巖土工程勘察-第七章-巖土工程原位試驗(yàn)第一頁，共66頁。巖土工程原位測試1、靜力載荷試驗(yàn)2、靜力觸探試驗(yàn)3、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)4、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)5、十字板剪切試驗(yàn)6、旁壓試驗(yàn)7、扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)8、波速試驗(yàn)第二頁，共66頁。原位測試在巖土體所處的位置，基本保持巖土原來的結(jié)構(gòu)、濕度和應(yīng)力狀態(tài)，對巖土體進(jìn)行的測試。第三頁，共66頁。優(yōu)點(diǎn)：可以測定難以取得不擾動(dòng)土樣的土，如飽和砂土、粉土、流塑狀態(tài)的淤泥或淤泥質(zhì)土的工程力學(xué)性質(zhì)?？梢员苊馊舆^程中應(yīng)力釋放的不良影響。原位測試的土體影響范圍遠(yuǎn)比室內(nèi)試驗(yàn)大，因此具有較強(qiáng)的代表性?？梢怨?jié)省時(shí)間，縮短巖土工程勘察周期。第四頁，共66頁。7.1靜力載荷試驗(yàn)載荷試驗(yàn)(loadingtest)起源于20世紀(jì)30年代的美、蘇等國，是一種模擬實(shí)體基礎(chǔ)受荷的原位試驗(yàn)。第五頁，共66頁。淺層平板載荷試驗(yàn)適用于淺層地基土第六頁，共66頁。深層平板載荷試驗(yàn)適用于埋深等于或大于3m和地下水位以上的地基土第七頁，共66頁。螺旋板載荷試驗(yàn)適用于深層地基土或地下水位以下的地基土第八頁，共66頁。（1）試驗(yàn)?zāi)康拇_定地基土的承載力，包括地基的臨塑荷載和極限荷載；推算試驗(yàn)荷載影響深度范圍內(nèi)地基土的平均變形模量；估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度；確定地基土基床反力系數(shù)。第九頁，共66頁。（2）試驗(yàn)原理第十頁，共66頁。靜載荷試驗(yàn)裝置桁架地錨千斤頂位移計(jì)（3）試驗(yàn)設(shè)備第十一頁，共66頁。常用的靜載試驗(yàn)設(shè)備第十二頁，共66頁。（4）載荷試驗(yàn)技術(shù)要求2、試坑寬度

淺層平板載荷試驗(yàn)的試坑寬度或直徑不應(yīng)小于承壓板寬度或直徑的三倍；深層平板載荷試驗(yàn)的試井直徑應(yīng)等于承壓板直徑；當(dāng)試井直徑大于承壓板直徑時(shí)，緊靠承壓板周圍土的高度不應(yīng)小于承壓板直徑；1、試驗(yàn)數(shù)量載荷試驗(yàn)應(yīng)布置在有代表性的地點(diǎn)，每個(gè)場地不宜少于3個(gè)，當(dāng)場地內(nèi)巖土體不均時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加。淺層平板載荷試驗(yàn)應(yīng)布置在基礎(chǔ)底面標(biāo)高處。第十三頁，共66頁。3、巖土擾動(dòng)避免擾動(dòng)，保持其天然狀態(tài)，承壓板下鋪設(shè)不超過20mm的砂墊層找平，對于軟塑、流塑粘性土和飽和松砂，承壓板周圍采用200-300mm原土保護(hù)，盡快安裝試驗(yàn)設(shè)備；螺旋板頭人土?xí)r，應(yīng)按每轉(zhuǎn)一圈下人一個(gè)螺距進(jìn)行操作，減少對土的擾動(dòng)；4、承壓板宜采用圓形剛性承壓板，根據(jù)土的軟硬或巖體裂隙密度選用合適的尺寸；土的淺層平板載荷試驗(yàn)承壓板面積不應(yīng)小于0.25㎡，對軟土和粒徑較大的填土不應(yīng)小于0.5㎡；土的深層平板載荷試驗(yàn)承壓板面積宜選用0.5㎡；巖石載荷試驗(yàn)承壓板的面積不宜小于0.07㎡。第十四頁，共66頁。第十五頁，共66頁。5、加荷方式采用分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法(慢速法)；有地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可采用分級加荷沉降非穩(wěn)定法(快速法

)或等沉降速率法；加荷等級宜取10～12級，并不應(yīng)少于8級，荷載量測精度不應(yīng)低于最大荷載的±1%。第十六頁，共66頁。第十七頁，共66頁。6、精度要求百分表或位移計(jì)精度不應(yīng)低于±0.01mm；7、測讀對于慢速法，當(dāng)試驗(yàn)對象為土體時(shí)，每級加載后，間隔5、5、10、10、15、15min各測讀一次沉降，以后間隔30min測讀一次沉降，當(dāng)連讀兩小時(shí)每小時(shí)沉降量小于等于0.1mm時(shí)，可認(rèn)為沉降已達(dá)相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，施加下一級荷載；當(dāng)試驗(yàn)對象是巖體時(shí)，間隔1、2、2、5min測讀一次沉降，以后每隔10min測讀一次，當(dāng)連續(xù)三次讀數(shù)差小于等于0.01mm時(shí)，可認(rèn)為沉降已達(dá)相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，施加下一級荷載。第十八頁，共66頁。8、終止試驗(yàn)出現(xiàn)下列情況之一：承壓板周圍的土出現(xiàn)明顯側(cè)向擠出，周邊巖土出現(xiàn)明顯隆起或徑向裂縫持續(xù)發(fā)展。本級荷載的沉降量大于前一級荷載下沉降量的5倍，荷載一沉降曲線出現(xiàn)明顯陡降。某級荷載下24h沉降速率不能達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)?？偝两盗颗c承壓板的直徑或?qū)挾戎瘸^0.06。第十九頁，共66頁。（5）試驗(yàn)成果及應(yīng)用第二十頁，共66頁。確定地基承載力第二十一頁，共66頁。對于硬塑一堅(jiān)硬的黏性土、粉土、砂土、碎石土等地基土層，p-s曲線具有較明顯的直線段，取直線結(jié)束點(diǎn)對應(yīng)的比例界限荷載作為地基的承載力特征值。拐點(diǎn)法第二十二頁，共66頁。對于飽和軟黏土地基，曲線多呈緩變形可采用下面兩曲線確定地基承載力。第二十三頁，共66頁。第二十四頁，共66頁。相對沉降法我國《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，當(dāng)承壓板面積為0.25~0.5㎡時(shí)對于低壓縮性土和砂性土．在p-s曲線上取s/b=0.01~0.015所對應(yīng)的荷載作為地基承載力特征值，對于中、高壓縮性的土取s/b=0.02

所對應(yīng)的荷載作為地基承載力特征值，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。第二十五頁，共66頁。極限荷載法我國《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，當(dāng)極限荷載小于對應(yīng)比例界限荷載的2倍時(shí)，取極限荷載的一半作為地基的承載力特征值。第二十六頁，共66頁。極限荷載確定①當(dāng)載荷試驗(yàn)的曲線已加載到破壞階段，如出現(xiàn)明顯的陡降段（某一級荷載下的沉降為前一級荷載下沉降量的5倍），則取破壞荷載的前一級荷載作為極限荷載。②采用p-s曲線、lgp-lgs曲線、或曲線的第二拐點(diǎn)所對應(yīng)的荷載作為極限荷載。③當(dāng)載荷試驗(yàn)沒有做到破壞階段時(shí)，則可用外插作圖法確定第二十七頁，共66頁。第二十八頁，共66頁。確定變形模量地基土的變形模量應(yīng)根據(jù)p-s曲線的初始直線段斜率進(jìn)行計(jì)算得到。淺層平板載荷試驗(yàn)的變形模量計(jì)算公式為：圓形承壓板方形承壓板MpammkPa第二十九頁，共66頁。第三十頁，共66頁。深層平板載荷試驗(yàn)的變形模量計(jì)算公式為：ω-與試驗(yàn)深度和土類別有關(guān)的系數(shù)第三十一頁，共66頁。第三十二頁，共66頁。確定基床反力系數(shù)

基準(zhǔn)基床系數(shù)可根據(jù)承壓板邊長30cm的平板載荷試驗(yàn)的曲線的初始直線段的荷載與其相應(yīng)沉降量之比來確定，即：第三十三頁，共66頁。確定不排水抗剪強(qiáng)度飽和軟黏土的不排水抗剪強(qiáng)度可用快速法載荷試驗(yàn)的極限壓力按下式估算：pu—快速靜載荷試驗(yàn)得到的極限壓力；p—承壓板周邊外的超載或土的自重壓力；Nc—承壓系數(shù)。對于方形或圓形承壓板，當(dāng)周邊無超載時(shí)Nc=6.15，當(dāng)承壓板埋深大于或等于四倍板徑或邊長時(shí)，Nc=9.25；當(dāng)承壓板埋深小于四倍板徑或邊長時(shí)，由內(nèi)插法確定。第三十四頁，共66頁。7.2靜力觸探試驗(yàn)靜力觸探自1917年瑞典正式使用以來，迄今已有余年歷史。目前，該項(xiàng)測試技術(shù)在很多國家都被列入國家技術(shù)規(guī)范中，并在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。靜力觸探試驗(yàn)主要適合于黏性土、粉土和中等密實(shí)度以下的砂土等土質(zhì)情況。由于目前尚無法提供足夠大的穩(wěn)固壓入反力，對于含較多碎石、礫石的土和很密實(shí)的砂土一般不適合采用。此外總的測試深度不能超過80m。第三十五頁，共66頁。優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)、快速、準(zhǔn)確，可以在現(xiàn)場直接得到各土層的貫入阻力指標(biāo)，從而能夠了解土層在原始狀態(tài)下的有關(guān)物理力學(xué)參數(shù)。第三十六頁，共66頁。第三十七頁，共66頁。第三十八頁，共66頁。（1）試驗(yàn)?zāi)康膭澐滞翆?；評價(jià)地基土的承載力；估算地基土層的物理力學(xué)參數(shù)；選擇樁基持力層、估算單樁承載力，判定沉樁的可能性；判定場地土層的液化勢。第三十九頁，共66頁。（2）試驗(yàn)原理通過一定的機(jī)械裝置，用準(zhǔn)靜力將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的金屬探頭垂直均勻地壓入土層中，同時(shí)利用傳感器或機(jī)械量測儀表測試土層對觸探頭的貫入阻力，并根據(jù)測得的阻力情況來分析判斷土層的物理力學(xué)性質(zhì)。第四十頁，共66頁。（3）試驗(yàn)設(shè)備靜力觸探試驗(yàn)系統(tǒng)組成：探頭；貫入裝置；量測系統(tǒng)。第四十一頁，共66頁。靜力觸探探頭規(guī)格巖土工程勘察規(guī)范第四十二頁，共66頁。定義：比貫入阻力Ps反映錐尖阻力和側(cè)壁摩擦力的綜合效應(yīng)第四十三頁，共66頁。第四十四頁，共66頁。（4）載荷試驗(yàn)技術(shù)要求2、試坑寬度

淺層平板載荷試驗(yàn)的試坑寬度或直徑不應(yīng)小于承壓板寬度或直徑的三倍；深層平板載荷試驗(yàn)的試井直徑應(yīng)等于承壓板直徑；當(dāng)試井直徑大于承壓板直徑時(shí)，緊靠承壓板周圍土的高度不應(yīng)小于承壓板直徑；1、試驗(yàn)數(shù)量載荷試驗(yàn)應(yīng)布置在有代表性的地點(diǎn)，每個(gè)場地不宜少于3個(gè)，當(dāng)場地內(nèi)巖土體不均時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加。淺層平板載荷試驗(yàn)應(yīng)布置在基礎(chǔ)底面標(biāo)高處。第四十五頁，共66頁。3、巖土擾動(dòng)避免擾動(dòng)，保持其天然狀態(tài)，承壓板下鋪設(shè)不超過20mm的砂墊層找平，對于軟塑、流塑粘性土和飽和松砂，承壓板周圍采用200-300mm原土保護(hù)，盡快安裝試驗(yàn)設(shè)備；螺旋板頭人土?xí)r，應(yīng)按每轉(zhuǎn)一圈下人一個(gè)螺距進(jìn)行操作，減少對土的擾動(dòng)；4、承壓板宜采用圓形剛性承壓板，根據(jù)土的軟硬或巖體裂隙密度選用合適的尺寸；土的淺層平板載荷試驗(yàn)承壓板面積不應(yīng)小于0.25㎡，對軟土和粒徑較大的填土不應(yīng)小于0.5㎡；土的深層平板載荷試驗(yàn)承壓板面積宜選用0.5㎡；巖石載荷試驗(yàn)承壓板的面積不宜小于0.07㎡。第四十六頁，共66頁。第四十七頁，共66頁。5、加荷方式采用分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法(慢速法)；有地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可采用分級加荷沉降非穩(wěn)定法(快速法

)或等沉降速率法；加荷等級宜取10～12級，并不應(yīng)少于8級，荷載量測精度不應(yīng)低于最大荷載的±1%。第四十八頁，共66頁。第四十九頁，共66頁。6、精度要求百分表或位移計(jì)精度不應(yīng)低于±0.01mm；7、測讀對于慢速法，當(dāng)試驗(yàn)對象為土體時(shí)，每級加載后，間隔5、5、10、10、15、15min各測讀一次沉降，以后間隔30min測讀一次沉降，當(dāng)連讀兩小時(shí)每小時(shí)沉降量小于等于0.1mm時(shí)，可認(rèn)為沉降已達(dá)相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，施加下一級荷載；當(dāng)試驗(yàn)對象是巖體時(shí)，間隔1、2、2、5min測讀一次沉降，以后每隔10min測讀一次，當(dāng)連續(xù)三次讀數(shù)差小于等于0.01mm時(shí)，可認(rèn)為沉降已達(dá)相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，施加下一級荷載。第五十頁，共66頁。8、終止試驗(yàn)出現(xiàn)下列情況之一：承壓板周圍的土出現(xiàn)明顯側(cè)向擠出，周邊巖土出現(xiàn)明顯隆起或徑向裂縫持續(xù)發(fā)展。本級荷載的沉降量大于前一級荷載下沉降量的5倍，荷載一沉降曲線出現(xiàn)明顯陡降。某級荷載下24h沉降速率不能達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)?？偝两盗颗c承壓板的直徑或?qū)挾戎瘸^0.06。第五十一頁，共66頁。（5）試驗(yàn)成果及應(yīng)用第五十二頁，共66頁。確定地基承載力第五十三頁，共66頁。對于硬塑一堅(jiān)硬的黏性土、粉土、砂土、碎石土等地基土層，p-s曲線具有較明顯的直線段，取直線結(jié)束點(diǎn)對應(yīng)的比例界限荷載作為地基的承載力特征值。拐點(diǎn)法第五十四頁，共66頁。對于飽和軟黏土地基，曲線多呈緩變形可采用下面兩曲線確定地基承載力。第五十五頁，共66頁。第五十六頁，共66頁。相對沉降法我國《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，當(dāng)承壓板面積為0.25~0.5㎡時(shí)對于低壓縮性土和砂性土．在p-s曲線上取s/b=0.01~0.015所對應(yīng)的荷載作為地基承載力特征值，對于中、高壓縮性的土取s/b=0.02

所對應(yīng)的荷載作為地基承載力特征值，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。第五十七頁，共66頁。極限荷載法我國《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，當(dāng)極限荷載小于對應(yīng)比例界限荷載的2倍時(shí)，取極限荷載的一半作為地基的承載力特征值。第五十八頁，共66頁。極限荷載確定①當(dāng)載荷試驗(yàn)的曲線已加載到破壞階段，如出現(xiàn)明顯的陡降段（某一級荷載下的沉降為前一級荷載下沉降量的5倍），則取破壞荷載的前一級荷載作為極限荷載。②采用p-s曲線、lgp-lgs曲線、或曲線的第二拐點(diǎn)所對應(yīng)的荷載作為極限荷載。③當(dāng)載荷試驗(yàn)沒有做到破壞階段時(shí)，則可用外插作圖法確定第五十九頁，共66頁。第六十頁，共66頁。