第八讲原位测试

第八讲原位测试第1页，共47页，2023年，2月20日，星期一

第七章工程地质原位测试一、原位测试概述二、静力载荷试验三、触探试验四、十字板剪切试验五、旁压试验第2页，共47页，2023年，2月20日，星期一一、原位测试概述原位测试：在土层原来所处的位置基本保持土体的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，测定土的工程力学性质指标。第3页，共47页，2023年，2月20日，星期一原位测试的优点：（1）可测定难以取得不扰动土样(饱和砂土、粉土、流塑淤泥及淤泥质土、贝壳层等)；（2）可以避免取样过程中应力释放的影响；（3）原位测试的土体影响范围远比室内试验大，因此代表性也强；（4）可大大缩短地基土层勘查周期。第4页，共47页，2023年，2月20日，星期一原位测试的缺点：（1）原位测试具有适用条件，适用不当会影响效果；（2）原位测试所得参数与土的工程力学性质间的关系是建立在统计经验关系上的；（3）影响原位测试成果的因素较复杂，对测定值准确定的判断具有一定困难；（4）原位测试主应力方向与实际工程中主应力方向不一致。第5页，共47页，2023年，2月20日，星期一静力载荷试验：在拟建建筑场地上，挖至设计的基础埋置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板，在其上逐级施加荷载，测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量，分析研究地基土的强度与变形特征，求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。二、静力载荷试验(CPT)第6页，共47页，2023年，2月20日，星期一第7页，共47页，2023年，2月20日，星期一1、原理与意义P~S关系曲线：第一阶段：直线变形阶段土体变形：压密变形（竖向）P0(临塑压力)Pu(极限压力)第二阶段：局部剪切阶段土体变形：压密和剪切变形（竖向和侧向）第三阶段：破坏阶段土体变形：剪切变形（侧向）确定地基土临塑荷载、极限荷载，评价地基土承载力；估算地基土变形模量，不排水抗剪强度，基床反力第8页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、试验装置承压板、加荷装置、沉降观测装置（1）承压板工程中常用70.7×70.7cm和50×50cm（2）加荷装置重物加荷和油压千斤顶反压加荷第9页，共47页，2023年，2月20日，星期一第10页，共47页，2023年，2月20日，星期一第11页，共47页，2023年，2月20日，星期一第12页，共47页，2023年，2月20日，星期一3、试验成果及应用（1）确定地基承载力P0(临塑压力)Pu(极限压力)

强度控制法：以p~s曲线对应的临塑荷载作为地基土极限承载力基本值.

若没有明显直线段，利用lgp-lgs曲线或p-Δs/Δp曲线上的转折点对应的压力。第13页，共47页，2023年，2月20日，星期一

相对沉降控制法：

根据相对沉降量s/b，沉降量和承压板的宽度或直径之比确定地基承载力。低压缩性土和砂土可取0.01-0.015对应的荷载作为地基土承载力基本值；对中、高压缩性土取0.02所对应的荷载值为承载力基本值。第14页，共47页，2023年，2月20日，星期一

极限荷载法：若临塑压力和极限压力接近，用pu除以安全系数K作为地基土承载力基本值。当临塑荷载与极限荷载不接近时，按下式计算地基承载力：P0(临塑压力)Pu(极限压力)Fs-经验系数，一般取2-3。第15页，共47页，2023年，2月20日，星期一地基极限承载力的确定：

1、以p~s曲线对应的极限压力、利用lgp-lgs曲线或p-Δs/Δp曲线第二转折点对应的荷载作为地基极限承载力；2、取相对沉降量s/b=0.06相应的荷载作为地基极限承载力3、采用外插做图法第16页，共47页，2023年，2月20日，星期一（2）确定地基土变形模量E0B：承压板直径，当为方形时，A为方形板面积P0：临塑荷载；S0：临塑荷载对应的沉降量；（3）估算地基土不排水抗剪强度CuPu：快速荷载试验所得极限压力；p0：承压板周边外的超载或土的自重压力；Nc：承压系数。第17页，共47页，2023年，2月20日，星期一（4）估算地基土基床反力系数Ksp/s：p~s曲线直线段斜率，如无初始直线段载荷试验基床反力系数Kv（单位面积地表面上引起单位下沉所需施加的力)p/s：p~s曲线直线段斜率，如无初始直线段，

p取临塑荷载的一半；第18页，共47页，2023年，2月20日，星期一（4）估算地基土基床反力系数Ks基准基床反力系数Kv1基准基床反力系数Kv1载荷试验基床反力系数KvB：承压板直径或宽度；第19页，共47页，2023年，2月20日，星期一（4）估算地基土基床反力系数KsBf：基础宽度基准基床反力系数Kv1地基土基床反力系数Ks基准基床反力系数Kv1第20页，共47页，2023年，2月20日，星期一三、触探试验(DPT)触探试验通过一定机械装置，将一定规格的金属探头用静力压入（捶击动能）土层中，同时用传感器或直接量测仪测试土层对探头的贯入阻力，以此确定地基土的物理力学性质。第21页，共47页，2023年，2月20日，星期一优点：连续、快速、精确；可现场直接测得各土层的贯入阻力；掌握土层原始（竖向）状态下的物理力学性质；适合饱和砂土等无法取样土层。缺点：不能对土层直接观察；测试深度不能超过80m；不适用于碎石、砾石和密实砂层。1、试验概述

静力触探（DPT）：第22页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、试验设备静力触探仪：贯入装置、传动系统、量测系统

单桥探头：只能测定一个指标比贯入阻力psA：探头锥尖底面积；P：总贯入阻力（锥尖阻力和侧摩擦力）第23页，共47页，2023年，2月20日，星期一

双桥探头：能同时测定锥尖阻力qc和侧摩擦阻力fs。Qc、Pf：锥尖总阻力和侧壁摩擦力；A、F：锥底截面面积和摩擦筒表面积第24页，共47页，2023年，2月20日，星期一3、试验目的和适用条件

适用条件：粘性土、粉土和砂土

目的：（1）根据贯入阻力曲线形态特征或数值变化幅度划分土层。（2）估算地基土层的物理力学参数。（3）评定地基土的承载力。（4）选择桩基持力层、估算单桩极限承载力。判定沉桩的可能性。（5）判定场地地震液化势，饱和砂土和粉土液化。第25页，共47页，2023年，2月20日，星期一4、试验成果应用

成果：比贯入阻力－深度（ps－h）关系曲线；锥尖阻力－深度（qc－h）关系曲线；侧壁摩阻力－深度（fs－h）关系曲线；摩阻比－深度（Rf－h）关系曲线。第26页，共47页，2023年，2月20日，星期一第27页，共47页，2023年，2月20日，星期一

应用：（1）划分土层界限；（2）评定地基土的强度参数；粘性土：不排水抗剪强度（表7－2）砂土：内摩擦角(表7－3)、密实状态(表7－4)、

(表7－5)（3）评定土的变形参数；粘性土：压缩模量Es和变形模量E0(表7－6)砂土：压缩模量Es和变形模量E0(表7－7)、(表7－8)（4）评定地基土承载力（表7－9）第28页，共47页，2023年，2月20日，星期一（5）预估单桩承载力。Rk：预制桩单桩承载力标准值；Ap：桩端横截面面积；Up：桩身截面周长；K:安全系数，一般K取2；αb：桩端阻力修正系数，按表7－10取值；Psb：桩端附近的静力触探比贯入阻力平均值；fi：用静力触探比贯入阻力估算的桩周各层土的极限摩擦力；li：第i层土的厚度上海市地基基础设计规范第29页，共47页，2023年，2月20日，星期一Rk：预制桩单桩承载力标准值；Ap：桩端横截面面积；Up：桩身截面周长；α：桩端阻力修正系数，粘性土＝2/3，饱和砂土＝1/2；：桩端上、下静力触探锥尖阻力平均值；fsi：第i层土的静力触探侧壁阻力；li：第i层土的厚度；βi：第i层桩身侧壁摩阻力修正系数高层建筑岩土工程勘察规程第30页，共47页，2023年，2月20日，星期一优点：设备简单、操作方便、工效较高、适应性广并具有连续贯入特性；对难以取样的砂土、粉土、碎石类土以及静力触探难以贯入的土层有效。缺点：不能对土进行直接描述，误差大，再现性差。1、试验概述圆锥动力触探（DPT）：利用一定锥击动能，将一定规格圆锥探头打入土中，根据入土阻力大小判别土层变化，对土层进行力学分层，确定土层的物理力学性质，对地基土作出工程地质评价。第31页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、动力触探的类型和规格表7－14第32页，共47页，2023年，2月20日，星期一3、动力触探的适用范围和目的适用范围：强风化、全风化的硬质岩石、各种软质岩石及各类土。目的：（1）定性评价：评定场地土层的均匀性；查明土洞、滑动面和软硬土层界面；确定软弱土层或坚硬土层的分布；检验评估地基土加固与改良的效果。（2）定量评价：确定砂土孔隙比、相对密实度、粉土和粘性土状态、土的强度和变形参数，评定天然地基土（单桩）承载力。第33页，共47页，2023年，2月20日，星期一4、动力触探试验成果的应用成果：锤击数和锤击数随深度变化的关系曲线。应用：（1）确定砂土和碎石密实度。N10与N120与密实度有一定关系。（表7－15）（表7－16）（2）确定地基土承载力和变形模量。建筑地基基础设计规范规定用N10确定地基土的承载力标准值fk。（表7－17）

动力触探技术规定用N63.5确定地基土的承载力基本值f0。（表7－18）第34页，共47页，2023年，2月20日，星期一应用：（2）确定地基土承载力和变形模量。铁道第二勘测设计院提出对卵石、圆砾可用下式确定变形模量E0.中国建筑西南勘察院提出用超重型动力触探N120确定成都地区卵石地基的承载力标准值fk和变形模量E0。（表7－19）（3）确定单桩承载力标准值Rk第35页，共47页，2023年，2月20日，星期一

标准贯入试验（SPT）：1、试验概述利用一定锥击动能，将一定规格对开管式贯入器打入土中，根据入土阻力大小判别土层变化，确定土层的物理力学性质。贯入阻力用贯入土层中的30cm锤击数N63.5表示，也称标贯击数。优点：操作简便，设备简单，土层适应性广；通过贯入器可取扰动土样。第36页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、试验设备见表7－20

3、试验目的与范围范围：砂土、粉土、一般粘性土。尤适用于N＝2~50击的土层目的：（1）采取扰动土样，鉴别和描述土类，定名；（2）根据N，结合经验，评价砂土密实度和粉土、粘性土状态，土的强度参数、变形模量，地基承载力等；（3）估算单桩极限承载力和判定沉桩可能性；（4）判定饱和粉砂、砂质粉土的地震液化可能性及等级第37页，共47页，2023年，2月20日，星期一4、标准贯入试验成果的应用成果：标贯击数N与深度的关系曲线，标贯孔工程地质柱状图。N的应用：（1）评定砂土密实度和相对密度。（表7－21）（2）评定粘性土的状态。

N与液性指数的关系，与稠度状态的关系。（表7－22）、（表7－22）（3）评定砂土抗剪强度指标φ第38页，共47页，2023年，2月20日，星期一N的应用：（4）评定粘性土的不排水强度Cu。（5）评定土的变形模量E0和压缩模量Es(表7－24)（6）确定地基土承载力。（表7－25）（7）估算单桩承载力（表7－26）、（表7－27）（8）判定饱和砂土地震液化问题。第39页，共47页，2023年，2月20日，星期一十字板剪切试验（VST）：1、试验概述

十字板剪切试验是快速测定饱和软粘土层快剪强度的一种简易而可靠的原位测试方法。

十字板剪切试验的抗剪强度值等于试验深度处天然土层的不排水抗剪强度，在理论上它相当于三轴不排水剪的总强度，或无侧限抗压强度一半。优点：原位、简便缺点：偏于不安全第40页，共47页，2023年，2月20日，星期一2、技术要求（略）第41页，共47页，2023年，2月20日，星期一第42页，共