岩土工程勘察-原位测试课件

第一章第一章 概述概述一、土体原位测试的概念l原位测试原位测试（In-Situ Testing）：在岩土体原有的位置上，在保持岩土的天然结构、天然含水量以及天然应力状态条件下测定岩土性质称为原位测试。l土体原位测试土体原位测试：一般指的是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。第一章 概述一、土体原位测试的概念1二、优点（与室内试验比较）二、优点（与室内试验比较）1.不需经过钻探取样，直接测定岩土力学性质，更能真实反映岩土的天然结构及天然应力状态下的特性。2.原位测试所涉及的土尺寸较室内试验样品要大得多，因而更能反映土的宏观结构如裂隙等)对土的性质的影响，比土样具代表性。3.可重复进行验证，缩短试验周期。二、优点（与室内试验比较）2第二章第二章 静力触探静力触探一、定义一、定义l静力触探(Static Cone Penetration Test,简 称CPT)是借助机械把一定规格的圆锥形探头匀速压入土中，通过测定探头的端阻q，侧壁摩阻力f来确定土体的物理力学参数，划分土层的一种土体勘测技术。第二章 静力触探一、定义3岩土工程勘察-原位测试课件4l静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥”试验。l按测量机理分：机械式静力触探和电测式静力触探l按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探l电测式静力触探的优点：（1）测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用；（2）测试数据精度高，再现性好；（3）采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可由计算机自动处理，减少了工作强度。静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥”试验。5二、测试设备与种类二、测试设备与种类设备组成：1.触探主机和反力装置触探主机可分为液压式和机械式反力装置可分为自重式和锚式2.测量与记录显示装置3.探头和探杆二、测试设备与种类设备组成：6触探主机为液压传动式的，反力装置为自重式。触探主机为液压传动式的，反力装置为自重式。7触探主机为液压传动式的，反力装置为地锚式。触探主机为液压传动式的，反力装置为地锚式。8触探主机为机械传动式的，反力装置为地锚式。触探主机为机械传动式的，反力装置为地锚式。9岩土工程勘察-原位测试课件10岩土工程勘察-原位测试课件11探头是静力触探仪的关键部件分为三种类型：单用（桥）探头、双用（桥）探头、多用（孔压）探头Ps：比贯入阻力，qc：锥尖阻力，fs：侧壁摩阻力，uw：孔隙水压力探头是静力触探仪的关键部件分为三种类型：单用（桥）探头、双用12国际标准探头的规格：锥头顶角60、底面积10cm2、侧壁摩擦筒面积150cm2、透水石在锥底国际标准探头的规格：锥头顶角60、底面积10cm2、侧壁摩13单用（桥）探头 双用（桥）探头 多用（孔压）探头单用（桥）探头 双用（桥）探头 14岩土工程勘察-原位测试课件15三、测试原理三、测试原理 电阻应变片电阻应变片 电桥电桥I电流电流R电阻电阻 U电压（根据欧姆定律）电压（根据欧姆定律）三、测试原理I电流16第四章第四章 动力触探动力触探一、定义一、定义l动力触探测试(DPT:dynamic penetration test)：是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据打入土的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质的一种原位测试的方法。l优点：优点：（1）设备简单，且坚固耐用；（2）操作及测试方法容易，一学就会；（3）适用性广；（4）快速，经济，能连续测试土层；（5）有些动力触探，可同时取样，观察描述；（6）经验丰富，使用广泛。第四章 动力触探一、定义17岩土工程勘察-原位测试课件18l分类：分类：依据为穿心锤的重量和探头类型分类：依据为穿心锤的重量和探头类型19l标贯与一般动探的主要区别在于探头不同标贯与一般动探的主要区别在于探头不同20圆锥动力触探圆锥动力触探l简称动力触探或动探标准贯入测试标准贯入测试(Standard penetration Test)l简称标贯标贯(SPT)：63.5kg的穿心锤自0.76m高处自由下落，撞击锤座，通过探杆将标准贯入器贯入孔底土层中，记录贯入0.30m的锤击数，用来测试土层物理力学参数的一种测试方法。l每次测试共贯入0.45m，其中仅0.3m记锤击数圆锥动力触探21二、测试设备与测试原理二、测试设备与测试原理（一）测试设备（一）测试设备 la.探杆（包括导向杆）lb.提引器（分内挂式和外挂式两种）lc.穿心锤ld.锤座（包括钢砧与锤垫）le.探头二、测试设备与测试原理22岩土工程勘察-原位测试课件23岩土工程勘察-原位测试课件24岩土工程勘察-原位测试课件25岩土工程勘察-原位测试课件26岩土工程勘察-原位测试课件27沧州滨海公路试验仪器厂研制的电动触探仪沧州滨海公路试验仪器厂研制的电动触探仪28六、测试成果的应用六、测试成果的应用1.划分土类或土层剖面划分土类或土层剖面l锤击数越少，土的颗锤击数越少，土的颗粒越细；锤击数越多，粒越细；锤击数越多，土的颗粒越粗。土的颗粒越粗。动力触探直方图及土层划分六、测试成果的应用1.划分土类或土层剖面动力触探直方图及土292.确定地基土承载力 N土类10153050中、粗砂180250340500粉、细砂140180250340表3-7 砂土地基容许承载力（kPa）（标贯法）表3-8 粘性土、粉土地基承载力（中型动力触探）N28234681012fk(kPa)1201501802402903504002.确定地基土承载力 N10303.确定单桩容许承载力确定单桩容许承载力（1）Meyerhof法法式中：式中：B为桩宽度或直径为桩宽度或直径m，h为桩进入砂层的深度为桩进入砂层的深度m（2）日本法）日本法式中：式中：N1为桩端处的为桩端处的N值值，N2为桩尖上为桩尖上10B范围内的平均范围内的平均N值值（3）国内法）国内法 书上书上126129页页3.确定单桩容许承载力（1）Meyerhof法式中：B为桩31利用标贯锤击数确定粘性土稠度及c、值见表3-21至3-24，确定Es见表3-25表3-22 N手与稠度状态的关系N手35IL（液性指数）11-0.750.75-0.50.5-0.250.25-00稠度状态流动软塑软可塑硬可塑硬塑坚硬4.确定粘性土稠度及确定粘性土稠度及c、Es值值利用标贯锤击数确定粘性土稠度及c、值见表3-21至3-24325.砂土密实度与液化判断（1）砂土密实度 砂土密实度是确定砂土承载力和判断砂土液化的主要指标表3-28 N63.5与砂土密实度的关系土类N63.5密实度孔隙比e砾砂0.655-8稍密0.65-0.508-10中密0.50-0.4510密实0.45粗砂中砂5.砂土密实度与液化判断土类N63.5密实度孔隙比e砾砂33地震烈度7度8度9度N0值近震区（基本烈度比震中小2度以上）61016远震区（基本烈度比震中小2度以内）812标准贯入锤击数基准值N0（2）砂土液化地震烈度7度8度9度N0值近震区（基本烈度比震中小2度以上）34第五章第五章 载荷试验载荷试验一、定义一、定义l平板静力载荷试验(PLT:plate load test)，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。第五章 载荷试验一、定义平板静力载荷试验(PLT:pla35l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l我们主要讲的是浅层平板静力载荷测试 载荷试验按承压板的形状有平板与螺旋板之分36l优优点点：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。l缺点：缺点：价格昂贵、费时优点：对地基土不产生扰动，结果最可靠、最具有代表性，可直接用37二、测试设备与方法二、测试设备与方法（一）仪器设备（一）仪器设备1.承压板承压板要有足够的刚度，面积一般为1000-5000cm2 2.加荷装置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.沉降观测装置沉降观测装置二、测试设备与方法（一）仪器设备38五、测试成果的应用五、测试成果的应用（一）PLT 可以确定地基的承载力(fk),变形模量(Ea),沉降量(s)。1.fk lR=Pcr lR=PU/F2.Ea五、测试成果的应用（一）PLT 可以确定地基的承载力(fk)393.计算地基沉降量(sj)（二）确定湿陷性黄土的湿陷起始压力计算地基沉降量(sj)40六、其它类型的载荷试验（一）桩载荷试验（桩静载荷试验）l可以确定桩基的承载力六、其它类型的载荷试验41（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（二）水平载荷试验42第六章 旁压试验一、定义l旁压测试（PMT:pressuremeter test）是利用钻孔做的原位横是利用钻孔做的原位横向载荷试验，是工程勘向载荷试验，是工程勘察中的一种常用原位测察中的一种常用原位测试技术。试技术。第六章 旁压试验一、定义43l测试原理：通通过过旁旁压压器器在在竖竖直直的的孔孔内内加加压压，使使旁旁压压膜膜膨膨胀胀，并并由由旁旁压压膜膜将将压压力力传传给给周周围围土土体体，使使土土体体产产生生变变形形直直至至破破坏坏，并并通通过过量量测测装装置置测测出出施施加加的的压压力力和和土土体体变变形形之之间间的的关关系系，然然后后绘绘制制应应力力应应变变关关系系曲曲线线。根根据据这这种种关关系系对对孔孔周周所测土体的承载力、变形性质等进行评价。所测土体的承载力、变形性质等进行评价。l优优点点：可可在在不不同同深深度度上上进进行行测测试试，所所求求基基本本承承载力精度高。载力精度高。l缺点：受受成成孔孔质质量量影影响响大大，在在软软土土中中测测试试精精度度不高。不高。测试原理：通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压44二、旁压测试的仪器设备二、旁压测试的仪器设备分为两类：预钻式旁压仪自钻式旁压仪预钻式旁压仪由4部分组成1.旁压器2.压力和体积控制箱3.管路系统4.成孔工具等二、旁压测试的仪器设备分为两类：45l旁压器是旁压仪中的旁压器是旁压仪中的最重要部件，由圆形最重要部件，由圆形金属骨架和包在其外金属骨架和包在其外的橡皮膜组成。的橡皮膜组成。l分为三个腔分为三个腔l中间为主腔（测试腔）中间为主腔（测试腔）l上、下为护腔上、下为护腔旁压器是旁压仪中的最重要部件，由圆形金属骨架和包在其外的橡皮46第七章第七章 十字板剪切试验十字板剪切试验一、定义一、定义l十字板剪切试验十字板剪切试验(FVST：field vane shear test)是是用插入软粘土中的十字板用插入软粘土中的十字板头，以一定的速率旋转，头，以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度的一换算成土的抗剪强度的一种测试方法。种测试方法。第七章 十字板剪切试验一、定义47 FVST主主要要用用于于测测定定饱饱水水软软粘粘土土的的不不排排水水抗抗剪剪强强度。它具有下列优点：度。它具有下列优点：l(1)不不用用取取样样，特特别别是是对对难难以以取取样样的的灵灵敏敏度度高高的的粘粘性性土土，可可以以在在现现场场对对基基本本上上处处于于天天然然应应力力状状态态下下的的土土层层进进行行扭扭剪剪。所所求求软软土土抗抗剪剪强强度度指指标标比其他方法都可靠。比其他方法都可靠。l(2)野外测试设备轻便，操作容易。野外测试设备轻便，操作容易。l(3)测试速度较快，效率高，成果整理简单。测试速度较快，效率高，成果整理简单。l其其缺缺点点是是仅仅适适用用于于江江河河湖湖海海的的沿沿岸岸地地带带的的软软土土，适适应应范范围围有有限限，对对硬硬塑塑粘粘性性土土和和含含有有砾砾石石杂杂物物的土不宜采用，否则会损伤十字板头。的土不宜采用，否则会损伤十字板头。FVST主要用于测定饱水软粘土的不排水抗剪强度。它具有下列48二、测试原理二、测试原理图中所示为板头侧面的剪切阻力分布图中所示为在板头上、下面的剪切阻力分布。CvCH二、测试原理图中所示为在板头上、下面的剪切阻力分布。CvCH49lFVST 是对压入粘土中的十字板头施加扭矩，使十字板头以一定速率旋转，在土层中形成圆柱形的破坏面，测定土剪切破坏时的最大扭矩，即可得到土的抗剪强度。FVST 是对压入粘土中的十字板头施加扭矩，使十字板头以一定50三、测试设备三、测试设备1.压入主机压入主机2.十字板头十字板头3.扭力传感器扭力传感器4.量测扭力的仪表量测扭力的仪表5.施加扭力装置施加扭力装置6.其它（探杆等）其它（探杆等）三、测试设备压入主机51