工程地质测试与试验

1、第八章 工程地质测试(csh)与试验共四十二页一、原位测试特点免除取样麻烦(m fan)；试样尺寸较大；保持天然状态，综合反映客观；试验成果可靠；试验周期长；试验设备较笨重，操作复杂。 原位测试(csh)共四十二页方法适用性成果应用载荷试验适于各种类型土确定承载力、变形模量旁压试验不适于碎石类土确定承载力、变形模量十字板剪切适于饱和粘性土求抗剪强度、灵敏度静力触探不适于碎石类土测剖面、定名、分层动力触探适于砂及碎石类土确定承载力、判液化、土体原位测试方法原位测试(csh)共四十二页1、原理模拟建筑物基础的工作状态，保持(boch)土体天然结构，逐级加荷，观测变形特性。2、设备承压板；加荷装置；

2、观测装置。原位测试(csh)二、载荷试验承压板面积：50 x50cm2 ；厚度：4050mm加荷：油压千斤顶、锚式或斜撑反力装置观测装置：百分表共四十二页3、试验要点成坑、准备、安装(nzhung)、加荷、观测、终止、卸荷原位测试(csh)4、成果应用 PS曲线、曲线特征值确定承载力、变形模量共四十二页3、 试验要点：成坑-试坑达板宽三倍，承载板位于基底标高处。准备-预留30cm以保持天然状态，降低地下水位，铺2cm砂垫层放承载板。安装-压板均匀(jnyn)接触坑底，安装加荷与观测装置。锚原位测试(csh)加荷-分级加荷。第一级计入设备重，接近卸除土重，其后为1/8极限荷载。共四十二页终止(z

3、hngzh)-a.尽可能最终荷载(hzi)达地基极限承载力；b.出现以下情况可终止：压板周边土隆起；荷载不变，沉降加速，曲线出拐点；总沉降量0.08b；某级荷载下，24h沉降不稳；c.达不到极限荷载，最大压力达预期压力2倍。 观测- 间隔时间：10、10、10、15、15、30min、稳定标准：连续四次沉降量，0.1mm/h。顶原位测试 卸荷-卸荷量可取每级加荷量的两倍，历时1h，隔15min观测一次，卸载完毕继续观测3h。共四十二页4、成果(chnggu)应用成果(chnggu)整理,主要成果为PS曲线,曲线特征值第一拐点pa为比例界限或临塑荷载；第二拐点pb为极限界限值（临界荷载）。原位测

4、试PaPbPS表达土体变形三阶段，即：压密、塑性变形、整体剪切破坏。共四十二页成果(chnggu)应用-a.确定(qudng)地基承载力基值f0 = pa 若pb 1.5 pa ，取f0=1/2 pb； pa 、pb无法确定，则取s/b=0.02(0.010.015)对应的p值为f0值。高压缩性土取高值。原位测试PaPbPS共四十二页E 0 =BI(1-2)p/sB：板宽；I：压板深度系数；：压板形状修正系数；：土的泊松比；p、s：PS曲线直线段上任一点的压力、沉降(chnjing)值。 d ：压板直径 E 0 =I0*(1-2)p/s*d土的变形模量指土在单轴受力、无侧限情况下似弹性阶段(j

5、idun)的应力应变之比，由PS曲线直线段，按弹性理论求： b.计算变形模量原位测试 -工程地质手册共四十二页5、影响因素分析承压板尺寸-判稳标准-相对稳定；压板埋深-同基底(j d)埋深，浅？土体均匀性-影响深度1.52.0倍，非均?承压板与实际基础尺寸的差异对沉降的影响承压板宽度与沉降量关系原位测试(csh)共四十二页三、静力触探原理-用静力将探头压入土中，因土层结构不同(b tn)，探头贯入阻力各异。由此了解地层情况。优点：具有勘探与测试双功用；精度高、快速、连续(linx)、高效、多用；技术比较先进。缺点：应用受限制，碎石类土不可用；不能直接观察地层。 1、原理特点原位测试共四十二页2

6、、设备(shbi)及操作要点设备：主机与反压装置(zhungzh)、测量记录装置(zhungzh)、探头。试验步骤：探头率定；入场就位；调试仪器；贯入、测记（垂直贯入，控制速率12cm/s）。注意事项：避开地下设施；保持探杆铅直，初贯入时不可有侧推；在已有孔旁距离大于孔径2025倍，以防土层扰动。原位测试停止贯入的情况：主机负荷达到额定荷载的120%；贯入时探杆出现明显弯曲；探头负荷达到额定荷载；反力装置失效。共四十二页3、资料(zlio)整理计算-采用电阻(dinz)应变仪时，据应变量按率定曲线换算，即：触探成果图-以深度为纵坐标绘 qc H, fs H, ps H, FRH, UH的变化曲

7、线。 比贯入阻力：锥尖阻力：侧摩阻力：摩阻比：孔压：原位测试共四十二页 曲线(qxin)修正A,深度(shnd)修正-B,幅度修正按归零点与记录纸零线位置，反号调整。以孔口为深度零点对记录曲线深度按上式修正，曲线长度不足，按其发展趋势补入。式中：D：实际贯入深度；l：杆长；n：杆数；h：自锥底全断面起算探头长度；l：未入土杆长。计算式为：原位测试共四十二页4.1 划分土层(t cn)、土类判别：b.力学(l xu)分层：据曲线形状、参数值、结合分类标准进行分层定名；用临界深度概念确定分层界面 土类判别-a.由曲线求参数均值： 不计超前、滞后段和特殊值； 分层-以锥尖阻力qc为主，结合fs (F

8、R)或U值予以分类（曲线形状、参数值分类标准）。 4、成果应用原位测试共四十二页特点(tdin)：方法简洁、经济、周期短b.求地基(dj)土承载力基本值：a.土的抗剪强度参数：式中：-摩擦角；qc-锥尖阻力；400 qc 8200(kPa)式中：、-土类修正系数，查表。式中：c-粘聚力；fs-侧摩阻力；a、b-系数，与土类有关。4.2 求土层工程性质指标：原位测试共四十二页a.确定(qudng)单桩承载力：b .确定(qudng)桩端持力层：静探与沉桩机理相似由静力触探曲线可找出锥尖阻力较高的层位；根据阻值大小和桩基设计要求，可确定桩端持力层；进一步可确定桩长及桩截面尺寸、单桩数量等。4.3

9、、在桩基勘查中的应用：原位测试共四十二页5、影响因素(yn s)分析：探头探杆规格(gug)：锥头底面积增大，qc、fs会减小；筒长增， qc增， fs减；筒、杆小于锥底径，阻力值减小贯入速率：贯入阻力随贯入速率而有所不同。2cm/s时影响较小。孔压探头饱和：严格饱和才能测试准确，若空气未排尽会影响准确性。原位测试共四十二页5、影响(yngxing)因素分析：温度：电阻应变片受温度影响产生电阻率变化(binhu)，影响测试。探头应保温，防晒防冻。其他：探杆倾斜弯曲；地层软硬变化大，孤石、砖瓦等；深层触探，当地层较硬时，出现地层“缺失”-测试深度大于实际深度；仪器精度和操作水平的影响。长时间通电

10、；地温差异；探头贯入的摩擦热；传感器变形的应力热；原位测试共四十二页 1、原理-应用一定的锤击动能，将探头打入土(r t)中，根据入土(r t)深度对应的锤击数判定土的性质。特点(tdin)-设备简单、易学易用、适应性广，可连续测试，标贯可观察土样。类型-轻型-N10 重型-N63.5 超重型-N120 标准贯入-N四、动力触探原位测试共四十二页类型锤重（）落距（）触探指标圆锥动探轻型1050贯入30锤击数10重型63.576贯入10锤击数63.5超重型120100贯入10锤击数120标准贯入63.576贯入30锤击数原位测试(csh)常用动力触探类型(lixng)及规格共四十二页设备导向(d

11、o xin)杆、提引器、穿心锤、锤垫、探杆、探头测试程序-轻型-落距0.5m，记录每打入0.30m所需的锤击(chu j)数；贯入深度4m；遇硬层，击数超过100击，停止试验。重型-落距0.76m，记录每打入0.10m 所需的锤击数；杆正、匀速（1530击/min）、连续打入；砂砾类土贯入深度1215m；当贯入0.10m 击数连续三次超过50击，停止或改超重型。超重型-落距1.00m,记录每打入0.10m 所需的锤击数；贯入深度30；土层-N63.520；卵石-N1208原位测试共四十二页主要为土层及测试机理、设备与试验方法(fngf)两方面的影响有效锤击能：能量消耗于锤与垫碰撞(pn zhu

12、n)、杆变形、孔壁摩擦等，此外才是克服土体阻力的锤击能。动探方法非标准，成果无法对比。设备的贯入能力及适用性： 轻-较适于软土；超重-砾石层动贯入阻力：有效锤击能：贯入度：阵击贯入深度5、影响因素原位测试共四十二页钻进方法(fngf)（参见标贯）土层(t cn)埋深：上覆土压力、侧压力增大，贯入阻力增，动探击数增杆偏斜的影响：增加侧壁摩阻，减有效锤击能，对击数有影响。探杆长度影响：依规范进行校正。 最佳贯入深度下限：轻：610m；重：1425m；超重：40m；规范规定：偏斜度2%，保持速率：1530击/min。5、影响因素（续)原位测试共四十二页小结：原位测试主要特点试样较大、免取样； 保持天

13、然状态、综合反映客观；试验成果可靠；设备、技术要求高。载荷试验成果应用确定地基承载力基值、计算(j sun)变形模量动探试验的特点、原理及适用范围标贯试验的注意事项不适宜用于碎石类土；不能连续贯入，每0.45m需提升，钻至预定深度，再贯入。共四十二页思考题：原位测试方法的主要特点是什么？载荷试验成果？PS曲线对应的地基变形三阶段(jidun)和特征值意义为何？共四十二页贯入器靴贯入器身贯入器头探杆接头排水孔标准(biozhn)贯入器结构1-穿心锤2-锤垫3-触探杆4-贯入器头5-出水孔6-贯入器身7-贯入器靴共四十二页共四十二页动力触探直方图及土层划分共四十二页静力触探试验(shyn)共四十二

14、页-划分地层剖面静力触探应用共四十二页静力触探应用-划分土类共四十二页-钻孔与静力触探孔联合剖面图静力触探应用共四十二页习题1 某建筑(jinzh)场地土层为稍密砂层，用方形板面积0.5m2进行载荷板试验，压力和相应沉降见表，试求土层承载力特征值和变形模量（土泊松比=0.33）。压力p(kPa)2550100125150175200225250275沉降s(mm)0.881.763.534.415.306.137.258.0010.5415.80共四十二页题 解(1)根据压力和沉降量绘制p-s曲线。由曲线判断其比例界限对应的荷载为200kPa,但最大加载量为275kPa，未到极限荷载，该土层承载力特征值fak275/2=137.5kPa.(2) 土层的变形(bin xng)模量 E0=I0(1-2） pd/s E0 土变形模量；p p-s曲线线性段压力； s 与p对应的沉降； d承压板边长或直径； I0承压板形状系数，方形I0= 0.886。 共四十二页内容摘要第八章 工程地质测试与试验。PS曲线、曲线特征值。安装-压板均匀接触坑底，安装加荷与观测装置。加荷-分级加荷。c.达不到极限荷载，最大压力达预期压力2倍。E 0 =BI(