第三章 土体原位测试(岩土测试技术)

第三章土体原位测试土体原位测试是指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。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。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。常用的土体原位测试方法：载荷试验静力触探圆锥动力触探试验标准贯入试验旁压试验十字板剪切试验扁铲侧胀土层土类划分；求天然地基承载力；测定土的物理力学性质指标；在桩基勘察中的应用；评价砂土和粉土的地震液化；求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等；检验压实填土的质量及强夯效果；进行浅基础的沉降计算；其它。土体原位测试的应用土体原位测试技术种类较多，都有一定的适用范围，应根据实际情况加以选用。选用原则：根据工程要求，如所要求测试的指标及其精度等；根据地基条件，如地基土的种类及所要勘探与测试的深度；根据现有测试设备与人员的技术水平；根据工程规模与经费。土体原位测试方法选用原则第一节载荷试验一、概述二、仪器设备和试验方法三、测试数据的整理四、测试精度影响因素五、测试成果的应用六、其它类型的载荷试验图片来源：岩土在线，利比亚工地载荷试验按承压板的形状有平板与螺旋板之分按用途可分一般载荷和桩载荷我们主要讲的是浅层平板静力载荷测试平板静力载荷试验(PLT:plateloadtest)，简称载荷试验，在保持地基土天然状态下，在一定面积的承压板上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。优点：对地基土不产生扰动，结果最可靠、最具有代表性，可直接用于工程设计。是确定承载力的最主要方法。缺点：价格昂贵、费时第一节载荷试验一、概述二、仪器设备和试验方法三、测试数据的整理四、测试精度影响因素五、测试成果的应用六、其它类型的载荷试验1.承压板要有足够的刚度，面积一般为1000-5000cm22.加荷装置包括压力源、载荷台架或反力构架。加荷方式有重物加荷和油压千斤顶反力加荷3.沉降观测装置（一）、仪器设备（二）、试验方法1.载荷测试一般在方形坑中进行2.安装设备3.分级加荷加荷原则：第一级为坑底原有重力，后每级按：中低压缩性土50kPa，高压缩性土25kPa，特软土为10kPa4.观测每级荷载下的沉降观测时间间隔：加荷开始后，第一个30min内，每10min观测沉降1次；第二个30min内，每15min观测1次；以后每30min进行一次。•稳定的标准：连续4次观测的沉降量，每小时累计不大于0.1mm，对于软粘土最好观测24h以上，对于正常固结粘土要8h，对于老粘土、砂土、砾石等要4h。5.尽可能使最终荷载达到地基土的极限承载力，以评价承载力的安全度。结束试验的标准：当下述情况出现时即可停止实验a)承压板周围的土体出现裂缝或隆起，沉降的很快；b)在荷载不变的情况下，沉降速率加速发展或接近一个常数。压力——沉降曲线出现明显拐点；c)总沉降量超过承压板宽度（或直径）的1/10。6.当需要卸载观测回弹时，每级卸荷量可为加荷量的2倍，历时1h，每隔15min观测一次。荷载完全卸除后，继续观测3h。第一节载荷试验一、概述二、仪器设备和试验方法三、测试数据的整理四、测试精度影响因素五、测试成果的应用六、其它类型的载荷试验1、绘制压力-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段直线段原始曲线的修正比例极限之前比例极限之后Cpss0Cps0-sss（1）强度控制法比例极限P0(临塑荷载Pcr)：可以作为粘性土、粉土、砂土、碎石土的承载力。2、确定地基的承载力fk=Pcr（2）相对沉降量控制法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。对于一般粘性土、粉土，宜用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。（3）极限荷载法当P-s曲线上的比例界限点出现后，土很快达到极限荷载，即比例极限P0与极限荷载PU接近时，按下式确定地基承载力当比例极限与极限荷载不接近时，用下式确定地基承载力fk=PU/Fs，安全系数Fs=2~3sukF-PPPf00安全系数Fs=3~5例题：某场地中进行载荷试验，承压板面积5000cm2，试坑深度2.5m，其中一个试验点的资料如下表所示，确定该试验点土层的比例极限、极限荷载及地基土的承载力（取Fs=4）。荷载N/kN255075100125150175200225250承压板沉降值S/mm566.97.710.512.515182542注：当荷载增至250kN后，变形速度加快，加荷后30min，变形值为42mm，于是停止试验。第一节载荷试验一、概述二、仪器设备和试验方法三、测试数据的整理四、测试精度影响因素五、测试成果的应用六、其它类型的载荷试验一、承压板的尺寸的影响B45cm(5000cm2)时，沉降量随B的增加而降低B45cm(5000cm2)时，沉降量随B的增加而增加•由于基础宽度一般均超过30cm，所以B不宜太小S(mm)045B(cm)一般来说，大的比小的好，最好与实际基础面积相同；但太大则需大的压力，有时难以达到。所以承压板的面积应适中1000cm2A5000cm2。二、沉降稳定（时间）标准每级压力下的沉降稳定标准不同，则所观测的沉降量就不同，那么所得出压力——沉降量曲线就不一样，从而得出的变形模量或承载力就不同。采用统一的标准，消除这种影响。每施加一级荷载，待沉降速率达到稳定后再加下一级荷载。(1)s0.1mm/h,s0.2mm/h很慢(2)快速方法：每级持续2h，然后根据标准方法的外推，基本原理自学教材P140-142。三、承压板埋深埋深越浅，P-S曲线的比例界限值越小四、地基土的均匀性载荷测试的影响深度一般为1.5-2倍承压板宽度（或直径）；在影响深度范围内土性应保持一致，否则测试成果就不能反映出土层的真实性质；如果场地土层多，且都是重要的持力层，应分层做载荷试验；如果土层较薄，达不到2倍承压板的宽度，就应采用小的承压板或螺旋板载荷试验第一节载荷试验一、概述二、仪器设备和试验方法三、测试数据的整理四、测试精度影响因素五、测试成果的应用六、其它类型的载荷试验1、确定地基的承载力(fk)2、确定地基变形模量(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。.S-P;-B;-0.886;,0.785,-:曲线直线段的斜率承压板的宽度土体的泊松比，方形形承压板的形状系数，圆式中SPSPBE201当承压板位于地表以下时：sPBIE2101BhI27.011hBI23.05.01式中：I1—深度修正系数，当承压板埋深h≦B时，；否则3、计算地基沉降量(sj)设计基础宽度压板的沉降量作用下承在与基底压力相同压力式中砂土粘土-b-S:30b30B22BbSSBbSSjj4、确定湿陷性黄土的湿陷起始压力承压板面积不宜小于0.5m2承压板以外的的试坑需铺设5~10cm厚的砂砾石滤层。6m每级压力等级相当的湿陷下沉量Ssh为：-SSSwsh。浸水条件下的沉降量—天然条件下的沉降量—(mm)S(mm);Sw5、求基准基床系数GB50021-2001（2009版）基准基床系数可根据承压板边长为30cm的平板载荷试验，按下式计算sPKv地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降量s成正比，这个比例系数就是基床反力系数（简称基床系数），用k/K表示，单位为kN/m3第一节载荷试验一、概述二、仪器设备和试验方法三、测试数据的整理四、测试精度影响因素五、测试成果的应用六、其它类型的载荷试验一、桩载荷试验（桩静载荷试验）可以确定桩基的承载力二、水平载荷试验1.单桩水平载荷试验2.地基土水平载荷试验