地基土載荷試驗(yàn)

1、第二節(jié)載荷試驗(yàn)、概述載荷試驗(yàn)是一種地基土的原位測(cè)試方法，可用于測(cè)定承壓板下應(yīng) 力主要影響范圍內(nèi)巖土的承載力和變形特性。載荷試驗(yàn)可分為淺層平 板載荷試驗(yàn)、深層平板載荷試驗(yàn)和螺旋板載荷試驗(yàn)三種。淺層平板載 荷試驗(yàn)適用于淺層地基土；深層平板載荷試驗(yàn)適用于埋深大于3m和 地下水位以上的地基土；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。巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001） 第1022條規(guī)定，載荷試 驗(yàn)應(yīng)布置在有代表性的地點(diǎn)，每個(gè)場(chǎng)地不宜小于3個(gè)點(diǎn)，當(dāng)場(chǎng)地內(nèi)巖 土體不均勻時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加試驗(yàn)點(diǎn)。淺層平板載荷試驗(yàn)應(yīng)布置在基礎(chǔ) 底面標(biāo)高處。載荷試驗(yàn)是巖土工程勘察的一個(gè)重要勘察手段。本章就

2、載荷試驗(yàn)的方法、要求、資料整理及成果應(yīng)用作一介紹。平板載荷試驗(yàn)平板載荷試驗(yàn)（PLT）是在一定面積的剛性承壓板上加荷，通過承 壓板向地基土逐級(jí)加荷，測(cè)定地基土的壓力與變形特性的原位測(cè)試方 法。它反映承壓板下1.52.0倍承壓板直徑或?qū)挾确秶鷥?nèi)，地基土強(qiáng) 度、變形的綜合性狀。平板載荷試驗(yàn)可用于以下目的：1）確定地基土承載力的特征值，為評(píng)定地基土的承載力提供依 據(jù)。2）確定地基土的變形模量（排水或不排水）。3）估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度。4）確定地基土基床反力系數(shù)。5）估算地基土的固結(jié)系數(shù)。平板載荷試驗(yàn)分為淺層載荷試驗(yàn)和深層載荷試驗(yàn)，適用于各種地 基土，特別適用于各種填土及含碎石的土。平板載荷試驗(yàn)反

3、映承壓板下不超過2倍承壓板寬度（或直徑）范 圍內(nèi)地基土的特性，如在這影響范圍內(nèi)地基土為非均質(zhì)土?xí)r，試驗(yàn)結(jié)果為一綜合性狀，給試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析造成一定的困難。（一）平板載荷試驗(yàn)的基本理論及常規(guī)技術(shù)要求1. 平板載荷試驗(yàn)基本理論典型的平板載荷試驗(yàn)ps曲線（P為施加于承壓板上的壓力）；s 為在相應(yīng)壓力下的沉降）可分為3個(gè)階段（見圖7-1）1.直線變形階段：當(dāng)壓力小于臨塑荷載Py （比例極限壓力），PS成直線關(guān)系。U剪切階段：當(dāng)壓力大于Py、小于極限壓力P u,PS關(guān)系曲線由直線變?yōu)榍€。川破壞階段：當(dāng)壓力大于Pu，沉降急劇增加。對(duì)于直線變形階段，可以用彈性理論來分析壓力與變形的關(guān)系。平板載荷試驗(yàn)的技術(shù)要

4、求1）平板所示。載荷試驗(yàn)的常用裝置如圖7-2所示2）承壓板尺寸。承壓板尺寸對(duì)評(píng)定承載力影響一般不大。對(duì)于 含碎石的土，承壓板寬度應(yīng)為最大碎石直徑的1020倍；對(duì)于不均勻的土層，承 壓板面積不宜小于0.5m2。一般情況下，宜用面積為0.250.5m 2的承 壓板。3）承壓板埋深對(duì)評(píng)定承載力有影響，一般要求承壓板埋深等于 零（要求荷載施加在半無限空間的表面），即承壓板在基坑底面時(shí)， 試坑寬度應(yīng)等于或大于承壓板寬度的3倍。在個(gè)別情況下，為了挖掘 地基土承載力的潛力，可模擬實(shí)際基礎(chǔ)的埋深進(jìn)行有一定埋深的嵌入式載荷試驗(yàn)4）加荷方式。分級(jí)維持荷載沉降相對(duì)穩(wěn)定法（常規(guī)慢速法）。 分級(jí)加荷按等荷載增量均衡施加

5、。荷載增量一般取預(yù)估試驗(yàn)土層極限 荷載的10%20%，或臨塑荷載的20%25%。每一級(jí)荷載，自加荷開始按時(shí)間間隔，10、10、10、15、15 min,以后每隔30min 觀測(cè)一 次承壓板沉降，直至在連續(xù)2 h降量不超過0.1mm/h,或連續(xù)1h內(nèi)每 30mi n沉降不超過0.05mm ，即可施加下一級(jí)荷載。分級(jí)維持荷載 沉降非穩(wěn)定法（快速法）。分級(jí)加荷與慢速法同，但每一級(jí)荷載按間 隔15min觀察一次沉降。每級(jí)荷載維持，即可施加下一級(jí)荷載。等 沉降速率法?？刂瞥袎喊逡砸欢ǖ某两邓俾食两担瑴y(cè)讀與沉降相對(duì)應(yīng) 的所施加的荷載，直至試驗(yàn)達(dá)破壞狀態(tài)。5）試驗(yàn)結(jié)束條件。一般應(yīng)盡可能進(jìn)行到試驗(yàn)土層達(dá)到破壞

6、階段， 然后終止試驗(yàn)。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，可認(rèn)為已達(dá)破壞階段：在某級(jí)荷載作 用下，24h沉降速率不能達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；承壓板周圍出現(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；相對(duì)沉降（s/b）超過0.060.08圖7-2平板載荷試驗(yàn)的常用裝置（二）淺層平板載荷試驗(yàn)要點(diǎn)巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）規(guī)定淺層平板荷載試驗(yàn) 的要點(diǎn)為：1）地基土淺層平板荷載試驗(yàn)可適用于淺部地基土層的承壓板下 應(yīng)力主要影響范 圍內(nèi)的承載力。承壓板面積不應(yīng)小于0.25m 2 ,對(duì)于軟 土不應(yīng)小于0.5m。2）試驗(yàn)基坑深度不應(yīng)小于承壓板寬度或直徑的3倍。應(yīng)保持試驗(yàn) 土層的原狀結(jié)構(gòu)和天然濕度。宜

7、在擬試壓表面用粗砂或中砂找平，其 厚度不超過20mm3）加荷分級(jí)不應(yīng)少于8級(jí)。最大加載量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的2 倍。4）每級(jí)加載后，按間隔10、10、10、15、15 min,以后每隔30mi 測(cè)讀一次沉降量，當(dāng)在連續(xù)內(nèi)2h沉降量小于0.1mm/h時(shí)，則認(rèn)為已 穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載。5）當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可終止加載：承壓板周圍的土 明顯地側(cè)向擠出；（沉降急劇增大，荷載沉降（ps）曲線出現(xiàn)陡降 段；在某一級(jí)荷載下，24h內(nèi)沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定；當(dāng)沉降量 與承壓板或直徑之比大于或等于0.06。當(dāng)滿足前三種情況之一時(shí)，其對(duì)應(yīng)的前一級(jí)荷載定為極限荷載。（三）深層平板載荷試驗(yàn)的要點(diǎn)巖 土工程 勘察

8、規(guī)范 （GB50021-2001）規(guī) 定 深層 平板 載荷 試 驗(yàn)要點(diǎn)為：1）深層平板載荷試驗(yàn)可適用于確定深部地基土層及大直徑樁樁端 土層在承壓板下應(yīng)力主要影響范圍內(nèi)的承載力。2）深 層平板載 荷試驗(yàn)的 承壓板 采用 直徑 為 0.8m 的 剛性 板，緊靠 承壓板 周圍 外側(cè) 的土 層 高度 應(yīng)不 少于 0.8m3）加 荷等級(jí)可按預(yù)估極限承載力的 1/101/15 分級(jí)施加，以 后為 每隔。4）每 級(jí) 加 荷 后 ， 第 一 個(gè) 小 時(shí) 內(nèi) 按 間 隔 10、 10 、 10、 15 、 15 min, 以后每隔 30mi 測(cè)讀一次沉降。當(dāng)在連續(xù) 2h 內(nèi)沉降量小于 0.1mm/h 時(shí)， 則認(rèn)

9、為已趨穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載。5）當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，可終止加載：沉降s急劇增大， 荷載-沉降（pS）曲線上有可判定極限承載力的陡降段，且沉降量超過 0.04d（d 為承壓板直徑）; 在某 荷載下， 24h 內(nèi)沉降速率不能達(dá)到穩(wěn) 定；本級(jí)沉降量大于前一級(jí)沉降量的5倍；當(dāng)持力層土層堅(jiān)硬， 沉降量很小時(shí)， 最大加載量不小于設(shè)計(jì)要求的 2倍。（四）試驗(yàn)資料的整理1 相 對(duì) 穩(wěn) 定 法 試 驗(yàn)（1） 根據(jù)原始記錄繪制 ps 和 st 曲線圖。（2）修正沉降觀測(cè)值s。和ps曲線斜率C。so和C的求法有圖 解法和 最小 二乘 法 圖解法。在ps曲線草圖上找出 比例界限點(diǎn)，從比例界限點(diǎn)引 一直線，使比例界限

10、前的各點(diǎn)均勻靠近該直線，直線與縱坐標(biāo)交點(diǎn)的 截距即為so。將直線上任意一點(diǎn)s、p和S。代入下 式求得C值：S=so + Cp （7-1） 最小二乘法。 計(jì)算式如下：比+（7-2 3）解上兩式得式中N 加荷次數(shù)So 教正值，cmp 單位面積壓力,kpas'彳級(jí)荷載下的原始沉降，cmC 斜率求得So和C值后，按下述方法修正沉降觀測(cè)值，對(duì)于比例界限以 前各點(diǎn)，根據(jù)C、P值按s=Cp計(jì)算；對(duì)于比例界限以后各點(diǎn)，則按 S=S '-So計(jì)算。根據(jù)p和修正后的S值繪制ps曲線。2. 快速試驗(yàn)法根據(jù)試驗(yàn)記錄按外推法推算各級(jí)荷載下，沉降速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所需的時(shí)間和沉降量，然后以推算的沉降量繪制pS曲線。各 級(jí)荷載下，沉降達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所需時(shí)間和沉降量可按下式計(jì)幾三毎+ 1)N工珂嗆十1)工襯£職時(shí)T祛hu/訶-送噸"】於式中 z 第幵級(jí)葩較下沉降達(dá)到機(jī)對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所需的忖間耐nJ節(jié)的倍數(shù)時(shí)，町増人為30的倩數(shù);5第桿級(jí)荷號(hào)F沉降達(dá)到柑対樓泄柿準(zhǔn)時(shí)的沉降品* em4；.降速率達(dá)相對(duì)稔定標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間增量，r.=60 mdn; 軋一沉降遠(yuǎn)年達(dá)相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的沉降增最.gHO.lmm;eFl然對(duì)數(shù)的底g第用級(jí)荷戯廠尸血關(guān)系的腳檢cm； 饑第擇級(jí)荷越K s-. |nf關(guān)系的斜率為了使快速