1、第七章 工 程 地 質原位測試工程地質學退出7.1 靜力載荷試驗(CPT)7.2 靜力觸探試驗(DPT)7.3 圓錐動力觸探(DPT)7.4 標準貫入試驗(SPT)7.5 十字板剪切試驗(VST)第1頁，共26頁。7.1 靜力載荷試驗(CPT)7.1.1 靜載荷試驗的基本原理和意義. 壓密階段oa段，荷載小，主要產生壓縮變形，荷載與沉降關系接近于直線，土中f,地基處于彈性平衡狀態(tài).局部剪切階段ab段，荷載增加，荷載與沉降關系呈曲線，地基中局部產生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū).破壞階段bc段，塑性區(qū)擴大，發(fā)展成連續(xù)滑動面，荷載增加，沉降急劇變化0spp0puabc1.確定地基土的臨塑荷載、極限荷載，

2、為評定地基土承載力提供依據2.估算地基土的變形模量、不排水抗剪強度和基床反力系數(shù)K靜力載荷試驗可用于：第2頁，共26頁。7.1.2 靜力載荷試驗的裝置第3頁，共26頁。7.1.3 靜力載荷試驗的基本技術要求1.承壓板剛性的方形或圓形板，面積0.250.5m2，2.試坑寬度承壓板直徑3倍3.盡量減少坑底開挖和整平對土層的擾動，試土層為軟粘土或飽和松砂時，應預留2030cm厚的原狀土試驗標高低于地下水，要先降水，并在坑底敷設5cm的砂墊層， 待水位恢復后再試驗承壓板與土層接觸處，敷設厚1cm左右的中砂或粗砂層4.慢速維持荷載法加載過程第一級荷載接近卸去土自重，每級荷載增量取預估1/101/8Pu，

3、總荷載接近Pu，荷載的測量精度達到1%，沉降量測量精度達到0.01mm試驗點附近應有取土孔提供土工試驗指標或其它原位測試指標，試驗后應挖取土試驗，描述2.0倍承壓板寬度內土層結構變化試驗中止條件第4頁，共26頁。7.1.4 靜力載荷試驗資料的應用及其有關問題確定地基承載力強度控制法1.Ps曲線有明顯直線段，取該直線段終點對應臨塑荷載p02. Ps曲線無明顯直線段，取lgplgs曲線或ps/ p曲線上轉折點對應壓力相對沉降控制法承壓板面積為0.250.50m2,1.對于低壓縮性土和砂土，取s/b=0.010.015對應荷載2.中高壓縮性土，取s/b=0.02對應荷載為地基承載力特征值以ps臨塑荷

4、載作為地基承載力特征值根據相對沉降量s/b來確定地基承載力第5頁，共26頁。極限荷載法當比例界限p0和極限承載力pu接近當比例界限p0和極限承載力pu不接近Pu的確定用Ps曲線、 lgplgs曲線、 ps/ p曲線的第二轉折點對應荷載取相對沉降s/b0.06相應的荷載采用外插作圖法第6頁，共26頁。地基土不排水抗剪強度Cu地基土基床反力系數(shù)Ks載荷試驗基床反力系數(shù)基準基床反力系數(shù)基床反力系數(shù)確定地基變形模量E0第7頁，共26頁。7.2 靜力觸探試驗(DPT)7.2.1 靜力觸探試驗的主要技術要求電纜傳感器傳感器傳感器單橋探頭雙橋探頭單橋探頭只能測定一個觸探指標比貫入阻力ps雙橋探頭同時測出錐尖

5、阻力qc和側摩阻力fa第8頁，共26頁。7.2.2 靜力觸探的貫入機理近似理論三大類1.承載力理論分析適用于臨界深度以上、無壓縮性土層的貫入情況2.孔穴擴張理論分析適用于壓縮性土層3.穩(wěn)定貫入流體理論分析適用于飽和軟粘土第9頁，共26頁。7.2.3 靜力觸探試驗的目的和使用條件適用范圍粘性土、粉土、砂土試驗目的1.根據貫入阻力曲線的形態(tài)特征或數(shù)值變化幅度劃分土層2.估算地基土層的物理力學參數(shù)3.評定地基土的承載力4.選擇樁基持力層、估算單樁極限承載力、判定沉樁可能性5.判定場地地震液化勢第10頁，共26頁。7.2.4 靜力觸探試驗成果的應用主要成果1.比貫入阻力深度(ps-h)關系曲線2.錐尖

6、阻力深度(qc-h)關系曲線3.側壁摩阻力深度(fs-h)關系曲線4.摩阻比深度(Rf-h)關系曲線ps-h曲線qc-h曲線fs-h曲線Rf-h曲線第11頁，共26頁。成果應用1.劃分土層界線上下層貫入阻力相差不大時，取超前深度和滯后深度的中心，或中點偏向小阻力土層510cm處作為分層界線上下層貫入阻力相差一倍以上時，當由軟層進入硬層或由硬層進入軟層時，取軟層最后一個貫入阻力小值偏向硬層10cm為分界上下層貫入阻力無變化時，結合fs或Rf的變化確定分界2.評定地基土的強度參數(shù)粘性土的強度砂土的強度和密實度3.評定土的變形參數(shù)粘性土的壓縮模量或變形模量砂土的壓縮模量和變形模量第12頁，共26頁。

7、4.評定地基土的承載力部分地區(qū)的一般土類地基承載力特征值的經驗關系5.預估單樁承載力上海市地基基礎設計規(guī)范的方法高層建筑巖土工程勘察規(guī)程鐵道部靜力觸探技術規(guī)則第13頁，共26頁。7.3 圓錐動力觸探(DPT)7.3.1 動力觸探的類型和規(guī)格輕型動力觸探10kg中型動力觸探63.5kg重型動力觸探120kg觸探桿錘墊穿心錘尖錘頭第14頁，共26頁。7.3.2 動力觸探的技術要求1.應采用自動落錘裝置2.觸探桿連接后的最初5m的最大偏斜度不應超過1，大于5m后的最大偏斜度不應超過2，每貫入1m，應將探桿轉動越一圈半，貫入10m以上，每貫入0.2m，旋轉探桿3.錘擊貫入應連續(xù)進行，不能間斷，速度一般

8、為每分鐘1530擊，試驗過程中錘擊間歇時間，應做記錄4.當貫入15cm，且N1050擊時即可停止試驗；當N63.550擊時即可停止試驗，考慮改用超重型圓錐動力觸探5. N10和N63.5的正常范圍是350擊； N120的正常范圍為340擊。第15頁，共26頁。7.3.3 動力觸探試驗的適用范圍和目的適用范圍強風化、全風化的硬質巖、各種軟質巖、各類土目 的1.定性評價：評定場地土層的均勻性；查明土洞、滑動面和軟硬土層界面；確定軟弱土層或堅硬土層的分布；檢驗評估地基土加固與改良的效果2.定量評價：確定砂土的孔隙比、相對密實度、粉土和粘性土的狀態(tài)、土的強度和變形參數(shù)，評價天然地基土承載力或單樁承載力

9、第16頁，共26頁。7.3.4 動力觸探試驗成果的應用1.確定砂土、碎石土的密實度當用重型、超重型圓錐動力觸探試驗確定碎石土的密實度時，應該對N63.5、N120進行修正，N63.5 1 N63.5， N120 2 N120，其中修正系數(shù)1 、 2是與桿長L和錘擊數(shù)有關2.確定地基土的承載力和變形變量3.確定單樁承載力標準值Rk第17頁，共26頁。7.4 標準貫入試驗(SPT)7.4.1 標準貫入試驗設備規(guī)格穿心錘貫入器頭觸探桿錘墊出水孔貫入器身貫入器靴1.貫入阻力用貫入器貫入土層中30cm的錘擊數(shù)N63.5表示2.國內統(tǒng)一使用直徑42mm的鉆桿，國外也有使用直徑50mm、60mm的鉆桿落距錘

10、的質量(kg)63.50.5落距(cm)762貫入器長度(mm)500外徑(mm)511內徑(mm)351管靴長度(mm)761刃口角度(o)1820刃口單刃厚(mm)2.5鉆桿直徑(mm)42相對彎度1/1000第18頁，共26頁。7.4.2 標準貫入試驗的技術要求1.標準貫入試驗采用回轉鉆進，并保持孔內水位略高于地下水位。當孔壁不穩(wěn)定時，可用泥漿護壁，鉆至試驗標高以上15cm處，清除孔底殘土后再進行試驗2.采用自動脫鉤的自由落錘法進行錘擊，并減小導向桿與錘間的摩阻力，避免錘擊時的偏心和側向晃動，保持貫入器、探桿、導向桿聯(lián)結后的垂直度，錘擊速率小于30擊/min3.先將整個桿件系統(tǒng)連同靜置于

11、鉆桿頂端的錘擊系統(tǒng)一起下到孔底，在靜重下記錄貫入器的初始貫入度，如此時已超過45cm，不用做試驗，N04.預打階段：先將貫入器打入土中15cm，如錘擊已達50擊，貫入未達15cm，記錄實際貫入度5.試驗階段：記錄每打入10cm的錘擊數(shù)，累計打入30cm的錘擊數(shù)為標準貫入試驗錘擊數(shù)N，當錘擊數(shù)已達50擊，而貫入深度未達30cm時，可記錄50擊的實際貫入度，按式換算成相當于30cm的標貫錘擊數(shù)，并中止試驗第19頁，共26頁。7.4.3 標準貫入試驗的適用范圍和目的適用范圍砂土、粉土、一般粘性土，最適用于N250擊的土目 的1.采取擾動土樣，鑒別和描述土類，按顆粒分析結果定名2.根據標貫擊數(shù)N，利用

12、地區(qū)經驗，為砂土的密實度和粉土、粘性土的狀態(tài)，土的強度參數(shù)，變形模量、地基承載力等作出評價3.估算單樁極限承載力和判定沉樁的可能性4.判定飽和粉砂、砂質粉土的地震液化可能性及液化等級第20頁，共26頁。7.5 十字板剪切試驗(VST)7.5.1 十字板剪切試驗的基本技術要求1.十字板尺寸：常用尺寸為矩形，高徑比(H/D)為22.對于鉆孔十字板剪切試驗，十字板插入孔底以下的深度大于5倍鉆孔直徑，保證能在不擾動土中進行試驗3.十字板插入土中到開始扭剪的間歇時間小于5min4.扭剪速率一般為1020/10s；當扭矩出現(xiàn)峰值或穩(wěn)定后，要繼續(xù)測度1min，以便確認5.重塑土的不排水抗剪強度，在峰值或穩(wěn)定強度出現(xiàn)后，順剪切方向連續(xù)轉動6圈后測定6.測定精度達到12kpa7.為測定強度隨深度的變化，試驗點豎向間距應取為1m，或根據靜力觸探等資料布置試驗點第21頁，共26頁。7.5.2 十字板剪切試驗的基本原理HDFF柱體上下平面的抗剪強度產生的抗扭力矩柱體側面剪應力產生的抗扭力矩第22頁，共26頁。7.5.3 十字板剪切試驗的適用范圍和目的適用范圍適用于靈敏度St10，固結系數(shù)Cv 100m2/年的均質飽和軟粘土目 的1.測定