岩土工程10原位测试技术

2024/5/4110 原位测试技术原位测试指的是在土原位测试指的是在土(岩岩)体的本来位置，对处于体的本来位置，对处于天然状态下的土（岩）体所进行的工程性质的测天然状态下的土（岩）体所进行的工程性质的测试。试。它具有直接性、真实性和实用性的特点。对土岩它具有直接性、真实性和实用性的特点。对土岩体工程性质的判断起着十分重要的作用。体工程性质的判断起着十分重要的作用。2024/5/4210.1载荷试验10.1.1载荷试验设备载荷试验简称载荷试验简称DLT(Dead Load Teoc)，有，有平板和螺旋板载荷试验两种，常用平板载平板和螺旋板载荷试验两种，常用平板载荷试验。荷试验。2024/5/43平板载荷试验平板载荷试验 是在现场试坑坑底土是在现场试坑坑底土层面上放置刚性平扳，层面上放置刚性平扳，亦称承压板或载荷板，亦称承压板或载荷板，在板上分级施加中心在板上分级施加中心竖向荷载，直至地基竖向荷载，直至地基破坏，量测各级荷载破坏，量测各级荷载作用下承压板的下沉作用下承压板的下沉量，即地基的沉降量，量，即地基的沉降量，利用荷载沉降利用荷载沉降ps关关系曲线，确定地基土系曲线，确定地基土的有关工程性质。的有关工程性质。2024/5/44加载设备木质或铁质加载平台液压加载平台2024/5/4510.1.2载荷试验方法(1)试坑的准备工作试坑的准备工作 试坑底宽应不小于承压板宽度或直径的试坑底宽应不小于承压板宽度或直径的3倍，以倍，以便排除承压板周围超载的影响。便排除承压板周围超载的影响。坑底应铺设坑底应铺设1cm左右的砂垫层左右的砂垫层(中砂或粗砂中砂或粗砂)，以，以便确保承压板与土层间水平和均匀接触。便确保承压板与土层间水平和均匀接触。为保证试验土层的天然状态，当测试土层为软塑为保证试验土层的天然状态，当测试土层为软塑粘土或饱和松砂时，试验开始前承压板周围应预粘土或饱和松砂时，试验开始前承压板周围应预留留 2030cm厚的原状土作为保护层。厚的原状土作为保护层。2024/5/46(2)设备标定和稳压工作设备标定和稳压工作 试验前必须进行千斤顶、油泵和压力表等加试验前必须进行千斤顶、油泵和压力表等加载系统的标定，试验中需考虑加压过程中载系统的标定，试验中需考虑加压过程中压力的稳定性，往往由于地锚的上拔，承压力的稳定性，往往由于地锚的上拔，承压板的下降，加载设备的变形和千斤顶的压板的下降，加载设备的变形和千斤顶的漏油，千斤顶的压力漏油，千斤顶的压力(表现在油表的读数上表现在油表的读数上)不易稳定，出现松压现象，必须及时补充压不易稳定，出现松压现象，必须及时补充压力，保持恒压力，保持恒压2024/5/47(3)加荷方式加荷方式 加荷方式有加荷方式有3种种第第1种为常规的种为常规的慢速加载慢速加载法：法：采取分级加载，待沉降稳定后再施加下一级荷载；采取分级加载，待沉降稳定后再施加下一级荷载；第第2种为快速加载法：种为快速加载法：同样采取分级加载，每级荷载只需维持同样采取分级加载，每级荷载只需维持2h便可施便可施加下一级荷载，而不必等待沉降稳定，最后一级加下一级荷载，而不必等待沉降稳定，最后一级荷载沉降观测达稳定标准或仍维持荷载沉降观测达稳定标准或仍维持2h；第第3种为等沉降速率法：种为等沉降速率法：控制承压板按一定的沉降速率下沉，测量与沉降控制承压板按一定的沉降速率下沉，测量与沉降相应的所施加的荷载，直至破坏状态相应的所施加的荷载，直至破坏状态2024/5/48慢速加载法分级荷载量一般取试验土层极限荷载的分级荷载量一般取试验土层极限荷载的1/81/10，或临塑荷载的，或临塑荷载的1/41/5，当难以预估极限，当难以预估极限荷载值时，可参考表荷载值时，可参考表10.1取用。取用。2024/5/49 各级荷载下的沉降稳定标准各级荷载下的沉降稳定标准 该标准直接影响试验成果，它的确定与测该标准直接影响试验成果，它的确定与测量沉降的精度有关。通常采用的百分表其量沉降的精度有关。通常采用的百分表其量测精度为量测精度为0.1mm时，沉降相对稳定标准时，沉降相对稳定标准为连续为连续2h观测沉降量不大于观测沉降量不大于0.1mmh，但，但每级荷载下的观测时间，对软粘土不少于每级荷载下的观测时间，对软粘土不少于 24h，对一般粘性土不少于，对一般粘性土不少于8h，对较坚实，对较坚实的土的土(如老粘土、密实砂土、碎石土等如老粘土、密实砂土、碎石土等)不应不应小于小于4h。2024/5/410各级荷载下沉降的读数各级荷载下沉降的读数 每加一次荷载都要按一定的时间间隔记录每加一次荷载都要按一定的时间间隔记录沉降读数，压力刚加上时承压板下降很快，沉降读数，压力刚加上时承压板下降很快，开始开始515min需测读变形，需测读变形，1h后可放宽到后可放宽到3060min测读一次测读一次(砂土取小值，粘性土砂土取小值，粘性土取大值取大值)。2024/5/411(4)试验终止条件试验终止条件 在载荷试验中，一般应以地基破坏为试验终止条在载荷试验中，一般应以地基破坏为试验终止条件具体操作时可按如下现象进行判断：件具体操作时可按如下现象进行判断：承压板周围地表土出现隆起、或明显的侧向挤承压板周围地表土出现隆起、或明显的侧向挤出出(砂土砂土)、或发生裂缝现象、或发生裂缝现象(粘性土粘性土)；当荷载不变时，当荷载不变时，24h内沉降速率几乎等速或加内沉降速率几乎等速或加速发展：速发展：荷载增量虽然小，但沉降却急剧发展。荷载增量虽然小，但沉降却急剧发展。2024/5/41210.1.3荷载试验资料整理及试验结果试验成果临塑荷载极限荷载2024/5/413当ps曲线的直线段不通过原点时，应进行修正2024/5/4142024/5/41510.1.4载荷试验成果的利用2024/5/4162024/5/4172024/5/41810.1.4.2确定地基土的变形模量2024/5/4192024/5/4202024/5/42110.2十字板剪切试验 十字板剪切试验简称十字板剪切试验简称FVT(Field Vane Test)，是用十字板剪切仪在现场原位测，是用十字板剪切仪在现场原位测试软土地基不排水抗剪强度的试验。与室试软土地基不排水抗剪强度的试验。与室内试验比较，它避免了土样扰动，并保存内试验比较，它避免了土样扰动，并保存了其天然状态，且所需设备简单，操作方了其天然状态，且所需设备简单，操作方便，是一种便，是一种 有效的测试方法有效的测试方法2024/5/4222024/5/4232024/5/4242024/5/4252024/5/4262024/5/4272024/5/42810.3标准贯入试验 标准贯入试验简称标准贯入试验简称SPT(Standard Penetration Test)，它是用重，它是用重635N的穿心锤，以的穿心锤，以760mm高的高的落距，落距，将置于试验土层上的特制的对开式标准贯将置于试验土层上的特制的对开式标准贯人器人器(图图108)，先不记锤击数打入孔底，先不记锤击数打入孔底15cm，然后再打入然后再打入30cm，并记下锤击数，并记下锤击数N63.5，或，或N。最后提出钻杆和标准贯人器，取出土样，进行土最后提出钻杆和标准贯人器，取出土样，进行土的物理力学性质试验。的物理力学性质试验。标准贯入试验实际上也属于土的动力触探试验类标准贯入试验实际上也属于土的动力触探试验类型之一，只不过探头不是圆锥探头，而是标准的型之一，只不过探头不是圆锥探头，而是标准的圆筒形探头，由两个半圆筒合成的取土器圆筒形探头，由两个半圆筒合成的取土器2024/5/429标准贯入试验标准贯入试验标准贯入试验标准贯入试验(SPT)(SPT)2024/5/4302024/5/4312024/5/43210.4静力触探试验 静力触探试验简称静力触探试验简称CPT（Come Penetration Test)，它是将一锥形金属探头，按一定的速率，它是将一锥形金属探头，按一定的速率(一般为一般为0.5-1.2 m/min)匀速地静力压入士中，量匀速地静力压入士中，量测其贯入阻力，而进行的一种原位测试方法。测其贯入阻力，而进行的一种原位测试方法。静力触探是一种快速的现场勘探和原位测试方法，静力触探是一种快速的现场勘探和原位测试方法，具有设备简单、轻便、机械化和自动化程度高、具有设备简单、轻便、机械化和自动化程度高、操作方便等一系列优点，受到了国内外工程界的操作方便等一系列优点，受到了国内外工程界的普遍重视，无论从理论和应用等方面发表的文献普遍重视，无论从理论和应用等方面发表的文献很多，值得学习和参考。很多，值得学习和参考。2024/5/43310.4.1静力触探设备10.4.1.1静力触探仪静力触探仪按贯入能力大致可分为：静力触探仪按贯入能力大致可分为：轻型轻型(20一一50kN)、中型、中型(80120kN)，重型，重型(200300kN)3种；种；按贯入的动力及传动方式可分为：按贯入的动力及传动方式可分为：人力钻进、机械传动及液压传动人力钻进、机械传动及液压传动3种；种；按测力装置可分为：按测力装置可分为：油压表式，应力环式、电阻应变式及自动记录等不同类油压表式，应力环式、电阻应变式及自动记录等不同类型。型。2024/5/4342024/5/43510.4.1.2探头和探杆2024/5/4362024/5/4372024/5/43810.4.1.3量测系统 量测系统是静力触探仪的重要组成部分，量测系统是静力触探仪的重要组成部分，测量静力触探的贯入阻力，国外常用油压测量静力触探的贯入阻力，国外常用油压法或电测法，在我国不论是生产部门，还法或电测法，在我国不论是生产部门，还是科研部门，几乎都采用电测法是科研部门，几乎都采用电测法2024/5/43910.4.2静力触探的基本原理2024/5/44010.4.3静力触探成果及利用（1）划分土层和判别土类（2）确定浅基础的承载力（3）确定桩的承载力（4）评定粘性土的不排水抗剪强度、砂土的相对密度和内摩擦角（5）确定土的变形指标（6）估计土的固结系数（7）判定砂土液化的可能性2024/5/44110.4.3.2静力触探成果的利用静力触探成果的利用（1）划分土层和判别土类）划分土层和判别土类2024/5/4422024/5/443（2）确定浅基础的承载力2024/5/444（3）确定桩的承载力2024/5/4452024/5/4462024/5/4472024/5/4482024/5/44910.5动力触探试验 动力触探试验简称DPT(Dynamic Penetration Test)。它是用一定质量的落锤(冲击锤)，提升到与型号相应的高度，让其自由下落，冲击钻杆上端的锤垫，使与钻杆下端相连的探头贯入土中，根据贯入的难易程度，即贯入规定深度所需的锤击次数(击数)，来判定土的工程性质，这种原位测试方法叫动力触探试验。2024/5/4502024/5/4512024/5/4522024/5/4532024/5/4542024/5/4552024/5/4562024/5/4572024/5/45810.6旁压试验 旁压试验简称旁压试验简称PMT(Pressuremeter Test)。它是利用旁压器它是利用旁压器(亦称探头亦称探头)的主腔对土层中的主腔对土层中柱状孔穴的孔壁施加横向水平力，致使孔柱状孔穴的孔壁施加横向水平力，致使孔壁向外膨胀，直至破坏，通过压力和孔穴壁向外膨胀，直至破坏，通过压力和孔穴体积变化之间的关系，来确定土的力学性体积变化之间的关系，来确定土的力学性 质指标的一种原位测试方法。质指标的一种原位测试方法。2024/5/45910.6.1预钻式旁压仪2024/5/460 绘制体积增加量绘制体积增加量V与压力与压力P的关系曲线，或的关系曲线，或sp曲线，曲线，称为旁压曲线，如图称为旁压曲线，如图10.23所示。它是旁压试验的直接所示。它是旁压试验的直接成果，这一成果又表现在成果，这一成果又表现在3个主要参量上，即旁压模量个主要参量上，即旁压模量Em、屈服压力、屈服压力pf和极限压力和极限压力pl。2024/5/46110.6.3旁压试验成果的利用10.6.3.1确定地基的变形性质2024/5/4622024/5/46310.6.3.2确定地基承载力2024/5/4642024/5/465