第七章 工程地质原位测试1

第七章工程地质原位测试工程地质学退出§7.1静力载荷试验(CPT)§7.2静力触探试验(DPT)§7.3圆锥动力触探(DPT)§7.4标准贯入试验(SPT)§7.5十字板剪切试验(VST)§7.1静力载荷试验(CPT)7.1.1静载荷试验的基本原理和意义Ⅰ.压密阶段oa段，荷载小，主要产生压缩变形，荷载与沉降关系接近于直线，土中τ＜τf,地基处于弹性平衡状态Ⅱ.局部剪切阶段ab段，荷载增加，荷载与沉降关系呈曲线，地基中局部产生剪切破坏，出现塑性变形区Ⅲ.破坏阶段bc段，塑性区扩大，发展成连续滑动面，荷载增加，沉降急剧变化0spp0puabc1.确定地基土的临塑荷载、极限荷载，为评定地基土承载力提供依据2.估算地基土的变形模量、不排水抗剪强度和基床反力系数K静力载荷试验可用于：7.1.2静力载荷试验的装置7.1.3静力载荷试验的基本技术要求1.承压板刚性的方形或圆形板，面积0.25～0.5m2，2.试坑宽度≥承压板直径3倍3.尽量减少坑底开挖和整平对土层的扰动，①试土层为软粘土或饱和松砂时，应预留20~30cm厚的原状土②试验标高低于地下水，要先降水，并在坑底敷设5cm的砂垫层，待水位恢复后再试验③承压板与土层接触处，敷设厚1cm左右的中砂或粗砂层4.慢速维持荷载法加载过程①第一级荷载接近卸去土自重，每级荷载增量取预估1/10~1/8Pu，总荷载接近Pu，②荷载的测量精度达到1%，沉降量测量精度达到0.01mm③试验点附近应有取土孔提供土工试验指标或其它原位测试指标，试验后应挖取土试验，描述2.0倍承压板宽度内土层结构变化④试验中止条件7.1.4静力载荷试验资料的应用及其有关问题确定地基承载力强度控制法1.P~s曲线有明显直线段，取该直线段终点对应临塑荷载p02.P~s曲线无明显直线段，取lgp~lgs曲线或p~△s/△p曲线上转折点对应压力相对沉降控制法承压板面积为0.25~0.50m2,1.对于低压缩性土和砂土，取s/b=0.01~0.015对应荷载2.中高压缩性土，取s/b=0.02对应荷载为地基承载力特征值以p~s临塑荷载作为地基承载力特征值根据相对沉降量s/b来确定地基承载力极限荷载法当比例界限p0和极限承载力pu接近Kpfu0当比例界限p0和极限承载力pu不接近suFpppf000Pu的确定①用P~s曲线、lgp~lgs曲线、p~△s/△p曲线的第二转折点对应荷载②取相对沉降s/b＝0.06相应的荷载③采用外插作图法地基土不排水抗剪强度Cu地基土基床反力系数KscuuNppC0spKv载荷试验基床反力系数vvBKK28.31粘性土基准基床反力系数vvKBBK221305.04）＋（砂土1305.0vfsKBK粘性土基床反力系数12)2305.0(vffsKBBK砂土确定地基变形模量E0000.4)1(spBE§7.2静力触探试验(DPT)7.2.1静力触探试验的主要技术要求电缆传感器传感器传感器单桥探头双桥探头单桥探头只能测定一个触探指标—比贯入阻力psAPps双桥探头同时测出锥尖阻力qc和侧摩阻力faAQqccFPffa7.2.2静力触探的贯入机理近似理论三大类1.承载力理论分析——适用于临界深度以上、无压缩性土层的贯入情况2.孔穴扩张理论分析——适用于压缩性土层3.稳定贯入流体理论分析——适用于饱和软粘土7.2.3静力触探试验的目的和使用条件适用范围粘性土、粉土、砂土试验目的1.根据贯入阻力曲线的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、判定沉桩可能性5.判定场地地震液化势7.2.4静力触探试验成果的应用主要成果1.比贯入阻力—深度(ps-h)关系曲线2.锥尖阻力—深度(qc-h)关系曲线3.侧壁摩阻力—深度(fs-h)关系曲线4.摩阻比—深度(Rf-h)关系曲线％100csfqfRps-h曲线qc-h曲线fs-h曲线Rf-h曲线成果应用1.划分土层界线①上下层贯入阻力相差不大时，取超前深度和滞后深度的中心，或中点偏向小阻力土层5~10cm处作为分层界线②上下层贯入阻力相差一倍以上时，当由软层进入硬层或由硬层进入软层时，取软层最后一个贯入阻力小值偏向硬层10cm为分界③上下层贯入阻力无变化时，结合fs或Rf的变化确定分界2.评定地基土的强度参数①粘性土的强度②砂土的强度和密实度3.评定土的变形参数①粘性土的压缩模量或变形模量②砂土的压缩模量和变形模量4.评定地基土的承载力①部分地区的一般土类地基承载力特征值的经验关系5.预估单桩承载力①《上海市地基基础设计规范的方法》②《高层建筑岩土工程勘察规程》③铁道部《静力触探技术规则》§7.3圆锥动力触探(DPT)7.3.1动力触探的类型和规格轻型动力触探10kg中型动力触探63.5kg重型动力触探120kg触探杆锤垫穿心锤尖锤头7.3.2动力触探的技术要求1.应采用自动落锤装置2.触探杆连接后的最初5m的最大偏斜度不应超过1％，大于5m后的最大偏斜度不应超过2％，每贯入1m，应将探杆转动越一圈半，贯入10m以上，每贯入0.2m，旋转探杆3.锤击贯入应连续进行，不能间断，速度一般为每分钟15~30击，试验过程中锤击间歇时间，应做记录4.当贯入15cm，且N10＞50击时即可停止试验；当N63.5＞50击时即可停止试验，考虑改用超重型圆锥动力触探5.N10和N63.5的正常范围是3~50击；N120的正常范围为3~40击。7.3.3动力触探试验的适用范围和目的适用范围强风化、全风化的硬质岩、各种软质岩、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：确定砂土的孔隙比、相对密实度、粉土和粘性土的状态、土的强度和变形参数，评价天然地基土承载力或单桩承载力7.3.4动力触探试验成果的应用1.确定砂土、碎石土的密实度当用重型、超重型圆锥动力触探试验确定碎石土的密实度时，应该对N63.5、N120进行修正，N63.5＝α1N63.5‘，N120＝α2N120‘，其中修正系数α1、α2是与杆长L和锤击数有关2.确定地基土的承载力和变形变量3.确定单桩承载力标准值Rk§7.4标准贯入试验(SPT)7.4.1标准贯入试验设备规格穿心锤贯入器头触探杆锤垫出水孔贯入器身贯入器靴1.贯入阻力用贯入器贯入土层中30cm的锤击数N63.5表示2.国内统一使用直径42mm的钻杆，国外也有使用直径50mm、60mm的钻杆落距锤的质量(kg)63.5±0.5落距(cm)76±2贯入器长度(mm)500外径(mm)51±1内径(mm)35±1管靴长度(mm)76±1刃口角度(o)18~20刃口单刃厚(mm)2.5钻杆直径(mm)42相对弯度＜1/10007.4.2标准贯入试验的技术要求1.标准贯入试验采用回转钻进，并保持孔内水位略高于地下水位。当孔壁不稳定时，可用泥浆护壁，钻至试验标高以上15cm处，清除孔底残土后再进行试验2.采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，并减小导向杆与锤间的摩阻力，避免锤击时的偏心和侧向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆联结后的垂直度，锤击速率小于30击/min3.先将整个杆件系统连同静置于钻杆顶端的锤击系统一起下到孔底，在静重下记录贯入器的初始贯入度，如此时已超过45cm，不用做试验，N＝04.预打阶段：先将贯入器打入土中15cm，如锤击已达50击，贯入未达15cm，记录实际贯入度5.试验阶段：记录每打入10cm的锤击数，累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N，当锤击数已达50击，而贯入深度未达30cm时，可记录50击的实际贯入度，按式换算成相当于30cm的标贯锤击数，并中止试验snN307.4.3标准贯入试验的适用范围和目的适用范围砂土、粉土、一般粘性土，最适用于N＝2~50击的土目的1.采取扰动土样，鉴别和描述土类，按颗粒分析结果定名2.根据标贯击数N，利用地区经验，为砂土的密实度和粉土、粘性土的状态，土的强度参数，变形模量、地基承载力等作出评价3.估算单桩极限承载力和判定沉桩的可能性4.判定饱和粉砂、砂质粉土的地震液化可能性及液化等级§7.5十字板剪切试验(VST)7.5.1十字板剪切试验的基本技术要求1.十字板尺寸：常用尺寸为矩形，高径比(H/D)为22.对于钻孔十字板剪切试验，十字板插入孔底以下的深度大于5倍钻孔直径，保证能在不扰动土中进行试验3.十字板插入土中到开始扭剪的间歇时间小于5min4.扭剪速率一般为10~20/10s；当扭矩出现峰值或稳定后，要继续测度1min，以便确认5.重塑土的不排水抗剪强度，在峰值或稳定强度出现后，顺剪切方向连续转动6圈后测定6.测定精度达到1~2kpa7.为测定强度随深度的变化，试验点竖向间距应取为1m，或根据静力触探等资料布置试验点7.5.2十字板剪切试验的基本原理HDFF21maxMMM24222DDCMu2)(1DDHCMu)2(23maxDHDMCu柱体上下平面的抗剪强度产生的抗扭力矩柱体侧面剪应力产生的抗扭力矩7.5.3十字板剪切试验的适用范围和目的适用范围适用于灵敏度St≤10，固结系数Cv≤100m2/年的均质饱和软粘土目的1.测定原位应力条件下软粘土的不排水抗剪强度Cu2.估算软粘土的灵敏度St7.5.4十字板剪切试验成果的应用试验成果Cu随深度变化曲线，即Cu—h关系曲线成果修正fvufuCC)()(成果应用1.确定软土地基承载力2.估算软土的液性指数IL中国建筑科学研究院、华东电力设计院的经验DCffuk)(2')(13lgfvuLCILvfvuIC235.0171.0)(约翰逊等的统计本章结束返回退出上一页lgp~lgs曲线p~△s/△p