岩土工程勘察-第七章-岩土工程原位试验

1、 岩岩 土土 工工 程程 勘勘 察察原位测试原位测试 在岩土体所处的位置，基本保持岩土原来的结构、湿度和应力状态，对岩土体进行的测试。 优点：l 可以测定难以取得不扰动土样的土，如饱和砂土、粉土、流塑状态的淤泥或淤泥质土的工程力学性质。l 可以避免取样过程中应力释放的不良影响。l 原位测试的土体影响范围远比室内试验大，因此具有较强的代表性。l 可以节省时间，缩短岩土工程勘察周期。7.1 静力载荷试验静力载荷试验 载荷试验( loading test)起源于20世纪30年代的美、苏等国，是一种模拟实体基础受荷的原位试验。浅层平板载荷试验适用于浅层地基土深层平板载荷试验适用于埋深等于或大于 3m

2、和地下水位以上的地基土螺旋板载荷试验适用于深层地基土或地下水位以下的地基土（1）试验目的l 确定地基土的承载力，包括地基的临塑荷载和极 限荷载；l 推算试验荷载影响深度范围内地基土的平均变形 模量；l 估算地基土的不排水抗剪强度；l 确定地基土基床反力系数。（2）试验原理静载荷试验装置静载荷试验装置桁架地锚千斤顶位移计（3）试验设备常用的静载试验设备常用的静载试验设备（4）载荷试验技术要求2、试坑宽度 浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的三倍；深层平板载荷试验的试井直径应等于承压板直径；当试井直径大于承压板直径时，紧靠承压板周围土的高度不应小于承压板直径； 1、试验数量

3、载荷试验应布置在有代表性的地点，每个场地不宜少于 3 个，当场地内岩土体不均时，应适当增加。浅层平板载荷试验应布置在基础底面标高处。3、岩土扰动 避免扰动，保持其天然状态，承压板下铺设不超过20mm 的砂垫层找平，对于软塑、流塑粘性土和饱和松砂，承压板周围采用200-300mm原土保护，尽快安装试验设备；螺旋板头人土时，应按每转一圈下人一个螺距进行操作，减少对土的扰动；4、承压板 宜采用圆形刚性承压板，根据土的软硬或岩体裂隙密度选用合适的尺寸；土的浅层平板载荷试验承压板面积不应小于 0.25，对软土和粒径较大的填土不应小于 0.5 ； 土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用 0.5 ；岩石载荷试

4、验承压板的面积不宜小于0.07。5、加荷方式 采用分级维持荷载沉降相对稳定法(慢速法)；有地区经验时，可采用分级加荷沉降非稳定法( 快速法 ) 或等沉降速率法；加荷等级宜取1012 级，并不应少于 8 级，荷载量测精度不应低于最大荷载的1%。6、精度要求 百分表或位移计精度不应低于0.01mm；7、测读 对于慢速法，当试验对象为土体时，每级加载后，间隔 5、5、10、10、15、15min各测读一次沉降，以后间隔30min 测读一次沉降，当连读两小时每小时沉降量小于等于0.1mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载；当试验对象是岩体时，间隔 1、2、2、5min 测读一次沉降，以后每

5、隔10min 测读一次，当连续三次读数差小于等于 0.01mm 时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载。 8、终止试验 出现下列情况之一：l 承压板周围的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展。l 本级荷载的沉降量大于前一级荷载下沉降量的 5倍，荷载一沉降曲线出现明显陡降。l 某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准。l 总沉降量与承压板的直径或宽度之比超过0.06。（5）试验成果及应用l 确定地基承载力确定地基承载力 对于硬塑一坚硬的黏性土、粉土、砂土、碎石土等地基土层，p-s 曲线具有较明显的直线段，取直线结束点对应的比例界限荷载作为地基的承载力特征值。 拐

6、点法拐点法 对于饱和软黏土地基，曲线多呈缓变形可采用下面两曲线确定地基承载力。lglgps曲线spp曲线lglgps曲线spp曲线lglgps曲线spp曲线 相对沉降法相对沉降法 我国建筑地基基础设计规范中规定，当承压板面积为0.250.5 时对于低压缩性土和砂性土在 p-s 曲线上取 s/b = 0.010.015 所对应的荷载作为地基承载力特征值，对于中、高压缩性的土取 s/b = 0.02 所对应的荷载作为地基承载力特征值，但其值不应大于最大加载量的一半。 极限荷载法极限荷载法 我国建筑地基基础设计规范中规定，当极限荷载小于对应比例界限荷载的2倍时，取极限荷载的一半作为地基的承载力特征值

7、。极限荷载确定极限荷载确定 当载荷试验的曲线已加载到破坏阶段，如出现明 显的陡降段（某一级荷载下的沉降为前一级荷载下沉降量的5倍），则取破坏荷载的前一级荷载作为 极限荷载。 采用 p-s 曲线、lgp-lgs曲线、或 曲线的第二拐点所对应的荷载作为极限荷载。 当载荷试验没有做到破坏阶段时， 则可用外插作图法确定spp45l 确定变形模量确定变形模量 地基土的变形模量应根据 p-s 曲线的初始直线段斜率进行计算得到。浅层平板载荷试验的变形模量计算公式为：20(1)4dpEs20(1)pEbs 圆形承压板方形承压板MpammkPa深层平板载荷试验的变形模量计算公式为：0pEds-与试验深度和土类别

8、有关的系数l 确定基床反力系数确定基床反力系数 基准基床系数可根据承压板边长 30cm 的平板载荷试验的曲线的初始直线段的荷载与其相应沉降量之比来确定，即：vpKsl 确定不排水抗剪强度确定不排水抗剪强度 饱和软黏土的不排水抗剪强度可用快速法载荷试验的极限压力按下式估算：uucppCNpu快速静载荷试验得到的极限压力；p承压板周边外的超载或土的自重压力；Nc承压系数。对于方形或圆形承压板，当周边无超载 时Nc= 6.15，当承压板埋深大于或等于四倍板径或边长时， Nc= 9.25 ；当承压板埋深小于四倍板径或边长时， 由内插法确定。7.2 静力触探试验静力触探试验 静力触探自1917年瑞典正式

9、使用以来，迄今已有余年历史。目前，该项测试技术在很多国家都被列入国家技术规范中，并在世界范围内得到了广泛的应用。静力触探试验主要适合于黏性土、粉土和中等密实度以下的砂土等土质情况。由于目前尚无法提供足够大的稳固压入反力，对于含较多碎石、砾石的土和很密实的砂土一般不适合采用。此外总的测试深度不能超过80m。优点： 连续、快速、准确，可以在现场直接得到各土层的贯入阻力指标，从而能够了解土层在原始状态下的有关物理力学参数。（1）试验目的l 划分土层；l 评价地基土的承载力；l 估算地基土层的物理力学参数；l 选择桩基持力层、估算单桩承载力，判定沉桩的 可能性；l 判定场地土层的液化势。（2）试验原理

10、 通过一定的机械装置，用准静力将标准规格的金属探头垂直均匀地压入土层中，同时利用传感器或机械量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力，并根据测得的阻力情况来分析判断土层的物理力学性质。（3）试验设备静力触探试验系统组成： 探头； 贯入装置； 量测系统。静力触探探头规格岩土工程勘察规范sPpS定义：比贯入阻力Ps反映锥尖阻力和侧壁摩擦力的综合效应（4）载荷试验技术要求2、试坑宽度 浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的三倍；深层平板载荷试验的试井直径应等于承压板直径；当试井直径大于承压板直径时，紧靠承压板周围土的高度不应小于承压板直径； 1、试验数量 载荷试验应布置在有代表性的地点

11、，每个场地不宜少于 3 个，当场地内岩土体不均时，应适当增加。浅层平板载荷试验应布置在基础底面标高处。3、岩土扰动 避免扰动，保持其天然状态，承压板下铺设不超过20mm 的砂垫层找平，对于软塑、流塑粘性土和饱和松砂，承压板周围采用200-300mm原土保护，尽快安装试验设备；螺旋板头人土时，应按每转一圈下人一个螺距进行操作，减少对土的扰动；4、承压板 宜采用圆形刚性承压板，根据土的软硬或岩体裂隙密度选用合适的尺寸；土的浅层平板载荷试验承压板面积不应小于 0.25，对软土和粒径较大的填土不应小于 0.5 ； 土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用 0.5 ；岩石载荷试验承压板的面积不宜小于0.07

12、。5、加荷方式 采用分级维持荷载沉降相对稳定法(慢速法)；有地区经验时，可采用分级加荷沉降非稳定法( 快速法 ) 或等沉降速率法；加荷等级宜取1012 级，并不应少于 8 级，荷载量测精度不应低于最大荷载的1%。6、精度要求 百分表或位移计精度不应低于0.01mm；7、测读 对于慢速法，当试验对象为土体时，每级加载后，间隔 5、5、10、10、15、15min各测读一次沉降，以后间隔30min 测读一次沉降，当连读两小时每小时沉降量小于等于0.1mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载；当试验对象是岩体时，间隔 1、2、2、5min 测读一次沉降，以后每隔10min 测读一次，当连续

13、三次读数差小于等于 0.01mm 时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载。 8、终止试验 出现下列情况之一：l 承压板周围的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展。l 本级荷载的沉降量大于前一级荷载下沉降量的 5倍，荷载一沉降曲线出现明显陡降。l 某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准。l 总沉降量与承压板的直径或宽度之比超过0.06。（5）试验成果及应用l 确定地基承载力确定地基承载力 对于硬塑一坚硬的黏性土、粉土、砂土、碎石土等地基土层，p-s 曲线具有较明显的直线段，取直线结束点对应的比例界限荷载作为地基的承载力特征值。 拐点法拐点法 对于饱和软黏土地基

14、，曲线多呈缓变形可采用下面两曲线确定地基承载力。lglgps曲线spp曲线lglgps曲线spp曲线lglgps曲线spp曲线 相对沉降法相对沉降法 我国建筑地基基础设计规范中规定，当承压板面积为0.250.5 时对于低压缩性土和砂性土在 p-s 曲线上取 s/b = 0.010.015 所对应的荷载作为地基承载力特征值，对于中、高压缩性的土取 s/b = 0.02 所对应的荷载作为地基承载力特征值，但其值不应大于最大加载量的一半。 极限荷载法极限荷载法 我国建筑地基基础设计规范中规定，当极限荷载小于对应比例界限荷载的2倍时，取极限荷载的一半作为地基的承载力特征值。极限荷载确定极限荷载确定 当

15、载荷试验的曲线已加载到破坏阶段，如出现明 显的陡降段（某一级荷载下的沉降为前一级荷载下沉降量的5倍），则取破坏荷载的前一级荷载作为 极限荷载。 采用 p-s 曲线、lgp-lgs曲线、或 曲线的第二拐点所对应的荷载作为极限荷载。 当载荷试验没有做到破坏阶段时， 则可用外插作图法确定spp45l 确定变形模量确定变形模量 地基土的变形模量应根据 p-s 曲线的初始直线段斜率进行计算得到。浅层平板载荷试验的变形模量计算公式为：20(1)4dpEs20(1)pEbs 圆形承压板方形承压板MpammkPa深层平板载荷试验的变形模量计算公式为：0pEds-与试验深度和土类别有关的系数l 确定基床反力系数确定基床反力系数 基准基床系数可根