要部件，由圆形金属骨架和包在其外金属骨架和包在其外的橡皮膜组成。的橡皮膜组成。l分为三个腔分为三个腔l中间为主腔测试腔中间为主腔测试腔l上、下为护腔上、下为护腔1、仪器校正率定率定旁压仪的目的是为了校正弹性膜和管路系统所引起的压力损失或体积损失。分为旁压器弹性膜约束和旁压器综合变形的率定。1)弹性膜约束力的率定弹性膜约束力的率定 方法：旁压器竖立于地方法：旁压器竖立于地面，让弹性膜在自在面，让弹性膜在自在膨胀形状下率定，对膨胀形状下率定，对弹性膜分级加压，稳弹性膜分级加压，稳定后读取测管水位下定

52、后读取测管水位下降值。绘制降值。绘制P-V(S)曲曲线。线。三、测试步骤和本卷须知三、测试步骤和本卷须知在压力作用下，衔接控制箱和旁压器的管路会膨胀，呵斥测在压力作用下，衔接控制箱和旁压器的管路会膨胀，呵斥测管中液体的体积损失，所以要进展综合变形的率定。管中液体的体积损失，所以要进展综合变形的率定。方法：将旁压器放在无缝钢管或有机玻璃管内，使旁压器的方法：将旁压器放在无缝钢管或有机玻璃管内，使旁压器的横向变形遭到约束，分级加压，丈量管路变形与压力的关系。横向变形遭到约束，分级加压，丈量管路变形与压力的关系。求仪器综合变形校正系数求仪器综合变形校正系数2)仪器综合变形的率定仪器综合变形的率定开孔

53、至预定深度以下开孔至预定深度以下35cm处处把旁压器放入孔中把旁压器放入孔中测试测试分级加压，记录测管中的水位下降值分级加压，记录测管中的水位下降值留意加压等级和变形稳定规范留意加压等级和变形稳定规范终止实验终止实验规范为：规范为：a.压力到达仪器的最大额定值压力到达仪器的最大额定值 b.测管水位下降值接近最大允许值测管水位下降值接近最大允许值S35cm本卷须知本卷须知1钻孔终了后，应将旁压器尽快放入孔中的预定钻孔终了后，应将旁压器尽快放入孔中的预定深度；深度；2必需保证旁压器三腔都位于同一土层中，不应必需保证旁压器三腔都位于同一土层中，不应该放置在强度差别较大的土层中；该放置在强度差别较大的

54、土层中；3注水时，测管的水位绝对不可超越最高刻度线；注水时，测管的水位绝对不可超越最高刻度线；4测试时，不得运用杂质水，应运用蒸溜水或冷测试时，不得运用杂质水，应运用蒸溜水或冷开水；开水；5不能恣意将旁压器裸露放置；不能恣意将旁压器裸露放置；6将快速接头取下后，应立刻套上维护套罩，严将快速接头取下后，应立刻套上维护套罩，严防泥沙进入管道中，使仪器损坏；防泥沙进入管道中，使仪器损坏；7不得恣意装配调压阀，以防其精度降低；不得恣意装配调压阀，以防其精度降低；8假设旁压仪长时间不用，应排尽水箱、管路系假设旁压仪长时间不用，应排尽水箱、管路系统和旁压器的水统和旁压器的水四、数据处置四、数据处置绘制弹性

55、膜约束曲线和仪器综合变形曲线绘制弹性膜约束曲线和仪器综合变形曲线数据校正数据校正把测试数据把测试数据Pm, Sm校正为校正为P, S(kPa) -P (kPa);-P (kPa);-P (kPa);-P : 23)-(5 ) 1 iwm的弹性膜约束力管水位下降值对应弹性膜约束曲线上与测静水压力压力表读数校正后的压力式中iwmPPPPP(kPa)S(cm)Pm(kPa)Pt=Pm+PwPiPSm(3min) Si=(Pm+Pw)S000.0Pw13850.20.026080.0761.724506344194.10.1263.974100.113.57.56.7.0.0

56、.226.6.774.例如：(cm/kPa)- ; )(-S (cm);-S : 26)-(5 )(S )2 m仪器综合变形校正系数实测测管水位下降值值校正后的测管水位下降式中cmPPSwmmP(kPa)S(cm)Pm(kPa)Pt=Pm+PwPiPSm(3min) Si=(Pm+Pw)S000.0Pw13850.20.026080.0761.724506344194.10.1263.974100.113.57.56.7.0.0.226.6.774.例如：绘制旁压测试曲线如图绘制旁压测试曲线如图5-23曲线可以分为三部分：曲线可以分为三部分：1)第一曲线段第一曲线段2

57、)直线段直线段 3)尾段曲线段尾段曲线段两个特征点：两个特征点：PL，Pf P0静止土压力静止土压力五、测试的影响要素五、测试的影响要素 1、成孔质量这对于预钻式旁压实验来说是非常重、成孔质量这对于预钻式旁压实验来说是非常重要要软土的扰动对测试结果的影响很大，必需根据土类软土的扰动对测试结果的影响很大，必需根据土类选择不同的钻孔方法选择不同的钻孔方法成孔应该是垂直，且其直径与旁压器吻合的好。成孔应该是垂直，且其直径与旁压器吻合的好。l加压方式加压方式分为加压速率与加压等级两个方面分为加压速率与加压等级两个方面l加压等级普通按预估土的临塑压力或极限压力加压等级普通按预估土的临塑压力或极限压力而定

58、，为它们的而定，为它们的1/81/12l加荷速率反映了不同的实验条件，如排水或不加荷速率反映了不同的实验条件，如排水或不排水排水l快速法：快速法：1、2、3minl慢速法：慢速法：5、10min l不同的加压速率对临塑荷载影响不大，而对于不同的加压速率对临塑荷载影响不大，而对于极限荷载影响比较大。极限荷载影响比较大。旁压器的有效长旁压器的有效长(l)、径、径(D)比是设计旁压器的关键比是设计旁压器的关键参数。参数。当单腔式有效长径比为当单腔式有效长径比为10时，与三腔式旁压器所时，与三腔式旁压器所获得变形模量的结果没有明显的差别，但单腔式获得变形模量的结果没有明显的差别，但单腔式的临塑压力和极

59、限压力那么偏小。的临塑压力和极限压力那么偏小。土体变形近似为圆柱形 104Dl3.旁压器构造和规格旁压器构造和规格在均质土层中测试，在均质土层中测试，Pf自地表向下逐渐增大，当超越自地表向下逐渐增大，当超越一定深度后，才趋近一个常数值，这个土层外表一定一定深度后，才趋近一个常数值，这个土层外表一定深度就称为临界深度。深度就称为临界深度。砂土中表现明显，临界深度随砂土密实度的添加而添砂土中表现明显，临界深度随砂土密实度的添加而添加，普通为加，普通为13m。在临界深度内，由于地面是临空面，土体可以产生较在临界深度内，由于地面是临空面，土体可以产生较明显的垂向变形，而在临界深度以下，因上覆土层压明显

60、的垂向变形，而在临界深度以下，因上覆土层压力加大，限制了垂向变形，根本上只需径向变形。力加大，限制了垂向变形，根本上只需径向变形。4.旁压测试临界深度的影响旁压测试临界深度的影响1、确定地基土的承载力2、确定单桩的轴向承载力旁压器周围的土体受的作用为剪切为主，与桩的作用机理相近六、旁压实验的运用六、旁压实验的运用红粘土、软土硬土、一般土 3)-2(F )2 ) 100FPPfPPfLkfk203)1978(LfLdPqPqBaguelin桩侧容许摩阻力桩端容许承载力3、确定地基土层旁压模量、确定地基土层旁压模量地基土层旁压模量是反映土层中应力和体积变地基土层旁压模量是反映土层中应力和体积变形可