扁铲侧胀试验课件

1、第9章 扁铲侧胀试验1. 概述2. 基本原理3. 试验的仪器和设备4. 试验方法与技术要求5. 成果整理及应用6. 工程实例目 录扁铲侧胀试验(Dilatometer Test,简称DMT)最早是1980年由意大利人Silvano Marchetti发明的一种原位测试的方法。扁铲侧胀试验是利用静力或锤击动力将一扁平铲形测头贯入土中，达到预定深度后，利用气压使扁铲测头上的钢膜片向外膨胀，分别测得膜片中心向外膨胀不同距离(分别为0.05mm和1.10mm这两个特定值)时的气压值，根据测得的压力与变形之间的关系，获得地基土参数的一种现场试验。1. 概述扁铲测头其实是一个不锈钢钢板，在钢板的一侧安装了

2、一片平坦的圆形钢膜，扁铲测头通过一条气电管路连接着在地表的侧控箱，气电管路穿过贯入设备的探杆到达测头，连续地传输气压和电信号。测控箱通过气压管和一个气源相连接，以提供气压使膜片膨胀，测控箱由一个压力调控器，压力计，信号发生器和排气阀组成。试验由贯入扁铲测头开始，在贯入至某一深度后暂停，通过测控箱操作使膜片充气膨胀，在充气鼓胀过程中，得到如下两个读数: (1) A读数，膜片距离基座0.05mm时的气压值; (2) B读数，膜片距离基座1.10mm时的气压值。 另外，在到达B点之后，通过测控箱上的气压调控器释放气压，使膜片缓慢回缩到距离基座0.05mm时，可读取C读数。 2. 基本原理 考虑到膜片

3、本身的刚度，根据试验前后得到的标定值A、B来对它们进行修正，以计算p0、p1、p2 ( p0为膜片在基座时土体所受的压力;p1为膜片距离基座1.10mm时土体所受的压力，p2为膜片回缩到A点(距离基座0.05mm)时土体所受的压力) 然后由p0、p1、p2值可获得4个扁铲试验中间参数:材料指数ID、水平应力指数KD、孔隙水压力指数UD和扁铲模量ED。 这些参数经过经验公式计算，可以得到一些土性参数，如静止侧压力系数K0、超固结比OCR、不排水抗剪强度cu侧限压缩模量M和砂土内摩擦角等。扁铲测头测控箱气压源贯入设备3. 试验的仪器和设备扁铲探头 1） 扁铲测头和弹性钢膜 扁铲测头的外观尺寸为95

4、mm宽,15mm厚扁铲测头具有锲形底端，用以贯穿土层，锲形底端的顶角介于24-32. 测头下端逐渐变薄的区段长50mm. 圆形钢薄膜直径为60mm，正常厚度为0.2mm(在可能剪坏测头的土层中，常使用0.25厚的钢膜)，薄膜固定在扁铲测头一个侧面上。 2）测头工作原理 扁铲的工作原理就如一个电开关，绝缘垫将导体基座与扁铲(钢)体和钢膜隔离，导体圆盘与测控箱电源的正极相连，而膜片通过地面接触与测控箱的负极相连。在自然状态下，彼此之间被绝缘体分开，而当膜片受土压力作用而向内收缩与导体基座接触时，或是受气压作用使膜向外鼓胀，钢柱在弹簧作用下与导体基座接触时，则正负极接通，蜂鸣声响起;当膜片处于中间位

5、置时，正负极不能相通，因此不会有蜂鸣声。在进行DMT试验时，当扁铲贯入土层，膜片受土压力的作用向里收缩，膜片与导体基座接触，蜂鸣声响起。当到达试验位置，操作入员开始向内充气，在一段时间内，膜片仍保持与基座接触(蜂鸣声不断)。当内部压力达到与外部压力平衡时，膜片开始向外移动并与基座脱离(蜂鸣声停止)，蜂鸣声停止，提醒操作者读取A读数。继续向内充气加压，膜片继续向外移动，膜片中心向外移动达到1.10mm时，钢柱在弹簧作用下与导体基座底部接触时,则正负极接通，蜂鸣声再次响起，提醒操作者记录B读数。 测控箱, 一般包括两个压力计(也有采用一个压力计)、与压力源的连接口、与气电管路的连接口、接地电缆接口

6、、检流计和蜂鸣器(由扁铲测头电路的闭合决定是否发出响声，这样，蜂鸣器可以有效地提示电路的闭合与否，促使操作者可以确定A, B, C读数的时机)，另外还有排气阀，统能够顺利排泄气体。测控箱扁铲侧胀试验用高压钢瓶的高压气作为气压源，气体必须是干燥的空气或氮气。一只充气15MPa的10L气瓶，在中密度土中做25 m长管路的试验，一般可进行约1000个测点，约200m。耗气量随土质密度和管路增长而增加，因此，在试验前，应先检查气量是否充足，以免在试验中途更换气源。气压源贯入设备是将扁铲测头贯入预定土层的机具.通常采用的有静力触探机具和液压钻机机具等。在一般土层中，通常采用静力触探机具，而在较坚硬的粘性

7、土或较密实的砂土层，可以采用标贯机具来替代。锤击法会影响试验精度，CPT设备较为理想，应优先选用。试验中的贯入阻力是很有用的数值，可用以确定如砂土摩擦角等土工参数，若采用CPT机具贯入时，贯入速率应控制在20cm/min。贯入设备一、钢膜的标定二、试验前期准备工作三、测试过程四、消散试验五、注意事项4. 试验方法与技术要求 钢膜的标定就是为了克服膜片本身的刚度对试验结果的影响，通过标定，可以得到膜片的标定值A和B，可用于对A、B、C读数进行修正。标定必须做两次，一次为试验前标定，另一次为试验后标定，判断试验结果可靠性。在空气中大气压力下，因为膜表面本身有微小的向外的曲率，自由膜片的位置处于在A

8、、B之间的某个位置(即介于距基座0.05-1.1mm)。A是通过抽真空使膜片从自由位置回缩到距离基座0.05mm(A位置)时所需的压力;而B是充气使膜片从自由位置到B位置时所需的外界压力，此时为张力。一、钢膜的标定1）标定过程 1.试验若采用静力触探设备贯入扁铲测头，应先将气电管路贯穿在探杆中。在贯穿时，要拉直管路，让探杆一根根沿管路滑行穿过为好，尽量减小管路的绞扭和弯伤倘若用钻机开孔锤击贯入扁铲测头，气电管路可不贯穿钻杆中，而采用按一定的间隔直接用胶带绑在钻杆上。 2. 气电管路贯穿探杆后，一端与扁铲测头连接。然后通过变径接头，拧上第一根探杆，待侧试时一根一根连接(若管路在钻杆上，须将管路从

9、第一根钻杆的变径接头中引出)。 3.检查侧控箱、压力源设备完好，需估算一下钢瓶气体是否满足试验测试需要。然后彼此连接上，再将气电管路的另一端跟测控箱的测头插座连接。 4.地线接到测控箱的地线插座上，另一端夹到探杆或压机的机座上。 5.检查电路，是否连通。二、试验前期准备工作 1.扁铲测头贯入速度应控制在2cm/s左右，在贯入过程中，排气阀始终是打开的。当测头达预定深度后: (1)关闭排气阀，缓慢打开微调阀，在蜂鸣器停止响的瞬间记下气压值，即A读数; (2)继续缓慢加压，直至蜂鸣器响时，记下气压值，即B读数; (3)立即打开排气阀，并关上微调阀以防止膜片过分膨胀而损坏膜片; (4)接着将探头贯入

10、至下个试验点，在贯入过程中排气阀始终打开，重复下一次试验。 如在试验中需要获得C读数，应在步骤(3)中打开微排阀而非打开排气阀，使其缓慢降压直至蜂鸣器停后再次响起(膜片离基座为0.05mm)时，此时记下的读数为C值。三、测试过程 2.加压的速率对试验的结果有一定影响，因而应将加压速率控制在一定范围内。A值应控制在15-20s之间测得，而B值应在A值之后的15 -20s之间获得,C值在B值后约1 min获得。这个速率是在气电管路为25m长的加压速率，对大于25m的气电管路，可适当延长。3.试验结束后，应立即提升探杆，从土中取出扁铲测头，不能延误，并对扁铲测头膜片进行标定，求得试验后A和B数值。A

11、和B应在许用范围内，并且试验前后A和B值相差不能超过25kPa,否则，试验的数据不能使用。三、测试过程DMT消散试验方法，试验过程中，只测读A值，膜片没有扩张到B处。试验步骤如下: (1)按DMT试验程序贯入到试验深度，缓慢加压并启动秒表，蜂鸣器响时、读取A值并记下所需时间t;立即释放压力回零，而不测B和C值。 (2)分别在时间间隔为0.5、1、2、4、8、15、30min时重复上述步骤。 (3)绘制压力值A-lgt曲线，曲线的形状通常为S型，当曲线的第二个拐点出现后，可停止试验。四、消散试验 1. 试验中，随时校核B-AA+B是否成立。若不成立，应停止试验，重新校核A和A值。 2. 试验若暂停，排气阀必须打开，以免有关阀门泄漏。 3 .不应该把测头放在地下过夜，因为正常工作时，微小的泄漏无关紧要，若扁铲测头长时间处于地下水位以下。微小泄漏可能使测头进水而导致短路。 4 .