岩土工程测试技术及相关应用培训课件

——现场原位测试部分岩土工程测试技术及其应用技术中心：章李坚目录contents123原位测试技术展望测试技术新进展原位测试技术1011、原位测试技术1.1标准贯入试验（SPT）试验要点适用于砂土、粉土及一般黏性土。在钻探过程中进行试验，采用63.5kg的重锤，自由落体落距76cm。预打15cm,再开始记录每打入10cm的锤击数,累计打入30cm的锤击数即为实测标贯击数N值。当锤击数已达50击,而贯入深度未达30cm时,可停止试验,并记录50击的实际贯入深度进行换算。标贯试验一般都采用实测值。设备组成及规格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。1、原位测试技术1.1标准贯入试验确定砂土密实度确定黏性土状态《铁路工程地质原位测试规程》确定地基承载力成果应用确定抗剪强度确定变形参数《福建地标》1、原位测试技术1.1标准贯入试验估算单桩承载力计算剪切波速成果应用砂土液化判别Schmertmann(1967)湖北地标液化复判1、原位测试技术1.2圆锥动力触探（DPT）试验要点轻型动力触探适用于一般黏性土、粉土、砂土及素填土等，用于施工验槽、地基检验；(超)重型动力触探适用于砂土~软岩，判别密实度。轻型动力触探，记录每打入30cm的锤击数N10，当N10＞100或贯入15cm锤击数超过50时，可停止试验；重型动力触探当连续N63.5＞50时，可停止试验或改用超重型动力触探。设备组成及规格落锤1、原位测试技术1.2圆锥动力触探（DPT）力学分层轻型动力触探适用于一般黏性土、粉土、砂土及素填土等，用于施工验槽、地基检验；(超)重型动力触探适用于砂土~软岩，判别密实度。轻型动力触探，记录每打入30cm的锤击数N10，当N10＞100或贯入15cm锤击数超过50时，可停止试验；重型动力触探当连续N63.5＞50时，可停止试验或改用超重型动力触探。成果应用评价地基密实度或状态“超前滞后”现象：触探曲线由软层进入硬层，分层线由软层向下0.1-0.2m，由硬层进入软层，分层线定在软层以上0.1-0.2m。1、原位测试技术1.2圆锥动力触探（DPT）确定地基土变形模量确定单桩承载力确定抗剪强度成果应用评价地基承载力地基检验和确定地基持力层适用地基：砂石土换填地基、强夯地基、振冲碎石桩地基、砂石桩地基、水泥注浆地基及桩底压浆等。北京地标铁路标准成都地标1、原位测试技术1.3静力触探试验（CPT）设备装置加载装置测试原理利用静力将带有粒传感器的探头已一定均匀速率压入土层中，通过电子量测器将探头收到的阻力信息接受并记录。序号类型成果指标1单桥静探比贯入阻力2双桥静探锥尖阻力、侧壁摩阻力3三桥静探锥尖阻力、侧壁摩阻力，孔隙水压力1、原位测试技术1.3静力触探试验（CPT）测试成果单桥静探

双桥静探

三桥静探（带孔压）

1、原位测试技术1.3静力触探试验（CPT）成果应用土层分类

土名参数特征曲线形态淤泥质土0.4<qc<0.7Mpa,10<fs<30Kpa，Rf=1-30稳定平直，fs在qc右侧黏土0.5<qc<4Mpa,20<fs<50Kpa,Rf>4起伏变化缓慢，fs在qc右侧粉细砂2<qc<15Mpa，Rf=0.6-0.9fs不稳定，长锯齿状，曲线起伏较大，fs在qc左侧中粗砂qc>10Mpa,Rf<0.6长锯齿状，曲线起伏较大，fs在qc左侧风化层qc>3.5Mpafs是稳定高值，qc不太稳定,fs在qc左侧或右侧突变备注：Qc锥尖，Fs侧壁，Rf摩阻比铁道部标准粉土淤泥质土粉细砂黏性土粉细砂中粗砂1、原位测试技术1.3静力触探试验（CPT）成果应用确定地基承载力分别有针对黏性土、粉土，砂土地基的公式超过20种···确定土的变形指标其余还有将近10余种计算变形模量的公式···确定不排水抗剪强度Cu值确定土的内摩擦角对于黏性土，可根据铁路标准公式进行计算。估算饱和黏性土天然重度确定砂土的相对密实度、判别黏性土塑性状态1、原位测试技术1.3静力触探试验（CPT）成果应用估算单桩承载力

将静力触探看成是一小直径桩的现场载荷试验。单桥静探：双桥静探：其余还有包括地方及行业在内的多种计算公式。前期固结压力或超固结比（带孔压）地基加固检测砂土液化判别主要以上海地区规范为主。不同探头贯入阻力与端阻换算单桥、双桥及孔压探头的贯入阻力与端阻如下：1、原位测试技术1.4载荷试验试验要点通过外加荷载测地基土的压力和变形特性的原位测试方法，反映承压板下1.5-2.0倍承压板直径或宽度范围内地基土强度、变形的综合性状。浅层平板载荷试验适用于浅层地基土；深层平板载荷试验适用于深层地基土或大直径桩的桩端土。设备装置刚性承压板+加荷系统+反力系统+观测系统平板载荷试验（PLT）1、原位测试技术1.4载荷试验成果应用①确定地基承载力特征值P-s曲线有明显直线段，取min（比例界限，½极限荷载）；P-s曲线无直线段，承压板面积0.25-0.50m2，可取s/b=0.01-0.015所对应的荷载，且≤½最大荷载量。②计算变形模量浅层：深层：③估算地基土不排水抗剪强度浅层：平板载荷试验（PLT）1、原位测试技术1.4载荷试验试验要点适用于地下水位以下或深层地基土，测试深度可达10-15m。设备装置螺旋板头、量测系统、加压系统、反力装置成果应用①确定地基承载力②计算变形模量③计算压缩模量④计算不排水抗剪强度⑤计算固结系数螺旋板载荷试验（SPLT）岩石地基载荷试验试验要点适用于确定完整、较完整、较破碎岩基作为天然地基或桩基持力层的承载力。设备装置

直径300mm的刚性承压板或钢筋混凝土柱，其余同平板载荷试验。成果应用--承载力确定：①确定比例界限；

②确定极限荷载；

③取min(比例界限，⅓极限荷载)

④进行三次平行试验，取最小值作为岩石地基承载力特征值，且岩石地基承载力不进行深宽修正。1、原位测试技术1.5现场大剪试验设备组成水平推力系统+垂直压力系统+剪切环试验要点开挖2.4*1.6m试坑，预留土埂制备试样，现场安装大剪仪，垂直压力按50、100、150、200、250kPa逐级施加，记录剪力值。试验成果不同抗剪强度参数可通过绘制法向应力与不同的强度的曲线，确定相应的强度参数。1为剪应力峰值与法向应力的关系，2为剪应力残余值与法向应力的关系。核心公式：大剪仪法机械式电测式1、原位测试技术1.6十字板剪切试验（VST）试验要点利用插入土体中的十字板头以一定速率旋转，量测破坏时的抵抗矩，测定饱和软黏土（φ=0°）的不排水抗剪强度（峰值强度和参与强度）和灵敏度。设备装置十字板头贯入主机测力计记录仪1、原位测试技术1.6十字板剪切试验（VST）测试成果1、原位测试技术1.7钻孔剪切试验主要由测力系统和剪切头两大部分组成。适用于钻孔孔壁可维持稳定的土体和软质岩石。设备装置及适用范围将一个带有水平环形钢齿的探头，放置在钻孔中。通过膨胀探头，施加径向的压力，水平钢齿就会插入到孔壁的岩土体中。测试成果接近固结不排水抗剪强度。测试原理测试步骤钻孔及安放套管；将探头放到测试深度；径向扩张探头量测；在径向压力下向上拉探头。1、原位测试技术1.8旁压试验试验原理及目的利用旁压器对钻孔孔壁施加横向压力，量测径向压力与变形关系，测求地基土原位力学状态和力学参数。适用范围预钻式旁压试验适用于孔壁能保持稳定的黏性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、风化岩和软岩，不适用于饱和软黏土。仪器设备旁压器：空心金属圆柱筒+弹性膜+膜外护铠

加压稳压装置：高压氮气瓶+气阀

变形量测装置：水箱、量管、压力表、导管预钻式旁压试验（PMT）试验成果

1、原位测试技术1.8旁压试验预钻式旁压试验（PMT）初始压力临塑压力极限压力成果应用①旁压模量和旁压剪切模量④确定单桩的轴向承载力②确定地基承载力⑤确定变形模量③侧向基床反力系数

1、原位测试技术1.8旁压试验预钻式旁压试验（PMT）柱穴扩张理论1、原位测试技术1.8旁压试验试验要点自钻式旁压试验将旁压仪和钻机一体化，可消除预钻式旁压试验中由于钻进带来的扰动和应力改变。适用范围适用于黏性土、粉土、砂土、饱和软土。仪器设备

拖装式钻机、旁压器、电子仪器、压力控制系统。

国外主要有英国剑桥自钻式旁压仪，国内有MIM-A型和PYHL-1型。成果应用

地基强度值、弹性模量、不排水抗剪强度、静止侧压力系数和孔隙水压力。自钻式旁压试验（SBPMT）PYHL-1型1、原位测试技术1.8扁铲侧胀试验（DMT）率定：试验前后均需率定，取得△A和△B的率定值；试验中：量测记录A,B,C值；试验后：需满足B-A＞△A+△B，否则重新试验。设备装置扁铲测头、测控箱、率定附件、气-电管路、压力源和贯入设备测试原理及适用性试验原理近似电开关，在弹性膜片收缩和鼓胀，正负极通电，会发出蜂鸣声。通过量测钢膜膨胀三个特殊位置（A,B,C）的压力，从而获得多种岩土参数。

适用于一般黏性土、粉土、黄土和松散~中密的砂土，在其他的硬质不均匀土层中因膜片易损，一般不适用。试验要点1、原位测试技术1.8扁铲侧胀试验（DMT）计算P0、P1、P2值：试验指标计算扁铲指数：水平应力指数：侧胀模量：孔压指数：测试成果1、原位测试技术1.8扁铲侧胀试验（DMT）划分土类判别黏性土塑性状态静止侧压力系数

成果应用超固结比OCR

经验公式，限制较多不排水抗剪强度上海地标：土的变形参数可求得压缩模量，弹性模量，均为经验公式水平固结系数Ch水平向基床反力系数KH地基承载力液化判别确定水平受荷桩的p-y曲线

1、原位测试技术1.9应力铲试验—铁四院水平总应力、孔隙水压力总应力铲可测得水平总应力，有效应力铲可测得总水平应力及孔隙水压力。饱和软黏土静止侧压力系数有效应力铲试验可以快速得到有效应力，无需进行消散，克服了有效应力消散法，由于土体固结导致有效应力增大的不良影响，更接近土体原位状态。水平固结系数试验简介应力铲试验分为总应力铲和有效应力铲试验，适用于确定饱和软黏土（软塑~流塑）的静止土压力系数和水平固结系数等。主要设备同扁铲试验，铲头不同。测试成果1、原位测试技术1.10波速试验（单孔法）孔内自激自收法悬挂式波速测井仪：主机、悬挂式探头、连接电缆地面敲击法振源、三分量检波器、信号采集分析仪仪器设备孔内自激自收法根据两个检波器之间的距离L和剪切波在两者间传播的时间间隔△t，可计算出该点波速。地面敲击法

测试原理1、原位测试技术1.10波速试验（单孔法）划分建筑场地抗震类别根据等效剪切波速和场地覆盖层厚度综合判别。计算建筑场地地基卓越周期砂土液化判别成果应用日本规范地基加固效果检测可将波速与载荷试验结合使用。地基土弹性模量参考值计算地基刚度和阻尼比动剪切模量、动弹性模量1、原位测试技术1.12场地微振动测试（地脉动）拾振器：具有较高灵敏度和线性度；电压放大器：具有滤波、微分、积分功能；采集仪：模数转换器位数不小于12位。仪器设备天然地面和钻孔内部均可进行测试；测点150m半径范围内无人为振动干扰；每个建筑场地地脉动测点不宜少于2个。测试要点场地卓越周期测试成果频谱转换傅里叶蝴蝶算法测试技术新进展1022、测试技术新进展2.1多功能静力触探技术多功能静力触探探头的相继出现，将全面推动岩土原位测试技术革新；无线缆全自动连续贯入静力触探系统已经研发成功，可自动安装探杆，不间断进行贯入，全过程自动化控制；静探微机的数据处理工程正在进行智能化升级，后期将可达到自动判别地层的程度。序号探头功能测量参数1静探旁压仪土体模量2电阻率传感器电阻率3放射性传感器重度、含水量4可视化探头图像、能量、波谱5球形探头海底软土层孔压6磁度探头磁场强度····2、测试技术新进展2.2旋转触探试验（RPT）铁三院研制测试原理与静力触探试验相近，区别在于探头压入方式。试验简介适用于黏性土、粉土~中密以下粗砂及含少量碎石的较硬土层，可测定土的旋转贯入阻力Pr，旋转扭矩Mr和排水土压力Pw。创新点：①旋进方式加深触探深度（86m）；②连续获得土层参数，实现无揽触探。设备装置2、测试技术新进展2.2旋转触探试验（RPT）铁三院研制土类划分黏性土液性指数确定天然地基基本承载力测试成果成果初步应用