路桥工程检测技术 课件 地基承载力检测

地基承载力检测9地基承载力检测地基承载力检测9.2现场平板载荷试验确定地基容许承载力9.4

静力触探试验9.1规范法确定地基容许承载力9.3

动力触探试验地基：支承基础的土体或岩体基础：建筑物、构筑物和各种设施在地面以下的组成或部分。天然地基：未经加固处理或扰动和地基人工地基：人工加固处理后的地基（换土、夯实、有机或无机结合料稳定处理）导入地基承载力检测方法地基容许承载力是在保证建筑物安全可靠，并符合正常使用要求的前提下，地基土在单位面积上所能承受荷载的能力，通常用荷载强度(KPa)表示。地基容许承载力的确定要考虑两方面的要求，即基础沉降量不超过容许值保证地基有足够的稳定性。地基承载力检测方法地基承载力的确定有三种途径：①现场原位测试②利用理论公式获取③根据土的性质指标按规范方法确定（规范法）地基承载力检测方法原位测试指在岩土体原有的位置上，在保持土的天然结构、天然含水量以及天然应力状态条件下测定岩土性质如平板载荷试验、标准贯入试验、动力触探、静力触探、原位直剪试验、十字板剪切试验、旁压试验、波速测试等，可对地基进行分层和评价地基稳定性和承载力。9.1

规范法确定地基容许承载力9.1

规范法确定地基容许承载力确定土的类型地基设计采用正常使用极限状态，所选的地基承载力为地基承载力容许值。地基承载力的验算，应以修正后的地基承载力容许值fa控制。fa系在地基原位测试或《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG

3363-2019给出的各类岩土承载力特征值fa0的基础上，经修正而得。规范法确定地基的容许承载力程序确定土的状态确定土的容许承载力一、地基土的分类公路桥涵地基的岩土根据塑性指数、粒径、工程地质特性等可分为岩石、碎石土、砂土、粉土、黏性土和特殊性岩土六大类。岩石为颗粒间连接牢固，呈整体或具有节理裂隙的地质体。碎石土为粒径大于2mm的颗粒含量超过总质量50％的土。砂土为粒径大于2mm的颗粒含量不超过总质量50％且粒径大于0.075mm的颗粒超过总质量50％的土。粉土为塑性指数IP≤10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过总质量50％的土。黏性土为塑性指数IP＞10且粒径大于0.075mm

的颗粒含量不超过总质量50％的土。1.一般岩石地基可根据强度等级、节理按表9-1确定其承载力特征值fa0（kPa）二、确定地基容许承载力坚硬程度节理发育程度节理不发育节理发育节理很发育坚硬岩、较硬岩＞30003000～20002000～1500较软岩3000～15001500～10001000～800软岩1200～10001000～800800～500极软岩500～400400～300300～2002.碎石土地基可根据其类别和密实程度按表9-2确定其承载力特征值fa0（kPa）二、确定地基容许承载力土名密实程度密实中密稍密松散卵石1200~10001000~650650~500500~300碎石1000~800800~550550~400400~200圆砾800~600600~400400~300300~200角砾700~500500~400400~300300~2003.砂土地基可根据土的密实度和水位情况按表9-3

确定其承载力特征值fa0（kPa）二、确定地基容许承载力土名湿度密实程度密实中密稍密松散砾砂、粗砂与湿度无关550430370200中砂与湿度无关450370330150细砂水上350270230100水下300210190—粉砂水上300210190—水下20011090—二、确定地基容许承载力4.粉土地基可根据土的天然孔隙比e和天然含水率w（%）确定其承载力特征值fa0（kPa）w（%）20 25e101530350.5400380355———0.6300290280270——0.7250235225215205—0.8200190180170165—0.91601501451401301255.老黏性土地基可根据压缩模量Es按表9-5

确定地基承载力特征值fa0（kPa）二、确定地基容许承载力Es(MPa)10152025303540fa0

(kPa)3804304705105505806206.一般黏性土可根据液性指数IL和天然孔隙比e

确定其地基承载力特征值fa0（kPa）二、确定地基容许承载力eIL00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.20.5450440430420400380350310270240220--0.6420410400380360340310280250220200180—0.74003703503303102902702402201901701601500.83803303002802602402302101801601501401300.93202802602402202101901801601401301201001.0250230220210190170160150140120110--1.1--16015014013012011010090---7.新近沉积黏性土地基可根据液性指数IL和天然孔隙比e，地基承载力特征值fa0（kPa）二、确定地基容许承载力eIL≤0.250.751.25≤0.81401201000.9130110901.0120100801.111090—三、计算修正后的地基容许承载力1、基底尺寸与埋深容许值修正地基容许承载力不仅与地基土的性质和状态有关，而且与基础底面尺寸和埋置深度有关。因此，当基底宽度b＞2m，基础埋置深度h＞3m，且h/b≤4时，地基的容许承载力应修正，修正后的地基容许承载力fa，可按式（9-1）计算，当基础位于水中不透水地层上时，fa按平均常水位至一般冲刷线的水深每米再增大10kPa。（9-1）fa=fa0+k1γ1(b-2)+

k2γ2(h-3)h＞3b＞2地基基础四、计算修正后的地基容许承载力2、软土地基承载力容许值fa按下列规定确定：①软土地基承载力特征值fa0应由载荷试验或其他原位测试取得。②载荷试验和原位测试确有困难时，对于中小桥、涵洞基底未经处理的软土地基，承载力容许值fa可采用以下两种方法确定：（1）根据天然含水量w，计算修正后的地基承载力容许值fa：（2）根据原状土强度指标确定软土地基承载力容许值fa：𝑓𝑎

=5.14𝑚𝑘𝑝𝐶𝑢+

𝛾2ℎfa=fa0+γ2h天然含水率w(%)36404550556575fa0（kPa）100908070605040小结地基承载力检测9地基承载力检测地基承载力检测9.2现场平板载荷试验确定地基容许承载力9.4

静力触探试验9.1规范法确定地基容许承载力9.3

动力触探试验9.2

现场载荷试验确定地基容许承载力平板载荷试验适用于检测天然土质地基、岩石地基及采用换填、预压、压实、挤密、强夯、注浆处理后的人工地基的承压板下应力影响范围内的承载力和变形参数。分为：浅层平板载荷试验深层平板载荷试验岩基载荷试验。适用规程平板载荷试验分类浅层平板载荷试验适用于确定浅层地基土、破碎、极破碎岩石地基的承载力和变形参数；深层平板载荷试验适用于确定深层地基土和大直径桩的桩端土的承载力和变形参数，深层平板载荷试验的试验深度不应小于3m；岩基载荷试验适用于确定完整、较完整、较破碎岩石地基的承载力和变形参数浅层平板载荷试验1．试验原理浅层平板载荷试验是在试验土层表面放置一定规格的方形或圆形刚性承压板，在其上逐级施加荷载。根据试验记录绘制荷载—沉降（p-s）关系曲线。然后分析地基土的强度与变形特性，求得地基土容许承载力与变形模量等。1．试验原理地基在荷载作用下达到破坏状态的过程可以分为三个阶段1、压密阶段：该阶段P—S曲线接近于直线，沉降的主要原因是地基土被压缩。土中各点剪应力均小于土的抗剪强度，土体处于稳定的弹性平衡状态。见P—S曲线oa段。1．试验原理地基在荷载作用下达到破坏状态的过程可以分为三个阶段1、压密阶段：2、局部剪切阶段：a点后P-S曲线不再呈直线关系(ab段)，地基中已有局部区域(称为塑性变形区)的剪应力达到了土的抗剪强度，首先在基础边缘处出现。随着荷载的持续增加，地基土中塑性区的范围也逐步扩大，直到出现连续的滑动面，这一阶段，基础沉降有较大的增加。1．试验原理地基在荷载作用下达到破坏状态的过程可以分为三个阶段1、压密阶段：2、局部剪切阶段：3、破坏阶段：超过b点后，塑性变形区已扩大到形成一个连续的剪裂面，促使地基土向基础四周挤出，地面隆起，基础急剧沉陷。以致完全丧失稳定性。2. 试验设备及安装荷试验设备由稳压加荷装置、反力装置和沉降观测装置三部分组成。利用高压油泵，通过稳压器及反力锚定装置，将压力稳定地传递到承压板。它由下列三部分组成：1．加荷及稳压系统。由承压板、加荷千斤顶、立柱、稳压器和支撑稳压器的三角架组成。加荷千斤顶、稳压器、储油箱和高压油泵分别用高压油管连接，构成一个油路系统。2. 试验设备及安装荷试验设备由稳压加荷装置、反力装置和沉降观测装置三部分组成。利用高压油泵，通过稳压器及反力锚定装置，将压力稳定地传递到承压板。它由下列三部分组成：1．加荷及稳压系统2．反力锚定系统。包括桁架和反力锚定两部分，桁架由中心柱套管、深度调节丝杆、斜撑管、主钢丝绳、三向接头等组成。2. 试验设备及安装荷试验设备由稳压加荷装置、反力装置和沉降观测装置三部分组成。利用高压油泵，通过稳压器及反力锚定装置，将压力稳定地传递到承压板。它由下列三部分组成：1．加荷及稳压系统2．反力锚定系统3．观测系统。用百分表或其他自动观测装置进行观测。常用的载荷板试验时加载方式如图9-5所示。根据现场情况，也可采用地锚代替荷重的方式，也可二者兼用。总的要求是加荷、卸荷要既简便，又安全，并对试验的沉降量观测不产生影响。荷载为刚性的方形或圆钢板。2. 试验设备及安装1.浅层平板载荷试验承压板面积不应小于0.25m2（0.5×0.5m），换填垫层和压实地基承压板面积不应小于1.0m2（1×1m），强夯地基承压板面积不应小于2.0m2。2.承压板应有足够强度和刚度。在拟试压表面和承压板之间应用粗砂或中砂层找平，其厚度不应超过20mm。3.基坑宽度不应小于承压板宽度b或直径d的3倍。承载板0.5*0.5钢板3. 现场测试1.正式试验前宜进行预压。预压荷载宜为最大加载量的5%，预压时间宜为5min。预压后卸载至零，测读位移测量仪表的初始读数并应重新调整零位。2.加荷分级不应少于8级。最大加载量不应小于设计要求的2倍。；3.每级加载后，第一个小时内按间隔10min、10

min、10

min、15

min、15min，测读沉降量以后为每隔半小时测读一次沉降量，当在连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm

时，则认为已趋稳定，可进行下一级加载。3. 现场测试4.当出现下列情况之一时，可终止加载：（1）承压板周围的土明显地侧向挤出。（2）沉降s急剧增大，荷载-沉降(p-s)曲线出现陡降段。（3）在某一级荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定。（4）沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06。s/b≥0.06s

≥0.06*500=30mm四、试验数据处理1.土基承载力确定时，应绘制压力--沉降（P-S）、沉降--时间对数（s-lgt）曲线，可绘制其他辅助分析曲线。2.土基极限荷载可按下列方法确定：（1）当p-s

曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值。（2）满足前三款终止加载条件之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载，当极限荷载小于对应比例界限荷载值的2

时，取极限荷载值的一半。（3）当不能按上述要求确定时，压板面积为0.25~0.50m2时，可取s/b（或s/d）=0.01~0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。（1）承压板周围的土明显地侧向挤出。（2）沉降s急剧增大，荷载-沉降(p-s)曲线出现陡降段。（3）在某一级荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定。四、试验数据处理3.浅层平板载荷试验确定地基变形模量，可按下式计算0 0𝐸=𝐼(1−𝜇2）

𝑝𝑏𝑠E0----变形模量（MPa)；I0----刚性承压板的形状系数，圆形承压板取0.785，方形承压板取0.886，矩形承压板当长宽比l/b＝1.2时，取0.809，当l/b=2.0时，取0.626，其余可计算求得，但l/b不宜大于2μ----土的泊松比，应根据试验确定；当有工程经验时，碎石土可取0.27，砂土可取0.30，粉土可取0.35，粉质黏土可取0.38，黏土可取0.42；b----承压板直径或边长（m）；p----p-s曲线线性段的压力值（kPa)；s----与p对应的沉降量（mm）。注：泊松比μ=-εx/εy五、注意问题1．平板载荷试验受荷面积小，加荷影响深度不超过2倍的承压板边长或直径，且加荷时间较短，因此不能通过载荷板试验提供建筑物的长期沉降资料。2．在沿海软黏土部分地区，地表往往有“硬壳层”，当为小尺寸承压板时，对其下软弱土层还未受影响，而实际建筑物基础大，下部软弱土层对建筑物沉降起主要影响。因此，载荷试验有一定的局限性。3．当地基压缩层范围内土层单一、均匀时，可直接在基础埋置高程处进行载荷试验。如地基压缩层范围内是成层变化的或不均匀时，则要进行不同尺寸承压板或不同深度的载荷试验。此时，可以采用其他原位测试和室内土工试验来确定荷载板试验影响不到的土层的工程力学性质。4．如果地基土层起伏变化很大，还应在不同地点做载荷试验。浅层荷载板小结地基承载力检测9地基承载力检测地基承载力检测9.2现场平板载荷试验确定地基容许承载力9.4

静力触探试验9.1规范法确定地基容许承载力9.3

动力触探试验原位测试DPT圆锥动力触探9.3

动力触探试验分类：圆锥动力触探(DPT)标准贯入试验(SPT)适用规范：《建筑地基检测技术规范》JGJ

340-2015《岩土工程勘察规范》GB50021-2001轻型重型超重型9.3

动力触探试验1、标准贯入试验(SPT)采用质量为63.5kg的穿心锤，以76cm的落距，将一定规格的标准贯入器先打入土中15cm，然后开始记录锤击数目，将标准贯入器再打入土中30cm，用此30cm的锤击数作为标准贯入试验的指标。30cm地基导杆穿心锤76cm标准贯入器15cm63.5kg9.3

动力触探试验2、圆锥动力触探(DPT)利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻力大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理力学性质，对地基土做出工程地质评价的测试方法。9.3动力触探试验标准贯入试验和重型圆锥动力触探比较测试设备落锤相同，探头不同；试验操作相近，标准贯入试验不能连续进尺；评定方法不同，圆锥动力触探的缺点是不能采样并对土进行直接鉴别描述。9060。748560404634重型、超重型动力触探探头（单位：mm）标准贯入器圆锥动力触探分类（1）轻型动力触探试验适用于评价黏性土、粉土、粉砂、细砂地基及其人工地基的地基土性状、地基处理效果和判定地基承载力；触探深度小于4m的土层（2）重型动力触探试验适用于评价黏性土、粉土、砂土、中密以下的碎石土及其人工地基以及极软岩的地基土性状、地基处理效果和判定地基承载力；也可用于检验砂石桩和初凝状态的水泥搅拌桩、旋喷桩、灰土桩、夯实水泥土桩、注浆加固地基的成桩质量、处理效果以及评价强夯置换效果及置换墩着底情况，触探试验深度1~16m；（3）超重型动力触探试验适用于评价密实碎石土、极软岩和软岩等地基土性状和判定地基承载力，也可用于评价强夯置换效果及置换墩着底情况。圆锥动力触探分类动力触探类型圆锥动力触探试验标准贯入试验轻型重型超重型探头规格圆锥头锥角60º锥底截面积12.6cm2圆锥头锥角60º锥底截面积43cm2圆锥头锥角60º锥底截面积43cm2对开管式贯入器，外径51mm、内径35mm、长度700mm、刃角19º47¹锤重（kg）10±0.263.5±0.5120±1.063.5±0.5落距（cm）50±276±2100±276±2触探指标贯入30cm锤击数贯入10cm锤击数贯入10cm锤击数贯入30cm锤击数探杆直径 （mm）2542/506042最大贯入深度（m）4-612-1620适用范围一般粘性土、素填土砂土、碎石土密实碎石土粘性土、粉土、砂土、强风化岩一、仪器设备类型轻型重型超重型落锤锤的质量（kg)1063.5120落距（cm)5076100探头直径（mm）407474锥角（°)606060探杆直径（mm）2542/5050~60一、仪器设备-轻型动力触探4013258

1644525轻型动力触探仪（单位：mm）1－穿心锤；2—钢砧与锤垫；3－触探杆；4－圆锥探头；5－导向杆触探杆应顺直，每节触探杆相对弯曲宜小于0.5％，丝扣完好无裂纹。当探头直径磨损大于2mm或锥尖高度磨损大于5mm时应及时更换探头。脱钩器63.5kg重锤重型动力触探探头一、仪器设备-重型动力触探9060。748560404634重型及超重型圆锥动力触探的落锤应采用自动脱钩装置。二、现场检测-检测频率采用圆锥动力触探试验对处理地基土质量进行验收检测时，单位工程检测数量不应少于10点，当面积超过3000应每500m2增加1点。检测同一土层的试验有效数据不应少于6个。二、现场检测-现场布置经人工处理的地基，其试验按天然地基试验方法和要求执行；应在平整的场地上进行，选点：①

应具有代表性②测试点应布置在增强体的桩体中心③可选择在置换墩中心深度：（1）天然地基检测深度应达到主要受力层深度以下；（2）人工地基检测深度应达到加固深度以下0.5m；（3）复合地基增强体及桩间土的检测深度应超过竖向增强体底部0.5m。二、现场检测-检测规定（1）圆锥动力触探试验应采用自由落锤；（2）地面上触探杆高度不宜超过1.5m，并应防止锤击偏心、探杆倾斜和侧向晃动；（3）锤击贯入应连续进行，保持探杆垂直度，锤击速率宜为(15~30）击／min；（4）每贯入lm，宜将探杆转动一圈半；当贯入深度超过10m，每贯入20cm宜转动探杆一次；（5）应及时记录试验段深度和锤击数。轻型动力触探应记录每贯入30cm的锤击数，重型或超重型动力触探应记录每贯入10cm的锤击数；（6）对轻型动力触探，当贯入30cm锤击数大于100击或贯入15cm锤击数超过50击时，可停止试验；（7）对重型动力触探，当连续3次锤击数大于50击时，可停止试验或改用钻探、超重型动力触探；当遇有硬夹层时，宜穿过硬夹层后继续试验。三、检测数据分析与判定1.单孔连续圆锥动力触探试验应绘制锤击数与贯入深度关系曲线。2.计算单孔分层贯入指标平均值时，应剔除临界深度以内的数值以及超前和滞后影响范围内的异常值。3.应根据各孔分层的贯入指标平均值，用厚度加权平均法计算场地分层贯入指标平均值和变异系数。应根据不同深度的动力触探锤击数，采用平均值法计算每个检测孔的各土层的动力触探锤击数平均值（代表值）。4.地基土的岩土性状、地基处理的施工效果可根据单位工程各检测孔的圆锥动力触探锤击数、同一土层的圆锥动力触探锤击数统计值、变异系数进行评价。地基处理的施工效果尚宜根据处理前后的检测结果进行对比评价。5.初步判定地基土承载力特征值时，可根据平均击数N10。或修正后的平均击数N63.5按表9-11、表9-12进行估算。三、检测数据分析与判定绘制动力触探击数沿深度分布曲线以杆长校正后的击数为横坐标，以贯入深度为纵坐标绘制曲线图。因为采集的数据表示每贯入某一深度的锤击数，故曲线图一般绘制成沿深度方向的直方图。动力触探试验的典型N-h曲线四、特点1．优点简易快速、适应性广2．问题（1）有效捶击能量（2）设备规格类型多，标准不统一（3）杆长修正问题（4）理论研究滞后（5）标准贯入施工方式对结果的影响总体而言，动力触探试验适应面较广，在工程中是十分有效的勘测和检验手段。但是影响测试成果精度的因素很多，所测成果的离散性大。因此，它是一种较粗糙的原位测试方法。小结地基承载力检测9地基承载力检测地基承载力检测9.2现场平板载荷试验确定地基容许承载力9.5

静力触探试验9.1规范法确定地基容许承载力9.3

动力触探试验原位测试DPT圆锥动力触探9.4

静力触探试验9.4

静力触探试验静力触探（DPT）的基本原理就是用准静力（相对动力触探而言，没有或很少冲击荷载）将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，

来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等工程地质勘察目的。一、仪器设备静力触探仪由贯入设备、探头、记录仪和传送电缆组成，整个测试系统按要求进行定期检定，记录仪和传送电缆应作校准或率定。手摇式贯入设备探头与电缆率定设备1、贯入设备静力触探贯入系统由触探主机（贯入装置）和反力装置两大部分组成。触探主机的作用是将底端装有探头的探杆一根一根地压入土中。触探主机按其贯入方式不同，可以分为间歇贯入式和连续贯入式；按其传动方式的不同，可分为机械式（手摇链条和电动齿轮式）和液压式；按其装配方式不同可分为车装式、拖斗式和落地式等。2、量测系统包括：探头和记录仪器探头：静力触探探头为地层阻力传感器，是静力触探仪的关键部件。探头包括摩擦筒和锥头两部分。按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探记录仪器：国内静力触探量测仪器有数字式电阻应变仪、电子电位差自动记录仪、微电脑数据采集仪。2、量测系统-探头（1）单桥探头：是我国所特有的一种探头类型。它是将锥头与外套筒连在一起，因而只能测量一个参数。这种探头结构简单，造价低，坚固耐用。（2）双桥探头：它是一种将锥头与摩擦筒分开，可同时测锥头阻力和侧壁摩擦力两个参数的探头。国内外普遍采用，用途很广。（3）孔压探头：它一般是在双用探头基础上再安装一种可测触探时产生的超孔隙水压力装置的探头。孔压探头最少可测三种参数，即锥尖阻力、侧壁摩擦力及孔隙水压力，功能多，用途广，在国外已得到普遍应用。此外，还有可测波速、孔斜、温度及电导率等的多功能探头。单桥双桥单桥探头只能测定一个触探指标—比贯入阻力psps

PA双桥探头同时测出锥尖阻力qc和侧摩阻力faqc

QcAfa

Pf

F电缆传感器传感器

传感器单桥探头双桥探头2、量测系统-探头3、标定系统率定的目的是求出测量仪表的读数与荷载之间的关系——率定系数k测力传感器的率定孔压传感器的饱和与率定二、现场检测1.静力触探测试应在平整的场地上进行，测试点应根据工程地质分区或加固处理分区均匀布置，并应具有代表性；当评价地基处理效果时，处理前、后的测试点应考虑前后的一致性。2.静力触探测试深度除应满足设计要求外，尚应按下列规定执行：（1）天然地基检测深度应达到主要受力层深度以