载荷试验课件

第第2 2章载荷试验章载荷试验岩土测试技术岩土测试技术.概述.试验的基本原理与仪器设备.试验技术要求与操作步骤.试验资料整理与应用.螺旋板载荷和水平载荷试验简介.动载荷试验.工程实例目录目录载荷试验（Loading Test）是在现场用一个刚性承压板逐级加荷，测定天然地基、复合地基、单桩的变形随荷载的变化，借以确定地基承载力的试验。实际上是模拟建筑物地基基础在受荷条件下工程性能的一种现场模型试验。分类：浅层平板载荷（m，水上）；深层平板载荷（m，水下）；螺旋板载荷；动载荷1.1.概述概述堆重-千斤顶式浅层平板载荷试验螺旋板荷载试验深层平板载荷试验石垭子水电站石垭子水电站2125/10t桥式起重机载荷试验桥式起重机载荷试验伞形静载荷，试验反力台国内平板载荷试验主要技术要点依不同的规范所要求不一样：岩土工程勘察规范建筑地基基础设计规范岩土静力载荷试验规程1.1.概述概述（）确定地基土的比例界限压力、破坏压力，评定地基土的承载力；（）确定地基土的变形模量；（）估算地基土的不排水抗剪强度；（）确定地基土基床反力系数；（）地基处理效果检测和测定桩的极限承载力。载荷试验目的载荷试验目的工程体的变形和承载性能工程体的变形和承载性能天然/人工地基工程岩体桩基/基桩 测试参数荷载强度地基地基承载力基桩基桩承载力（侧摩阻、端承力）变形（荷载方向/垂直于荷载方向的位移）地基/基桩竖向载荷试验：竖向位移（沉降）、变形参数（E、m）基桩侧向载荷试验/岩体直剪试验：侧向位移、地基抗力系数、围岩抗力系数.试验的基本原理与仪器设备试验的基本原理与仪器设备由典型的平板载荷试验得到的压力沉降曲线（P-s曲线）可以分为三个阶段:(1)直线变形阶段：比例界限P0 受荷土体中任意点产生的剪应力小于土体的抗剪强度，土的变形主要由土中空隙的减少而引起，土体变形主要是竖向压缩。(2)剪切变形阶段：极限压力Pu -s关系曲线的斜率随压力P的增大而增大，土体除了竖向压缩之外，在承压板的边缘已有小范围内土体承受的剪应力达到了或超过了土的抗剪强度，并开始向周围土体发展。变形由土体的竖向压缩和土粒的剪切变位同时引起。(3)破坏阶段 即使压力不再增加，承压板仍不断下沉。土体内部形成连续的滑动面，在承压板周围土体发生隆起及环状或放射状裂隙，此时，在滑动土体内各点的剪应力均达到或超过土体的抗剪强度。浅层平板载荷试验的试验设备由加荷系统、反力系统和量测系统三部分组成。.试验的基本原理与仪器设备试验的基本原理与仪器设备指通过承压板对地基施加荷载的装置和方法。加荷系统包括承压板和加荷装置。对于一般粘性土地基，常用面积为0.5m2的圆形或方形承压板;对于碎石类土,承压板直径(或宽度)应为最大碎石直径的10-20倍;对于岩石类土，承压板的面积以0.1m2为宜。加荷装置总体上可分为重物加荷装置和千斤顶加荷装置。2.2.1 2.2.1 加荷系统加荷系统载荷试验的反力可以由重物、地锚单独或地锚与重物共同提供，由地锚(或重物)和梁架组合成稳定的反力系统。2.2.2 2.2.2 反力系统反力系统位移量测系统包括基准梁和位移测量元件.基准梁的支撑柱应离承压板和地锚(如果采用地锚提供反力)一定的距离，以避免地表变形对基准梁的影响。位移测量元件可以采用百分表或位移传感器。2.2.3 2.2.3 量测系统量测系统百分表是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动，经过齿轮传动放大，变为指计在刻度盘上的转动，从而读出被测尺寸的大小。.试验技术要求与操作步骤试验技术要求与操作步骤 3.1 试验技术要求 对于浅层平板载荷试验，应当满足以下技术要求。1.试坑的尺寸及要求试坑宽度或直径不应小于承载板宽度或直径的三倍。试坑底部的岩土应避免扰动，保持其原状结构和天然湿度，在承压板下铺设不超过20mm的砂垫层并找平,之后尽快安装设备;2.承载板的尺寸 载荷试验宜采用圆形刚性承载板，根据土的软硬或岩体裂隙密度选用合适的尺寸;对于浅层平板载荷试验，承压板面积不应小于0.25m2,当在软土和粒径较大的填土上进行试验时，承载板尺寸不应小于0.5m2。3.加载方式 一般采用分级维持荷载沉降相对稳定法(通常称为慢速法);有地区经验时，也可采用分级加荷沉降非稳定法(通常称为快速法)或等沉降速率法。关于加荷等级的划分，一般取10-12级，并不小于8级。最大加载量不应小于地基土承载力设计值的两倍，荷载的量测精度控制在士1%。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10kPa3.1 3.1 试验技术要求试验技术要求试验土层特征试验土层特征每级荷载增量每级荷载增量（kPakPa）软塑粘土；稍密砂土10-25可塑硬塑粘性土、粉土；中密砂土25-50坚硬粘性土；密实砂土50-100 4.沉降观测 根据国标岩土工程勘察规范，当采用慢速法时，对于土体，每级荷载施加后，间隔:5min,5min,10min,10min,15min,15min测读一次沉降，以后间隔30min测读一次沉降。当连续2h每小时沉降量不大于0.1mm时，认为沉降已达到相对稳定标准，可施加下一级荷载;当试验对象是岩体时、间隔1min，2min，2min，5min测读一次沉降，以后侮隔10min测读一次，.当连续三次读数之差小于0.01mm时，认为沉降已达到相对稳定标准，可施加下一级荷载。采用快速法时，每加一级荷载按间隔15min观测一次沉降。每级荷载维持2h，即可施加下一级荷载。最后一级荷载可观测至沉降达到相对稳定标准或仍维持2h。当采用等沉降速率法时，控制承压板以一定的沉降速率沉降，测读与沉降相应的所施加的荷载，直至土体达破坏状态。3.1 3.1 试验技术要求试验技术要求 一般应尽可能进行到试验土层达到破坏阶段，然后终止试验。当出现下列情况之一时，可认为己达破坏阶段，并可终止试验。(1)承载板周边的土出现明显侧向挤出，或出现明显隆起，或径向裂缝持续发展;(2)本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷载与沉降关系曲线出现明显下降;（3）在某级荷载下，24h沉降速率不能达到相对稳定标准;（4）总沉降量与承载板直径(或边长)之比超过0.06 5.5.试验终止条件试验终止条件 1.试验设备的安装 这里以地锚反力系统为例加以叙述。(1)下地锚 (2)挖试坑：不应小于承压板边长或直径的3倍，开挖至试验深度 (3)放置承压板:铺设不超过20mm厚度的砂垫层并找平 (4)千斤顶和测力计的安装 (5)横梁和连接件的安装 (6)沉降测量系统的安装3.2 3.2 试验操作步骤试验操作步骤 2.试验步骤 (1)加荷操作：第一级荷载需要加上设备的质量并减去挖掉土的自重。(2)稳压操作：校正设备变形。(3)沉降观测：采用慢速法，当连续2h每小时沉降量不大于0.1mm。(4)试验观测与记录。3.2 3.2 试验操作步骤试验操作步骤4.1 试验资料整理1.绘制P-s曲线2.P-s曲线的修正 如果原始P-s曲线的直线段延长线不通过原点(0,0)，则需对P-s曲线进行修正。可采用两种方法进行修正：(1)图解法；（2）最小二乘法3.绘制lgP-lgs曲线4.绘制s-lgt/s-t曲线.试验资料整理试验资料整理4.2 成果应用 1.确定地基的承载力 1)拐点法 如果拐点明显，直接从P-s曲线上确定拐点作为比例界限、并取该比例界限所对应的荷载值作为地基承载力特征值。2)极限荷载法 先确定极限荷载，当极限荷载小于对应的比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载的一半作为地基承载力特征值。3）相对沉降法 当作为按上述两种方法不能或不易确定地基承载力时，在P-s曲线上取s/b(相对沉降)为一定值所对应的荷载为地基承载力特征值。按GB50021-2002规范，当承压板面积为0.25-0.50m2时，可取s/b=0.01-0.015所对应的荷载地基承载力特征值。.试验资料整理与应用试验资料整理与应用 3.确定地基的基床反力系数 依据平板载荷试验P-s曲线直线段的斜率，可以直接确定载荷试验基床反力系数。依据国标岩上工程勘察规范，当采用边长为30cm的平板载荷试验时。可根据下式确定Kv kv=P/s如果P-s曲线初始无直线段，则P可取极限压力之半，s为相应于该P值的沉降量。由荷载试验求得的基床反力系数Kv,按下式换算成基准基床反力系数Kv1:对于粘性土：Kv1=3.28bKv对于砂土：Kv1=4b2kv/(b+0.305)4.平板载荷试验的其他应用 如评价地基不排水抗剪强度，预估地基最终沉降量和检验地基处理效果是否达到地基承载力的设计值。.试验资料整理与应用试验资料整理与应用仪器安装一定要仔细，千斤顶、测力计、承压板等一定要在一条轴线上；加压时一定要均匀，避免用力过猛。加压过程中要随时观察，有无倾斜过大、地锚拔出等现象；不要超负荷加压，以免损坏仪器。注意实验过程中的安全。注意事项注意事项 螺旋板载荷试验是将一螺旋形承压板旋入地下试验深度，通过传力杆对螺旋板施加荷载，观测螺旋板的沉降，以获得荷载沉降时间关系。.螺旋板载荷试验简介螺旋板载荷试验简介螺旋板载荷试验适用于地下水位以下一定深度处的砂土、软粘性土、一般粘性土和硬粘性土层。螺旋板载荷试验的加荷方式、加荷等级以及试验结束条件均与平板载荷试验一样。螺旋板载荷试验P-s曲线和s-lgt曲线与试验土层的土性之间的理论关系与平板载荷试验有所不同。如P-s曲线上的特征值除了比例界限和极限压力之外，还有初始压力P0(定义为P-s曲线直线段的起点)。.螺旋板载荷试验简介螺旋板载荷试验简介1.单桩水平载荷试验单桩水平载荷试验 2.地基土水平载荷试验地基土水平载荷试验水平载荷试验水平载荷试验.动载荷试验动载荷试验2009年4月28日，对西坝-7地块经济适用房水岸天成项目地基基础进行单桩竖向抗压静载荷试验。根据设计要求其单桩竖向抗压承载力特征值为2500kN，公司技术人员通过计算堆载量后得知，需将其桩上施加最大压力为5000 kN，即500吨。.工程实例工程实例平板载荷试验、浅层平板载荷试验、静载荷试验、载荷试验该仪器适用于粗、细粒土和土填压实后的路基等的地基系数的测试，也可以用于计算均匀地基土的变形模量主要技术参数:1、荷载板直径:300mm；2、千斤顶加载能力范围:030TK-30K-30型平板载荷测定仪型平板载荷测定仪桩基的深层平板载荷试验桩基的深层平板载荷试验静载荷试验(Static Loading Test)，是在桩顶逐级施加轴向压力、轴向上拔力或在承台底面处施加水平力，观测桩相应检测点随时间而产生的位移，据此判定桩的竖向抗压承载力、竖向抗拔承载力或水平承载力的试验方法。静载试验架静载试验架