一、靜力載荷試驗

1、一、 靜力載荷試驗1. 試驗的目的及意義（1） 確定地基土的臨塑荷載，極限荷載，為評定地基土的承載力提供依據(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） 確定地基土基床反力系數(shù)；2. 試驗的適用范圍淺層平板載荷試驗適用于淺層地基土；深層平板載荷試驗適用于埋深等于或大3m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土或地下水位以下的地基土。載荷試驗可適用于各種地基土，特適用于各種填土及碎石的土。本節(jié)主要介紹淺層平板靜力載荷試驗。本實驗為淺層平板載荷試驗。3. 試驗的基本原理破壞階段 剪切變形階段 直線變形階段 平板載荷試驗是在擬建建筑場地上將一定尺寸和幾何形

2、狀（方形或圓形）的剛性板，安放在被測的地基持力層上，逐級增加荷載，并測得相應的穩(wěn)定沉降，直至達到地基破壞標準，由此可得到荷載（p）沉降（s）曲線（即p-s曲線）。典型的平板載荷試驗p-s曲線可以劃分為三個階段，如右圖所示。通過對p-s曲線進行計算分析，可以得到地基土的承載力特征值、變形模量和基床反力系數(shù)。平板載荷試驗所反映的相當于承壓板下1.52.0倍承壓板直徑（或?qū)挾龋┑纳疃确秶鷥?nèi)地基土的強度、變形的綜合性狀。淺層平板載荷試驗適用淺層天然地基土，包括各種填土、含碎石的土等。也用于復合地基承載力評價。 4. 試驗儀器及制樣工具儀器設備 ：載荷試驗的設備由承壓板、加荷裝置及沉降觀測裝置等部件組合

3、而成。目前，組合型式多樣，成套的定型設備已應用多年。（1） 承壓板，有現(xiàn)場砌置和預制兩種，一般為預制厚鋼板(或硬木板)。對承壓板的要求是，要有足夠的剛度，在加荷過程中承壓板本身的變形要小，而且其中心和邊緣不能產(chǎn)生彎曲和翹起；其形狀宜為圓形(也有方形者)，對密實粘性土和砂土，承壓面積一般為10005000cm2。對一般土多采用25005000cm2。按道理講，承壓板尺寸應與基礎相近，但不易做到。（2） 加荷裝置 ，加荷裝置包括壓力源、載荷臺架或反力構(gòu)架。加荷方式可分為兩種，即重物加荷和油壓千斤頂反力加荷。1) 重物加荷法，即在載荷臺上放置重物，如鉛塊等。由于此法笨重，勞動強度大，加荷不便，目前已

4、很少采用(圖43)。其優(yōu)點是荷載穩(wěn)定，在大型工地常用。圖3 載荷臺式加壓裝置(a)木質(zhì)或鐵質(zhì)載荷臺；(b)低重心載荷臺；1載荷臺；2鋼錠；3混凝土平臺；4測點；5承壓板2) 油壓千斤頂反力加荷法，即用油壓千斤頂加荷，用地錨提供反力。由于此法加荷方便，勞動強度相對較小，已被廣泛采用，并有定型產(chǎn)品（圖44）。采用油壓千斤頂加壓，必須注意兩個問題：油壓千斤頂?shù)男谐瘫仨殱M足地基沉降要求。下入土中的地錨反力要大于最大加荷，以避免地錨上拔，試驗半途而廢。圖4 千斤頂式加壓裝置(a)鋼桁架式裝置；(b)拉桿式裝置；1千斤頂；2地錨；3桁架；4立柱；5分立柱；6拉桿（3） 沉降觀測裝置，沉降觀測儀表有百分表、

5、沉降傳感器或水準儀等。只要滿足所規(guī)定的精度要求及線性特性等條件，可任意選用其中一種來觀測承壓板的沉降。由于載荷試驗所需荷載很大，要求一切裝置必須牢固可靠、安全穩(wěn)定。5. 試驗步驟第一部分，設備安裝：（1）、下地錨、安橫梁、基準梁、挖試坑等。地錨數(shù)量為4個，以試坑中心為中心點對稱布置。然后根據(jù)試驗要求，開挖試坑至試驗深度。接著安裝好橫梁、基準梁等。該工作由老師事先完成。（2）、放置承壓板。在試坑的中心位置，根據(jù)承壓板的大小鋪設不超過20mm厚的砂墊層并找平，然后小心放置承壓板。（3）、千斤頂和測力計的安裝。以承壓板為中心，從下往上依次放置千斤頂、測力計、墊片，并注意保持它們在一條垂直直線上。然后

6、調(diào)整千斤頂，使整體穩(wěn)定在承壓板和橫梁之間，形成完整的反力系統(tǒng)。（4）、沉降測量元件的安裝。把百分表通過磁性表座固定在基準梁上，并調(diào)整其位置，使其能準確測量承壓板的沉降量。百分表數(shù)量為4個，在安裝時，注意使其均勻分布在四個方向，形成完整的沉降測量系統(tǒng)。第二部分，加載操作：（1）、加載前預壓，以消除誤差。（2）、加載等級一般分1012級，并不小于8級，我們?nèi)?0級。最大加載量200kPa，所以每級20kPa。由于承壓板面積為0.2m2，所以每級荷載為4kN。同時，第一級是各級加壓的兩倍，即8kN。（3）、通過事先標定的壓力表讀數(shù)與壓力之間的關(guān)系，計算出預定荷載所對應的測力計百分表讀數(shù)。（4）、加荷

7、載。按照計算的預定荷載所對應的測力計百分表讀數(shù)加載，并隨時觀察測力計百分表指針的變動，通過千斤頂不斷補壓，以保證荷載的相對穩(wěn)定。（5）、沉降觀測。采用慢速法，每級荷載施加后，間隔5min、5min、10min、10min、15min、15min測讀一次沉降，以后間隔30min測讀一次沉降，當連續(xù)2h每小時沉降量小于0.1mm時，可以認為沉降已達到相對穩(wěn)定標準，可施加下一級荷載。（6）、試驗記錄。每次讀數(shù)完，準確記錄，以保證資料的可靠性。第三部分，卸載操作：（1）、卸載時，每級壓力是加載時的2倍。（2）、由于此次實習并未要求記錄卸載數(shù)據(jù)，所以未作詳細要求。（3）、松開油閥，拆卸裝置。6. 試驗數(shù)

8、據(jù)實驗原始數(shù)據(jù)見附表一。7. 試驗數(shù)據(jù)處理由原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理，我們得到以下一個表格，每級荷載作用下，我們通過率定曲線，得出千斤頂?shù)牧?，由此計算出每級荷載下，承壓板對地基土的壓力。再由百分表的讀數(shù)得出每級壓力下穩(wěn)定的沉降量，匯總于下表格。壓力表讀數(shù)Mpa千斤頂出力kN承壓板壓力Mpa累計沉降量mm備注0.24.69.20.0565達到穩(wěn)定0.410.821.60.1515達到穩(wěn)定0.617340.282達到穩(wěn)定0.823.246.40.5555達到穩(wěn)定129.358.60.782達到穩(wěn)定1.235.671.21.308達到穩(wěn)定1.446.893.61.9315達到穩(wěn)定1.648963.884達到

9、穩(wěn)定1.854.2108.45.468達到穩(wěn)定2601206.4605未達到穩(wěn)定以上表格數(shù)據(jù)，幫助我們繪出該地基土的P-S曲線（見附圖一），由原始數(shù)據(jù)我們還得出每級荷載下的S-lgt曲線見（附圖二）。8. 試驗成果分析及工程應用通過載荷試驗，我們得到的最直接，也是最重要的是載荷試驗原始記錄。試驗過程中不僅記錄荷載-時間-沉降，還記錄了其它與載荷試驗相關(guān)的信息，包括載荷板尺寸、載荷點試驗深度（或試驗樁樁長）、千斤頂量程與型號、沉降觀測儀器與型號、天氣、氣溫等等。 記錄數(shù)據(jù)見附表。資料整理如下：（1）、繪制p-s曲線 （p-s曲線的必要修正：圖解法或最小二乘修正法）根據(jù)載荷試驗原始沉降觀測記錄，將

10、（p, s）點繪在厘米坐標紙上。 由于p-s曲線的初始直線段延長線不通過原點（0,0），則需對p-s曲線進行修正。此處采用圖解法進行修正，其中mm，即將曲線整體向上平移0.06mm。如附圖一所示。（2）、繪制s-lgt曲線 在單對數(shù)坐標紙上繪制每級荷載下的slgt曲線，注意標明坐標名稱和單位。同時需要標明每根曲線的荷載等級，荷載單位用kPa。如附圖二所示。（3）、地基承載力特征值由于p-s關(guān)系呈緩變曲線，不宜采用拐點法和極限荷載法確定地基承載力特征值，故采取相對沉降法。其中，b=0.4m，s/b取0.01，即m = 4 mm所對應的荷載作為地基承載力特征值，但其值不大于最大加載量的一半。由p-

11、s曲線知，當mm時，kPa試驗在進行到加載為120kpa時，由于天氣原因，下雨了，我們被迫終止試驗，因此120kpa加載并非破壞時的最大荷載。所以不能確定當mm時，kPa是否小于最大加載量的一半。我們暫取 kPa（個人疑問：p-s曲線繪制時，對試驗數(shù)據(jù)點的擬合有多種作法，擬合曲線并非準確曲線，所以通過曲線查出的也并非準確值。我們不能控制繪出的曲線誤差，那我們怎么去得到最接近真實值的？）（4）、地基土的變形模量 其中，承壓板邊長b=1.0m，承壓板為圓形，承壓板埋深m b=0.4m，故。如圖，承壓板為圓形，直徑0.4m對于，則kN/m3。又取0.35， kPa（5）、基床反力系數(shù)基床反力系數(shù)取p-s曲線直線段的斜率，即kN/m