岩土工程勘察-第七章-岩土工程原位试验

岩土工程勘察-第七章-岩土工程原位试验第一页，共66页。岩土工程原位测试1、静力载荷试验2、静力触探试验3、圆锥动力触探试验4、标准贯入试验5、十字板剪切试验6、旁压试验7、扁铲侧胀试验8、波速试验第二页，共66页。原位测试在岩土体所处的位置，基本保持岩土原来的结构、湿度和应力状态，对岩土体进行的测试。第三页，共66页。优点：可以测定难以取得不扰动土样的土，如饱和砂土、粉土、流塑状态的淤泥或淤泥质土的工程力学性质。可以避免取样过程中应力释放的不良影响。原位测试的土体影响范围远比室内试验大，因此具有较强的代表性。可以节省时间，缩短岩土工程勘察周期。第四页，共66页。7.1静力载荷试验载荷试验(loadingtest)起源于20世纪30年代的美、苏等国，是一种模拟实体基础受荷的原位试验。第五页，共66页。浅层平板载荷试验适用于浅层地基土第六页，共66页。深层平板载荷试验适用于埋深等于或大于3m和地下水位以上的地基土第七页，共66页。螺旋板载荷试验适用于深层地基土或地下水位以下的地基土第八页，共66页。（1）试验目的确定地基土的承载力，包括地基的临塑荷载和极限荷载；推算试验荷载影响深度范围内地基土的平均变形模量；估算地基土的不排水抗剪强度；确定地基土基床反力系数。第九页，共66页。（2）试验原理第十页，共66页。静载荷试验装置桁架地锚千斤顶位移计（3）试验设备第十一页，共66页。常用的静载试验设备第十二页，共66页。（4）载荷试验技术要求2、试坑宽度

浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的三倍；深层平板载荷试验的试井直径应等于承压板直径；当试井直径大于承压板直径时，紧靠承压板周围土的高度不应小于承压板直径；1、试验数量载荷试验应布置在有代表性的地点，每个场地不宜少于3个，当场地内岩土体不均时，应适当增加。浅层平板载荷试验应布置在基础底面标高处。第十三页，共66页。3、岩土扰动避免扰动，保持其天然状态，承压板下铺设不超过20mm的砂垫层找平，对于软塑、流塑粘性土和饱和松砂，承压板周围采用200-300mm原土保护，尽快安装试验设备；螺旋板头人土时，应按每转一圈下人一个螺距进行操作，减少对土的扰动；4、承压板宜采用圆形刚性承压板，根据土的软硬或岩体裂隙密度选用合适的尺寸；土的浅层平板载荷试验承压板面积不应小于0.25㎡，对软土和粒径较大的填土不应小于0.5㎡；土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用0.5㎡；岩石载荷试验承压板的面积不宜小于0.07㎡。第十四页，共66页。第十五页，共66页。5、加荷方式采用分级维持荷载沉降相对稳定法(慢速法)；有地区经验时，可采用分级加荷沉降非稳定法(快速法

)或等沉降速率法；加荷等级宜取10～12级，并不应少于8级，荷载量测精度不应低于最大荷载的±1%。第十六页，共66页。第十七页，共66页。6、精度要求百分表或位移计精度不应低于±0.01mm；7、测读对于慢速法，当试验对象为土体时，每级加载后，间隔5、5、10、10、15、15min各测读一次沉降，以后间隔30min测读一次沉降，当连读两小时每小时沉降量小于等于0.1mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载；当试验对象是岩体时，间隔1、2、2、5min测读一次沉降，以后每隔10min测读一次，当连续三次读数差小于等于0.01mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载。第十八页，共66页。8、终止试验出现下列情况之一：承压板周围的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展。本级荷载的沉降量大于前一级荷载下沉降量的5倍，荷载一沉降曲线出现明显陡降。某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准。总沉降量与承压板的直径或宽度之比超过0.06。第十九页，共66页。（5）试验成果及应用第二十页，共66页。确定地基承载力第二十一页，共66页。对于硬塑一坚硬的黏性土、粉土、砂土、碎石土等地基土层，p-s曲线具有较明显的直线段，取直线结束点对应的比例界限荷载作为地基的承载力特征值。拐点法第二十二页，共66页。对于饱和软黏土地基，曲线多呈缓变形可采用下面两曲线确定地基承载力。第二十三页，共66页。第二十四页，共66页。相对沉降法我国《建筑地基基础设计规范》中规定，当承压板面积为0.25~0.5㎡时对于低压缩性土和砂性土．在p-s曲线上取s/b=0.01~0.015所对应的荷载作为地基承载力特征值，对于中、高压缩性的土取s/b=0.02

所对应的荷载作为地基承载力特征值，但其值不应大于最大加载量的一半。第二十五页，共66页。极限荷载法我国《建筑地基基础设计规范》中规定，当极限荷载小于对应比例界限荷载的2倍时，取极限荷载的一半作为地基的承载力特征值。第二十六页，共66页。极限荷载确定①当载荷试验的曲线已加载到破坏阶段，如出现明显的陡降段（某一级荷载下的沉降为前一级荷载下沉降量的5倍），则取破坏荷载的前一级荷载作为极限荷载。②采用p-s曲线、lgp-lgs曲线、或曲线的第二拐点所对应的荷载作为极限荷载。③当载荷试验没有做到破坏阶段时，则可用外插作图法确定第二十七页，共66页。第二十八页，共66页。确定变形模量地基土的变形模量应根据p-s曲线的初始直线段斜率进行计算得到。浅层平板载荷试验的变形模量计算公式为：圆形承压板方形承压板MpammkPa第二十九页，共66页。第三十页，共66页。深层平板载荷试验的变形模量计算公式为：ω-与试验深度和土类别有关的系数第三十一页，共66页。第三十二页，共66页。确定基床反力系数

基准基床系数可根据承压板边长30cm的平板载荷试验的曲线的初始直线段的荷载与其相应沉降量之比来确定，即：第三十三页，共66页。确定不排水抗剪强度饱和软黏土的不排水抗剪强度可用快速法载荷试验的极限压力按下式估算：pu—快速静载荷试验得到的极限压力；p—承压板周边外的超载或土的自重压力；Nc—承压系数。对于方形或圆形承压板，当周边无超载时Nc=6.15，当承压板埋深大于或等于四倍板径或边长时，Nc=9.25；当承压板埋深小于四倍板径或边长时，由内插法确定。第三十四页，共66页。7.2静力触探试验静力触探自1917年瑞典正式使用以来，迄今已有余年历史。目前，该项测试技术在很多国家都被列入国家技术规范中，并在世界范围内得到了广泛的应用。静力触探试验主要适合于黏性土、粉土和中等密实度以下的砂土等土质情况。由于目前尚无法提供足够大的稳固压入反力，对于含较多碎石、砾石的土和很密实的砂土一般不适合采用。此外总的测试深度不能超过80m。第三十五页，共66页。优点：连续、快速、准确，可以在现场直接得到各土层的贯入阻力指标，从而能够了解土层在原始状态下的有关物理力学参数。第三十六页，共66页。第三十七页，共66页。第三十八页，共66页。（1）试验目的划分土层；评价地基土的承载力；估算地基土层的物理力学参数；选择桩基持力层、估算单桩承载力，判定沉桩的可能性；判定场地土层的液化势。第三十九页，共66页。（2）试验原理通过一定的机械装置，用准静力将标准规格的金属探头垂直均匀地压入土层中，同时利用传感器或机械量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力，并根据测得的阻力情况来分析判断土层的物理力学性质。第四十页，共66页。（3）试验设备静力触探试验系统组成：探头；贯入装置；量测系统。第四十一页，共66页。静力触探探头规格岩土工程勘察规范第四十二页，共66页。定义：比贯入阻力Ps反映锥尖阻力和侧壁摩擦力的综合效应第四十三页，共66页。第四十四页，共66页。（4）载荷试验技术要求2、试坑宽度

浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的三倍；深层平板载荷试验的试井直径应等于承压板直径；当试井直径大于承压板直径时，紧靠承压板周围土的高度不应小于承压板直径；1、试验数量载荷试验应布置在有代表性的地点，每个场地不宜少于3个，当场地内岩土体不均时，应适当增加。浅层平板载荷试验应布置在基础底面标高处。第四十五页，共66页。3、岩土扰动避免扰动，保持其天然状态，承压板下铺设不超过20mm的砂垫层找平，对于软塑、流塑粘性土和饱和松砂，承压板周围采用200-300mm原土保护，尽快安装试验设备；螺旋板头人土时，应按每转一圈下人一个螺距进行操作，减少对土的扰动；4、承压板宜采用圆形刚性承压板，根据土的软硬或岩体裂隙密度选用合适的尺寸；土的浅层平板载荷试验承压板面积不应小于0.25㎡，对软土和粒径较大的填土不应小于0.5㎡；土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用0.5㎡；岩石载荷试验承压板的面积不宜小于0.07㎡。第四十六页，共66页。第四十七页，共66页。5、加荷方式采用分级维持荷载沉降相对稳定法(慢速法)；有地区经验时，可采用分级加荷沉降非稳定法(快速法

)或等沉降速率法；加荷等级宜取10～12级，并不应少于8级，荷载量测精度不应低于最大荷载的±1%。第四十八页，共66页。第四十九页，共66页。6、精度要求百分表或位移计精度不应低于±0.01mm；7、测读对于慢速法，当试验对象为土体时，每级加载后，间隔5、5、10、10、15、15min各测读一次沉降，以后间隔30min测读一次沉降，当连读两小时每小时沉降量小于等于0.1mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载；当试验对象是岩体时，间隔1、2、2、5min测读一次沉降，以后每隔10min测读一次，当连续三次读数差小于等于0.01mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载。第五十页，共66页。8、终止试验出现下列情况之一：承压板周围的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展。本级荷载的沉降量大于前一级荷载下沉降量的5倍，荷载一沉降曲线出现明显陡降。某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准。总沉降量与承压板的直径或宽度之比超过0.06。第五十一页，共66页。（5）试验成果及应用第五十二页，共66页。确定地基承载力第五十三页，共66页。对于硬塑一坚硬的黏性土、粉土、砂土、碎石土等地基土层，p-s曲线具有较明显的直线段，取直线结束点对应的比例界限荷载作为地基的承载力特征值。拐点法第五十四页，共66页。对于饱和软黏土地基，曲线多呈缓变形可采用下面两曲线确定地基承载力。第五十五页，共66页。第五十六页，共66页。相对沉降法我国《建筑地基基础设计规范》中规定，当承压板面积为0.25~0.5㎡时对于低压缩性土和砂性土．在p-s曲线上取s/b=0.01~0.015所对应的荷载作为地基承载力特征值，对于中、高压缩性的土取s/b=0.02

所对应的荷载作为地基承载力特征值，但其值不应大于最大加载量的一半。第五十七页，共66页。极限荷载法我国《建筑地基基础设计规范》中规定，当极限荷载小于对应比例界限荷载的2倍时，取极限荷载的一半作为地基的承载力特征值。第五十八页，共66页。极限荷载确定①当载荷试验的曲线已加载到破坏阶段，如出现明显的陡降段（某一级荷载下的沉降为前一级荷载下沉降量的5倍），则取破坏荷载的前一级荷载作为极限荷载。②采用p-s曲线、lgp-lgs曲线、或曲线的第二拐点所对应的荷载作为极限荷载。③当载荷试验没有做到破坏阶段时，则可用外插作图法确定第五十九页，共66页。第六十页，共66页。