岩土工程勘察之原位测试课件PPT（29页）

1、第 四 章原位测试岩土工程勘察原位测试（In-Situ Testing ）：在岩土体原有的位置上，在保持岩土的天然结构、天然含水量以及天然应力状态条件下测定岩土性质称为原位测试。岩土体原位测试：一般指的是在工程地质勘察现场，在不扰动或基本不扰动土层的情况下对土层进行测试，以获得所测土层的物理力学性质指标及划分土层一种土工勘察技术。 概 念根据不同测试方法（包括CPT、DPT、PLT、VST、SPT 等）其应用可归纳为：土层土类划分；求天然地基承载力；测定土的物理力学性质指标；在桩基勘察中的应用；评价砂土和粉土的地震液化；求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等；检验压实填土的质量及强夯效果

2、；进行浅基础的沉降计算； 原位试验的应用4.1 载荷试验4一、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，它是测定地基土的压力与变形特性的一种原味测试方法。 测试所反映的是承压板下1.5-2.0倍承压板直径或宽度范围内，地基土强度、变形的综合症状。 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： 1. 浅层平板载荷试验，适用于浅层地基土；（本节） 2. 深层平板载荷试验，适用于埋深大于3m和地下水位以上的地基土；按深度：浅层 深层按承压板形状：圆形

3、 方形 螺旋形按载荷性质：静力和动力 3.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。三、载荷试验的目的 荷载试验可用于以下目的：（1）根据荷载沉降关系线（p-s曲线），确定地基土的承载力；p-s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。（2）计算土的变形模量（排水或不排水的）；（3）估算地基土的不排水抗剪强度及极限填土高度；（4）确定地基土的基床反力系数。（5）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，直至达到地基破坏标准，由此可得到荷载（p）沉

4、降（s）曲线（即ps曲线）。典型的平板载荷试验ps曲线可划分为三个阶段： 四、试验的基本原理 0P/kPaS/mmPS曲线PcrPu1、直线变性阶段 P Pcr2、剪切变形阶段 PcrP Pu3、破坏阶段 Pu P （1）直线变形阶段：ps曲线为直线段（线性关系），对应于此段的最大压力p0，称为比例界限压力（也称为临塑压力），土体以压缩变形为主。 （2）剪切变形阶段：当压力超过p0，但小于极限压力pu时，压缩变形所占比例逐渐减少，而剪切变形逐渐增加，ps线由直线变为曲线，曲线斜率逐渐增大。（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。用力学原

5、理进行解释（图2-2）：（土力学） 图2-2 变形曲线三阶段及相应地基破坏情况 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。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。此阶段土体的变形主要由压缩变形和土粒剪切变形共同引起。可以用弹塑性理论进行分析。 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或超过土体的抗剪强度。 平板静力载荷试验(PLT: pl

6、ate load test)，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 。五、试验设备平板载荷试验的常用设备包括四部分： （1）承压板 （2）加荷系统 （3）反力系统 （4）量测系统（1）承压板 承压板的功能类似于建筑物的基础，所施加的荷载通过承压板传递给地基土。（2）加荷系统 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）。 千斤顶加载方

7、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、加载油泵、压力传感器、百分表等。（3）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。当在岩体内进行荷载试验时，可以利用周围稳定的岩体提供所需要的反力。（4）观测系统 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（位移传感器、百分表）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示意图 千斤顶荷载板1542713桁架 试验反力装置 19六、试验要点1

8、.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，保持其原状结构和天然湿度，在承压板下铺设不超过20mm的砂垫层并找平。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，承压板面积不应小于0.25m2，当在软土和粒径大的填土上进行试验时，承压板尺寸不应小于0.5m2.3.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：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。加荷等级的划分为1012级，不应小于8级，最大加载量不应小于地基承载量设计值的

9、2倍。沉降观测慢速法：每加一级荷载间隔5、5、10、10、15、15min测读一次沉降，以后间隔30min测读一次，连续2h，且每小时沉降量不大于0.1mm时可施加下一级荷载。快速法：每加一级荷载间隔15min测读一次沉降，每级荷载维持2h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，测读与沉降相应的所施加的荷载，直到试验达到破坏状态。 （4）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，可认为地基已达破坏阶段，可终止试验：a在荷载不变条件下，24小时沉降速率几乎不变或加速发展（不能达到稳定状态）；b 板周围出现隆起或破坏性裂缝；c相对沉降量s/b（承压板直径或

10、边长）超过0.060.08。六、试验要点地基土载荷试验要点（8条）单桩竖向抗压荷载试验要点（5条）平板载荷试验 成果运用确定地基土的容许承载力确定地基土变形模量估算地基土的不排水强度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 七、试验成果应用确定地基土的容许承载力（1）强度控制法比例极限P0(临塑荷载Pcr)， 适用于砂土、超固结粘土、砾石土、碎石土的承载力。（2）以相对沉降量为依据取s/b=0.02，即p0.02（3）极限荷载法PU P-s曲线上的第二个拐点对应的荷载（4）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为极限荷载Pu (5) 地基承载力特征值的确定确定地基土变形模量 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，多年来应用广泛。但是，在应用时，应对本方法的下述局限性给予充分的关注：（1）平板载荷试验的影响深度范围不超过两倍承压板宽度（或直径），故只能了解地表浅层地基土的特性。（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区的开展，更易造成地基的破坏，使预估的承载力偏低。（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，也会降低承载力。（4）试验时的