工程问题汇总原位测试方法讲授

地基工程原位测试第一章

概述第二章静力触探第三章孔压静力触探第四章

动力触探第五章

载荷试验第六章旁压试验第七章十字板剪切试验第一章

概述1.1土体原位测试的概念原位测试（In-SituTesting）：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。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。1.2优点（与室内试验比较）不需经过钻探取样，直接测定岩土力学性质，更能真实反映岩土的天然结构及天然应力状态下的特性。原位测试所涉及的土尺寸较室内试验样品要大得多，因而更能反映土的宏观结构如裂隙等)对土的性质的影响，比土样具代表性。可重复进行验证，缩短试验周期。土体原位测试方法很多，可以归纳为下列两类：

(1)土层剖面测试法(loggingorstratigraphicprofilingmethods)：主要包括静力触探、动力触探、扁铲松胀仪试验及波速法等。

土层剖面测试法具有可连续进行、快速经济的优点。

(2)专门测试法(specifictestmethods)：主要包括载荷试验、旁压试验、标准贯入实验、抽水和注水试验、十字板剪切试验等。

土的专门测试法可得到土层中关键部位土的各种工程性质指标，精度高，测试成果可直接供设计部门使用。其精度超过室内试验的成果。1.3土体原位测试的种类1.4土体原位测试的应用根据不同的测试方法（包括CPT、DPT、PLT、PMT、FVST、SDPT），其应用可归纳为：（1）、土层土类划分；（2）、求天然地基承载力；（3）、测定土的物理力学性质指标；（4）、在桩基勘察中的应用；（5）、评价砂土和粉土的地震液化；（6）、求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等；（7）、检验压实填土的质量及强夯效果；（8）、进行浅基础的沉降计算；（9）、其它。第二章静力触探2.1、概述静力触探(StaticConePenetrationTest,简称CPT)是借助机械把一定规格的圆锥形探头匀速压入土中，通过测定探头的端阻qｃ，侧壁摩阻力fｓ来确定土体的物理力学参数，划分土层的一种土体勘测技术。设备组成：1、触探主机：可分为液压式和机械式2、反力装置：可分为自重式和锚式3、测量与记录显示装置4、探头和探杆静力触探的贯入速率一般用1-2cm/s探头是静力触探仪的关键部件

国际标准探头规格：锥头顶角60°、底面积10cm2、侧壁摩擦筒面积150cm2、透水石在锥底分为三种类型：单用（桥）探头、双用（桥）探头、多用（孔压）探头Ps：比贯入阻力，qc：锥尖阻力，fs：侧壁摩阻力，uw：孔隙水压力2.2、测试成果的应用CPT在土木工程中的应用特别广泛

2.2.1土层划分:

绘制CPT的贯入曲线（包括qc-H，fs-H，FR-H），然后根据相近的qc、fs和FR，将触探孔分层——力学分层，并计算各参数的平均值。结合钻探取样，考虑临界深度进一步分层——工程地质分层，并定土名。1：1002.2.2土类划分单桥探头

根据Ps，Ps大的一般为砂层，Ps小的一般为粘土层。双桥探头

在划分土类时，以qc为主，结合fs（或FR），并在同一层内的触探参数值基本相近为原则。不同的土有不同的FR，砂类土

FR通常小于或等于1，粘性土FR常大于2。常用的有以下几种方法铁道部TBJ37-93规则法2.2.3确定土的物理力学性质指标CPT可以确定如c,,Cu,Dr,Es,sat,等土的物理力学性质指标。表2-13为用静力触探评定砂土的密实度图2-59为砂土的内摩擦角与锥尖阻力的关系图表2-14砂土的内摩擦角确定粘性土的Cu等Ps(Mpa)12346111530Φ(°)29313233343637392.2.4确定浅基的承载力用静力触探确定地基承载力一般依据的是经验公式，是建立在静力触探与载荷试验的对比关系上。确定的是地基承载力的基本值，需经过深、宽修正用于一般的建筑物地基土的成因、时代及含水量等对静力触探求地基承载力的经验公式有影响，经验公式有地区性。表2-24地基基本承载力f0与PS(qc)经验关系式(Mpa).序号提出者经验关系式范围值PS(qc)土层1武汉联合试验组f0=0.1043Pa+0.02690.3—6.0粘性土2交通部三航院f0=0.1Pa+0.0250.5—2.5长江三角洲土3兖州煤矿设计院f0=0.1012Pa+0.0590.35—3.0淮北粘性土4江苏省建筑设计院f0=0.084Pa+0.050.35—5.7南京粘性土5青岛城建局f0=0.074Pa+0.08241.0—0.5青岛粘性土6连云港规划建筑设计院f0=0.0807Pa+0.049滨海软土7铁三院f0=5.8(Pa)1/2-0.046PS单位(kPa)IP>7粘性土8铁四院f0=0.112Pa+0.0050.085—0.9软土9武汉冶金勘察公司f0=0.02Pa+0.055.0长江中下游粉细砂土静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探相当于沉桩的模拟试验。与静力触探相比，桩的表面粗糙，直径大，沉桩对桩周土的扰动大，沉降速度慢。应与桩载荷测试配合使用，互相验证。静力触探法计算单桩极限承载力的基本公式如下：2.2.5确定单桩的承载力第三章孔压静力触探孔隙水压力静力触探(PiezoConepenetrationTest)，简称孔压触探(CPTU)，它是在普通的CPT探头上安装了可以测量孔隙水压力的传感器，使贯入时能在测量qｃ，ｆs的同时，测量贯入引起的超孔隙水压力△ｕ，当停止贯入时，可测量超孔隙水压力△ｕ的消散过程及完全消散时的静止孔隙水压力u０孔压触探与一般的静力触探相比，具有下面一些突出优点：由于不同土体的渗透性差别很大，CPTU量测孔隙水压力的灵敏度很高，能够分辨1~2cm厚的薄土层土性的变化，因而可以详细分层。特别是在区分砂层和粘土层方面精度很高。可以量测到孔隙水压力，从而有可能进行有效应力分析。可以估算土体的渗透系数和固结系数。可以测定土层不同深度的静止水压力，获得地下水条件的资料。可以区分排水、部分排水和不排水的贯入条件。可计算土的超固结比，评价土层应力历史，计算静止侧压力系数k０等。第四章

动力触探4.1、定义动力触探测试(DPT:dynamicpenetrationtest)：是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据打入土的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质的一种原位测试的方法。4.2分类⑴标准贯入试验：穿心锤重63.5kg,落距76cm,贯入30cm。可取样。⑵圆锤动力触探：轻型(锤重10kg);中型(锤重28kg)；重型(锤重63.5kg)；超重型(锤重120kg)。4.3、测试程序与要求4.3.1轻型动力触探（1）先用轻便钻具钻至试验土层标高以上0.3m处，然后对土层进行连续触探；（2）试验时，穿心锤落距为0.50±0.02m，记录每打入0.30m所需的锤击数；（3）如想取样，则需把触探杆拔出，换钻头进行取样。（4）一般用于触探深度小于4m的土层。4.3.2重型动力触探（1）试验前将触探架安装平稳，使触探保持垂直地进行。垂直度的最大偏差不得超过2%；（2）贯入时应使穿心锤自由落下。地面上的触探杆的高度不宜过高，以免倾斜与摆动太大；（3）锤击速率宜为每分钟15-30击；（4）及时记录每贯入0.10m所需的锤击数；（5）对于一般砂、圆砾和卵石，触探深度不宜超过12-15m；超过该深度时，需考虑触探杆的侧壁摩阻的影响；（6）每贯入0.1m所需锤击数连续三次超过50击时，即停止试验。

4.3.3测试数据处理实测击数的统计分析每层实测击数的算术平均值。x-脚标代表锤重,

式中，--Nx的平均值；Nx—实测锤击数,击数需杆长修正；

n——参加统计的测点数。对于轻型动力触探为每贯入30cm的锤击数中型、重型为每贯入10cm的锤击数分别为10，28，63.5，120等4.4测试成果的应用4.4.1划分土类或土层剖面锤击数越少，土的颗粒越细；锤击数越多，土的颗粒越粗。动力触探直方图及土层划分4.4.2确定地基土承载力

N土类10153050中、粗砂180250340500粉、细砂140180250340表3-7砂土地基容许承载力（kPa）（标贯法）表3-8粘性土、粉土地基承载力（中型动力触探）N28234681012fk(kPa)1201501802402903504004.4.3确定单桩容许承载力利用标贯锤击数确定桩的端阻力和侧摩阻力4.4.4

确定粘性土稠度及c、、Es值利用标贯锤击数确定粘性土稠度及c、和Es值4.4.5

确定砂土密实度与液化判断土类N63.5密实度孔隙比e砾砂<5松散>0.655-8稍密0.65-0.508-10中密0.50-0.45>10密实<0.45第五章

静力载荷试验5.2平板静力载荷试验(plateloadtest:PLT）在保持地基土天然状态下，通过一定面积的承压板，向地基土逐级施加荷载，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。5.1分类平板静力载荷试验、螺旋板静力载荷试验和基桩静载试验5.2平板静载试验数据整理5.2.1压力—沉降量关系曲线 P-s曲线的特征： I段直线段 II段曲线段 III段直线段⑵（1）以压力为依据

①P—s曲线上的两个特征点

比例极限P0(临塑荷载Pcr)：P-s曲线上第一直线段的终点对应的荷载，可以作为砂土、超固结粘土、砾石土的承载力。极限承载力PU：P-s曲线上的第二个拐点对应的荷载5.2.2地基的承载力可用下述方法确定②确定地基的容许承载力[R][R]=Pcr

[R]=PU/F，安全系数F=2~3（2）以相对沉降量为依据对于中、高压缩性土，地基受压破坏形式为局部剪切破坏或冲剪破坏，P-s曲线无明显拐点。这时用P-s曲线上沉降量s与承压板的宽度B之比为0.02所对应的压力为地基容许承载力。对砂土和新近沉积的粘性土则采用s/B=0.01-0.015所对应的压力5.2.3计算变形模量E0土的变形模量是指土在单轴受力，无侧限情况下的应力与应变之比。可由P-s曲线的直线变形段，按弹性理论公式求得，下式适用于同一层位的均匀地基。当承压板位于地表时：当承压板位于地表以下时：

它是借用人力或机械力将一螺旋形的承压板旋入地面以下预定的试验深度，通过传力杆对螺旋形承压板施加荷载，并观测承压板的位移，由试验所得到的应力～应变～时间关系曲线，采用理论方法或经验的关系得到地基土一些重要参数的试验方法。5.3螺旋板静力载荷试验

螺旋板载荷试验适用于地下水位以下一定深度处的砂土、软粘土和硬粘土层，它可以在不同深度处的原位应力条件下进行试验，扰动较小，能较好地反映地基土的性状。5.4单桩静载试验5.4.1分类

按加力方向分：单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔试验、单桩水平静载试验。按提供反力方式分：堆载法、锚桩法、自平衡法。单桩水平载荷试验5.6地基土水平载荷试验第六章旁压试验6.1定义旁压测试（PMT:pressuremetertest）是利用钻孔做的原位横向载荷试验，是工程勘察中的一种常用原位测试技术。测试原理：通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压膜将压力传给周围土体，使土体产生变形直至破坏，并通过量测装置测出施加的压