巖土工程原位測試考試知識點總結(jié).doc

名詞解釋（6*3=18）+選擇題（18*1=18）+判斷題（10*1=10）+簡答題（34分）+綜合題（20分）1. （室內(nèi)）土工試驗：包括土的物理性質(zhì)指標的測定、土的力學(xué)性質(zhì)指標的測定、土的動力特性試驗、粘土礦物分析等等。原位測試：在保持巖土體天然結(jié)構(gòu)、天然含水率以及天然應(yīng)力狀態(tài)的條件下，測試巖土體在原有位置的工程性質(zhì)的測試手段。2. 原位測試與室內(nèi)土工試驗的比較：原位測試：一、實驗對象方面：1，測定土體范圍大，能反映宏觀微觀結(jié)構(gòu)對土性的影響，代表性好；2，對難以取樣的土體仍能實驗；3，對實驗土層不擾動；4，能給出連續(xù)的土性變化剖圖；5，土體邊界條件不明顯。二、應(yīng)力條件方面：1，基本在原位應(yīng)力條件下進行應(yīng)力試驗；2，應(yīng)力路徑和排水條件不能控制；3，應(yīng)力條件有局限性三、應(yīng)變條件：1，應(yīng)變場不均與；2，應(yīng)變速率一般大于實際工程條件下的應(yīng)變速率 四、巖土參數(shù)：多建立在經(jīng)驗公式上 五、實驗周期：周期短，效率高室內(nèi)試驗：一：1，與原位相反；二，排水條件、應(yīng)力路徑、應(yīng)力條件都可以模擬控制；三、應(yīng)變場均勻，應(yīng)變速率可控制；四、可直接測定；五：周期長，效率低1. 載荷試驗：在現(xiàn)場用一個剛性承壓板逐級加荷，測定天然地基、單樁或復(fù)合地基的沉降隨荷載的變化，借以確定它們承載能力的試驗。 淺層平板載荷試驗適用于淺層地基土，包括各種填土和含碎石的土； 深層平板載荷試驗適用于埋深等于或大于3.0m和地下水位以上的地基土；螺旋板載荷試驗適用于深層地基或地下水位以下的土層。2.載荷試驗?zāi)康模海?）確定地基土的比例界限壓力、極限壓力，為評定地基上的承載力提供依據(jù)（2）確定地基土的變形模量（3）估算地基土的不排水抗剪強度（4）確定地基土的基床系數(shù)3.原理： 典型的平板載荷試驗p-s曲線分為三個階段：直線變形階段：P-S呈線性關(guān)系，此線性段的最大壓力稱為此時的界限P0 。在直線變形階段，受荷土體中任意點產(chǎn)生的剪應(yīng)力小于土體的抗剪強度，土的變形主要由土中空隙的壓縮而引起，土體變形主要是豎向壓縮，并隨時間逐漸趨于穩(wěn)定。 剪切變形階段：當載荷大于P0而小于極限壓力Pu，P-S變?yōu)榍€關(guān)系，且斜率逐漸變大。在剪切變形階段，P-S曲線的斜率隨壓力P的增大而增大，土體除了產(chǎn)生豎向壓縮變形之外，在承壓板的邊緣已有小范圍內(nèi)土體承受的剪應(yīng)力達到了或超過了土的抗剪強度，并開始向周圍土體發(fā)展。處于該階段土體的變形由土體的豎向壓縮和土粒的剪切應(yīng)變共同引起的。 破壞階段：當載荷大小大于Pu時，即使荷載維持不變，沉降也會持續(xù)或急劇增大，始終達不到穩(wěn)定標準。在破壞階段，即使荷載不再增加，承壓板仍會不斷下沉，土體內(nèi)部開始形成連續(xù)的滑動面，在承壓板周圍土體發(fā)生隆起及環(huán)狀或放射狀裂隙，此時在滑動土體的剪切面上各點的剪應(yīng)力均達到或超過土體的抗剪強度。 4.實驗技術(shù)、步驟：試坑的尺寸及要求：淺層平板載荷試驗的試坑寬度或直徑不應(yīng)小于承壓板寬度或直徑的3倍。試坑底部巖土應(yīng)避免擾動，保持其原狀結(jié)構(gòu)和天然含水量，承壓板下鋪設(shè)不超過20mm的砂墊層找平，并盡快安裝設(shè)備。承壓板的尺寸：對于淺層平板載荷試驗，承壓板面積不應(yīng)小于0.25m2，當在軟土和粒徑較大的填土上進行試驗時，不應(yīng)小于0.5m2。試驗終止條件： (1) 承壓板周圍的土明顯地側(cè)向擠出；(2) 沉降s急驟增大，荷載沉降（ps）曲線出現(xiàn)陡降段；(3) 在某一級荷載的作用下，24小時內(nèi)沉降速率不能達到穩(wěn)定；(4) 沉降量與承壓板寬度或直徑之比大于或等于0.06。操作步驟：（1）加荷操作：（2）穩(wěn)壓操作（3）沉降量觀測（4）試驗觀測與記錄5.儀器設(shè)備：（1）加荷系統(tǒng)-承壓板、加荷裝置（千斤頂、重物）（2）反力系統(tǒng)：重物、地錨單獨、地錨和重物聯(lián)合（3）量測系統(tǒng)-沉降量測系統(tǒng)。6試驗資料整理與應(yīng)用：整理：（1）繪制p-s曲線（2）p-s曲線的修正【（1）圖解法：若曲線初始段各點基本在一條直線上，將曲線上各點同時沿s軸平移s0，使直線段通過坐標原點。（2）最小二乘法：若曲線具有明顯的直線段和拐點，可用最小二乘法求出最佳回歸直線。s=s0+c0p則修正后的沉降為s=s-s0】（3）繪制s-lgt曲線（4）繪制lgp-lgs曲線 應(yīng)用：（1）確定地基土的承載力 確定地基的承載力時既要控制強度，又要能確保建筑物不致產(chǎn)生過大沉降。利用載荷試驗成果確定地基土承載力，需要首先確定比例界限壓力p0和極限壓力pu。比例界限壓力p0p-s曲線拐點，必要時可結(jié)合s-lgt曲線或lgp-lgs曲線的特征確定。極限壓力pu滿足試驗終止條件的前三條之一時，對應(yīng)的前一級荷載即可確定為極限壓力。a.拐點法 若曲線拐點明顯，直接從p-s曲線上確定拐點作為比例界限壓力p0 ，并取該比例界限壓力p0所對應(yīng)的荷載值作為地基土的承載力特征值。b.極限荷載法 先確定極限壓力，當極限壓力小于對應(yīng)的比例界限壓力的荷載值的2倍時，取極限壓力的一半作為地基承載力特征值。c.相對沉降法若曲線為緩變曲線，無明顯拐點，可取對應(yīng)于某一相對沉降值（即s/b，b為承壓板直徑或邊長）的壓力作為地基土承載力。即在p-s曲線上取s/b為一定值所對應(yīng)的荷載作為地基承載力特征值。（2）確定地基土的變形模量a.各向同性地基土，地表無超載時（相當于承壓板置于地表），土的變形模量按式（2-6）計算，各符號意義同式（2-1）。 E0=I0K(1-2)b (2-6)b.各向同性地基土，地表有超載時（相當于靠近地表、在地表以下一定深度進行載荷試驗），土的變形模量按式（2-1）計算。E0=I0I1K(1-2)b (2-1)(3).確定地基土的基床反力系數(shù)基床反力系數(shù)（基床系數(shù)、溫克爾系數(shù)）：彈性半空間地基上某點所受的法向壓力與相應(yīng)位移的比值，K=/s。根據(jù)平板載荷試驗p-s曲線直線段的斜率，可以直接確定基準基床系數(shù)Kv。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，當采用邊長為30cm的平板載荷試驗，可根據(jù)式（2-7）計算地基的基床反力系數(shù)Kv： Kv=p/s（2-7）如果p-s曲線無直線段，則p可取極限壓力的一半，s為相對應(yīng)于該p值得沉降量。7.螺旋板荷載試驗P-S曲線：初始壓力 比例界限壓力 極限壓力 初始壓力=上覆層的自重壓力8.影響因素：（1）承壓板尺寸：在不超過直線變形階段的載荷試驗時大的比小的好（2）沉降穩(wěn)定時間標準（3）承壓板的埋深：應(yīng)與基礎(chǔ)埋深淺，埋深越淺，比例界限值越?。?）地基均勻性：如果場地土層多，且都是重要的持力層，應(yīng)分層做載荷試驗。1.靜力觸探試驗：是利用準靜力以恒定的貫入速率將一定規(guī)格和形狀的圓錐探頭通過一系列探桿壓入土中，同時測記貫入過程中探頭所受到的阻力，根據(jù)測得的貫入阻力大小來間接判定土的物理力學(xué)性質(zhì)的現(xiàn)場試驗方法。2.靜力觸探試驗?zāi)康模?）土類定名，并劃分土層的界面；2）評定地基土的物理、力學(xué)、滲透性質(zhì)的相關(guān)參數(shù)；3）確定地基承載力；4）確定單樁極限承載力；5）判定地基土液化的可能性。3.試驗適用范圍：軟土、粘性土、砂類土和含有少量碎石的土層。4.儀器設(shè)備：（1）貫入裝置：（液壓式靜力觸探機、手搖鏈條式靜力觸探機、電動機械式靜力觸探機）（2）探桿：（3）反力裝置：（4）探頭：單橋探頭、雙橋探頭、孔壓探頭及其他多功能探頭。（5）記錄儀器5.靜力觸探貫入機理：首先：在均質(zhì)土層中貫入，錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力在一定深度范圍內(nèi)，隨著灌入深度的增加而增大，但達到一定的深度后均達到極限值，貫入深度繼續(xù)增加而不再增加。這一深度稱為“臨界深度”。其次，靜力觸探的破壞機理與探頭的幾何形狀、土類和貫入深度有關(guān)。第三，圓錐探頭在貫入土中時，在其周圍及底部土中會形成一定的擾動區(qū)。6.試驗終止條件：1）要求的貫入長度或深度已經(jīng)達到；2）貫入時探桿出現(xiàn)明顯彎曲；3）反力裝置失效； 4）試驗記錄顯示異常； 5）觸探主機負荷達到其額定荷載的120%時；6）探頭負荷達到額定荷載時；7.溫度變化的原因以及零漂的改進方法：（1）標定時的溫度與地下溫度的差異（2）量測時應(yīng)變片通電時間過長，會產(chǎn)生電阻熱（3）貫入過程中與土（特別是砂）摩擦產(chǎn)生的熱。改進方法：（1）采用溫度補償應(yīng)變片來補償溫度變化對應(yīng)變量測的影響（2）在正式試驗前將探頭放在地下1m處，放置30min，使探頭與地溫平衡，再調(diào)儀器為初始零點。8.探頭偏斜的原因以及防止方法：（1）原因：a.貫入探桿的長度無法反映實際貫入深度，分層界限不準b.探頭的傾斜也會使測得的土層阻力嚴重負真（2）防止：a.檢查探桿的平直度b.灌入主機放置在平整的地面或人工平臺上，采用地錨為反力裝置時，地錨的埋深應(yīng)一致，保持反力的對稱與平衡，并將貫入主機嚴格調(diào)平c.在探頭上加裝測斜儀器，通過修正消除孔斜對貫入深度的影響。9.工程應(yīng)用：（1）淺基礎(chǔ)設(shè)計方面的應(yīng)用：a.承載力計算b.沉降計算（2）深基礎(chǔ)方面的應(yīng)用：豎向承載力的計算（樁）（3）地基處理負重控制：是檢測深層密實處理效果的最好技術(shù)之一（4）砂性土地基的液化評價1. 圓錐動力觸探試驗：是利用一定的錘擊能量，將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中，根據(jù)打入土中的難易程度（貫入阻力或貫入一定深度的錘擊數(shù)）來判別土的性質(zhì)的一種現(xiàn)場測試方法。2. 目的：（1）進行地基土的力學(xué)分層；（2）定性地評價地基土的均勻性和物理性質(zhì)（狀態(tài)、密實度）；（3）查明土洞、滑動面、軟硬土層界面的位置。3. 適用范圍：（1）評價地基土的強度和變形參數(shù)；（2）評定天然地基的承載力；（3）估算單樁承載力。4. 輕型圓錐動力觸探：（1）儀器設(shè)備：導(dǎo)向桿、穿心錘、錘墊、探桿和圓錐探頭（2）適用范圍：一般粘性土、素填土、粉土河粉細砂，連續(xù)貫入深度一般不超過4m。5. 影響因素：（1）桿長的影響（2）桿側(cè)摩擦的影響（3）上覆壓力的影響6. 試驗資料的整理和分析：（1）繪制動力觸探N-左或N-左曲線圖（2）劃分土層界限（3）計算各層的擊數(shù)平均值（4）成果分析，估算地基土的力學(xué)性質(zhì)。7. 劃分力學(xué)分層的原則：分層時要考慮動貫入阻力在土層變化附近的“超前”反應(yīng)，即探頭尚未實際進入下面土層之前，動貫入阻力就已“感知”土層的變化，提前變大或變小。反應(yīng)的范圍約為探頭直徑的2-3倍。因此，在劃分土層時，有軟層進入硬層時，分層界線可選在軟層最后一個小值點以下2-3倍探頭直徑處，而由硬層進入軟層時，分層界線可定在軟層第一個小值點以上2-3倍探頭直徑處。8. 試驗結(jié)果的工程應(yīng)用：（1）評定地基土的狀態(tài)或密實程度（2）確定地基土的承載力與變形模量1. 標準貫入試驗：是一種在現(xiàn)場用63.5kg的穿心錘，以76cm的落距自由落下，將一定規(guī)格的帶有小型取土筒的標準貫入器打入土中，記錄打入30cm的錘擊數(shù)N，并以此評價土的工程性質(zhì)的原位試驗。2. 目的：（1）評價地基土的物理狀態(tài)；（2）評價地基土的力學(xué)性能參數(shù)；（3）計算天然地基的承載力；（4）計算單樁的極限承載力及對場地成樁的可能性做出評價；（5）評價場地砂土和粉土的液化可能性及等級。3. 實驗設(shè)備：貫入器、穿心錘、觸探桿4. 影響因素：（1）鉆孔孔底的應(yīng)力狀態(tài)（2）錘擊能量5. 實驗步驟：（1）標準貫入試驗孔采用回轉(zhuǎn)鉆進，并保持孔內(nèi)水位略高于地下水水位（2）先鉆進至需要進行標準貫入試驗位置的土層標高以上15cm處，清孔后換用標準貫入器，并量得深度尺寸。（3）采用自動脫鉤的自由錘擊法進行試驗，并減少導(dǎo)向桿與錘之間的摩擦阻力。（4）將貫入器垂直打入試驗土層中，錘擊速率應(yīng)小于30擊/min。（5）提出貫入器，將貫入器中土樣取出進行鑒別描述，并記錄，然后換以鉆具繼續(xù)鉆進，至下一需要進行試驗的深度，再重復(fù)上述操作。6. 標準貫入試驗的修正：桿長的修正 上覆壓力修正7. 成果分析：（1）評定砂土的相對密度Dr和密實狀態(tài)（2）評定粘性土的稠度狀態(tài)（3）評定土的強度指標：可以評定砂土的內(nèi)摩擦角和粘性土的不排水抗剪強度Cu8. 工程應(yīng)用：（1）地基土的液化判別（2）評定地基土的承載力（3）確定單樁承載力（4）地基處理效果檢測1. 十字板剪切試驗：是一種通過對插入地基土中的規(guī)定形狀和尺寸的十字板頭施加扭矩，使十字板頭在土體中等速扭轉(zhuǎn)形成圓柱狀破壞面，經(jīng)過換算評定地基土不排水抗剪強度的現(xiàn)場試驗。2. 目的：（1）測定原位應(yīng)力條件下軟粘性土的不排水抗剪強度；（2）評定軟粘性土的靈敏度；（3）計算地基的承載力；（4）判斷軟粘性土的固結(jié)歷史。3. 基本原理：十字板剪切試驗的原理，即在鉆孔某深度的軟粘土中插入規(guī)定形狀和尺寸的十字板頭，施加扭矩，將土體剪切破壞，測定土體抵抗扭損的最大力矩，通過換算得到土體不排水抗剪強度cu值（假定0）。十字板頭旋轉(zhuǎn)過程中假設(shè)在土體中產(chǎn)生一個高度為H（十字板頭的高度）、直徑為D（十字板頭的直徑）的圓柱狀剪損面，并假定該剪損面的側(cè)面和上下底面上每一點土的抗剪強度都相等。在剪損過程中土體產(chǎn)生的最大抵抗力矩M由圓柱側(cè)表面的抵抗力矩M1和圓柱上下底面的抵抗力矩M2兩部分組成，即M=M1+M2。4. 儀器設(shè)備：十字板頭 軸桿 測力裝置5. 技術(shù)要求：（1）十字板板頭形狀宜為矩形，徑高比1:2板厚宜為2mm（2）十字板頭插入鉆孔底的深度不應(yīng)小于鉆孔或套管直徑的3-5倍（3）十字板插入至試驗深度后，至少應(yīng)靜止2-3min（4）扭轉(zhuǎn)剪切速率宜采用1-2度/10s，并應(yīng)在測得峰值強度后繼續(xù)測記1min（5）在峰值強度或穩(wěn)定值測試完后，順扭轉(zhuǎn)方向連續(xù)轉(zhuǎn)動6圈后，測定重塑土的不排水抗剪強度（6）對開口鋼環(huán)十字板剪切儀，應(yīng)修正軸桿與土間的摩阻力的影響6. 試驗方法步驟：（1）平整場地，安裝機