巖土工程原位測(cè)試技術(shù)

巖土工程原位測(cè)試技術(shù)1第一頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日緒論一、巖土工程的發(fā)展歷史二、巖土工程原位測(cè)試的內(nèi)容及在工程建設(shè)中的地位三、本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求2第二頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日一、巖土工程的發(fā)展歷史1．巖土工程的含義巖土工程——以土力學(xué)、巖石力學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)為理論基礎(chǔ)的土木工程中與巖土體直接相關(guān)的工程。巖土工程的工程屬性。它是處理工程問(wèn)題，以工程問(wèn)題為工作對(duì)象的學(xué)科。作為一門工程，應(yīng)包括勘察、設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)4個(gè)方面才是完整的。巖土工程隸屬于土木工程學(xué)科，是由地基與基礎(chǔ)工程、邊坡工程、深基坑工程、路基工程、地下洞室工程、巖土爆破工程、灌漿工程和地質(zhì)災(zāi)害防治工程等分支構(gòu)成的，其涉及到的領(lǐng)域有：能源、交通、城市建設(shè)、礦山、江河海洋和環(huán)境工程等等。3第三頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日三峽庫(kù)區(qū)的滑坡4第四頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日德昌沙壩的昔格達(dá)地層滑坡5第五頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日2006年2月17日發(fā)生于菲律賓特大型泥石流6第六頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日我國(guó)第一座外?？绾４髽颉獤|海大橋的雄姿7第七頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日三峽大壩夜景二灘電站8第八頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日新中國(guó)成立后自己獨(dú)立設(shè)計(jì)和施工的第一座長(zhǎng)江大橋馳名中外的趙州橋9第九頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁10第十頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日

貴陽(yáng)烏當(dāng)行政中心白云巖邊坡工程植被恢復(fù)前后的對(duì)照（貴州）渝黔高速公路順層邊坡工程植被恢復(fù)前后的對(duì)照（重慶）11第十一頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日2．巖土工程的發(fā)展歷史1925年，太沙基的經(jīng)典著作《土力學(xué)》問(wèn)世，這既是現(xiàn)代土力學(xué)的誕生之年，也奠定了巖土工程的理論基礎(chǔ)。1948年，英國(guó)的《巖土工程》雜志（Geotechnique）創(chuàng)刊。20世紀(jì)60年代以后，澳大利亞、新西蘭和印度等國(guó)家相繼把他們的土力學(xué)地基和基礎(chǔ)學(xué)會(huì)改名為巖土工程學(xué)會(huì)。美國(guó)的ASCE雜志的《土力學(xué)基礎(chǔ)工程》分冊(cè)也于1974年改名為《巖土工程》分冊(cè)。近二十年來(lái)，巖土工程在科學(xué)理論和工程技術(shù)方面有了很大進(jìn)展。巖土工程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，由于巖土體構(gòu)成的復(fù)雜性、地域性和易受施工擾動(dòng)的多變性，與其他學(xué)科相比，它還處于不夠成熟和不夠完善的狀況。12第十二頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日13第十三頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日14第十四頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日試驗(yàn)工作在工程（地質(zhì)）勘察中占有很重要的位置。它不僅為學(xué)科理論的研究與發(fā)展所必需，而且也為巖土工程設(shè)計(jì)提供資料所必需。就土工試驗(yàn)而論，可分為室內(nèi)試驗(yàn)和原位試驗(yàn)（或原位測(cè)試）。兩者合稱為實(shí)驗(yàn)土力學(xué)（experimentalsoilmechanics）。雖然土的室內(nèi)試驗(yàn)具有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于室內(nèi)試驗(yàn)需要取樣，樣品小，受擾動(dòng)，代表性差，所測(cè)力學(xué)指標(biāo)嚴(yán)重“失真”，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為了克服室內(nèi)試驗(yàn)的致命弱點(diǎn)，土的原位測(cè)試技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生了。土的原位測(cè)試（in－sitetestingofsoils），一般指的是在工程地質(zhì)勘察現(xiàn)場(chǎng)，在不擾動(dòng)或基本不擾動(dòng)土層的情況下對(duì)土層進(jìn)行測(cè)試，以獲得所測(cè)土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及劃分土層的一種土工勘察技術(shù)。這里的土層包括粘性土、粉土、砂性土、碎石土及軟弱巖層等。土的原位測(cè)試概念

15第十五頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日巖土工程中的原位測(cè)試技術(shù)包含如下種類：

1．基本測(cè)試技術(shù)：（1）載荷試驗(yàn)（平板、螺旋板）；（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）現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)；（8）波速試驗(yàn)；（9）基樁的靜力測(cè)試和動(dòng)力測(cè)試；（10）錨桿抗拔試驗(yàn)；16第十六頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日土的原位測(cè)試方法很多，但可以歸納為下列兩類：（1）土層剖面測(cè)試法（loggingorstratigraphicprofilingmethods）：可獲得連續(xù)的土層剖面，具有可連續(xù)進(jìn)行測(cè)試、快速、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。它主要包括靜力觸探、動(dòng)力觸探、土的壓入式板狀膨脹儀測(cè)試及電阻率法等。（2）專門測(cè)試法（specifictestmethods）。可得到土層中關(guān)鍵部位土的各種工程性質(zhì)指標(biāo)，精度高，測(cè)試成果可直接供設(shè)計(jì)部門使用，其精度一般可超過(guò)鉆探和室內(nèi)試驗(yàn)成果的精度。它主要包括載荷測(cè)試、旁壓測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試、抽水和注水實(shí)驗(yàn)及十字板剪切測(cè)試等。土的專門測(cè)試法和土層剖面測(cè)試法，經(jīng)常配合使用，點(diǎn)面結(jié)合，既提高了勘測(cè)精度，又加快了勘測(cè)進(jìn)度。在所有土體原位測(cè)試技術(shù)中，靜力觸探測(cè)試和旁壓測(cè)試應(yīng)用得最廣，精度也高17第十七頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日

2．工程應(yīng)用：（1）巖土工程勘察；（2）地基基礎(chǔ)的質(zhì)量檢測(cè)；（3）基坑開挖的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)；（4）巖體原位應(yīng)力測(cè)試；（5）公路、隧道、大壩、邊坡等大型工程的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)。和室內(nèi)試驗(yàn)相比，原位測(cè)試的代表性好、測(cè)試結(jié)果精度較高，因而較為可靠。在巖土工程中，選用正確的參數(shù)遠(yuǎn)比選用計(jì)算方法重要，加之巖土工程的工作對(duì)象多屬隱蔽工程，因而巖土工程的原位測(cè)試在巖土工程中占據(jù)了重要的地位。18第十八頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日工程設(shè)計(jì)中的土工計(jì)算成果的可靠性，主要取決于所選計(jì)算參數(shù)，所選參數(shù)精度的重要性遠(yuǎn)比所選的計(jì)算方法要重要得多。而正如沈珠江院士認(rèn)為，可靠的土質(zhì)參數(shù)，只能通過(guò)原位測(cè)試取得。因此，在工程勘察中，不進(jìn)行原位測(cè)試是沒(méi)有質(zhì)量保證的；特別是在大型工程勘察中，它是不可缺少的手段。原位測(cè)試技術(shù)的重要性正在逐漸被廣泛承認(rèn)，測(cè)試技術(shù)逐漸成熟，相應(yīng)法規(guī)日趨完善，它將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。19第十九頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日20第二十頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日21第二十一頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日原位測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

兩者的相同點(diǎn)都是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的，與土體的原始物理狀態(tài)、應(yīng)力狀態(tài)等有關(guān)。原位測(cè)試是在土體的局部施加荷載測(cè)定土的反應(yīng)以估計(jì)土的指標(biāo)，如強(qiáng)度指標(biāo)、變形指標(biāo)等?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是在比較大的范圍內(nèi)施加荷載測(cè)讀土的綜合反應(yīng)，用于檢驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算的正確性，測(cè)定施工過(guò)程中地基土的反應(yīng)，估計(jì)宏觀的指標(biāo)范圍以校正原位測(cè)試或室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果。22第二十二頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日室內(nèi)巖土試驗(yàn)可分為土體的室內(nèi)試驗(yàn)和巖石的室內(nèi)試驗(yàn)。土體的室內(nèi)試驗(yàn)（LaboratorySoilTest）包括土的物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定、土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定、土的動(dòng)力特性試驗(yàn)、粘土礦物分析等等。巖石的室內(nèi)試驗(yàn)（LaboratoryRockTest）包括巖石水理性質(zhì)試驗(yàn)、巖石強(qiáng)度和變形試驗(yàn)、巖石結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)、巖石軟弱夾層剪切蠕變?cè)囼?yàn)、巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)等等。優(yōu)點(diǎn):土的室內(nèi)試驗(yàn)，歷史較久，經(jīng)驗(yàn)也比較豐富，其主要優(yōu)點(diǎn)是，試驗(yàn)時(shí)的邊界條件和排水條件都很易控制，清楚明了，試驗(yàn)中的應(yīng)力路徑可事先選定；對(duì)小應(yīng)變來(lái)說(shuō)，土樣中的應(yīng)變場(chǎng)是均一的，所測(cè)土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)已得到公認(rèn)。

室內(nèi)試驗(yàn)23第二十三頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)室一般使用小尺寸試件，不能完全確切地反映天然狀態(tài)下的巖土性質(zhì)，特別是對(duì)難于采取原狀結(jié)構(gòu)樣品的巖土體。因而有必要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定巖土體在原位狀態(tài)下的力學(xué)性質(zhì)及其他指標(biāo)，以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的不足。許多試驗(yàn)方法是隨著對(duì)巖土體的深入研究而發(fā)展起來(lái)的。

野外試驗(yàn)亦稱現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、就地試驗(yàn)、原位測(cè)試。In-situTestingorFieldTesting

原位測(cè)試：是指在巖土體原有的位置上，在保持巖土的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)條件下測(cè)定巖土性質(zhì)。

原位測(cè)試可分為土體原位測(cè)試和巖體原位測(cè)試。

原位試驗(yàn)24第二十四頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日原位測(cè)試是在土層原來(lái)所處的位置基本保持土體的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量及天然應(yīng)力狀態(tài)下，測(cè)定土的工程力學(xué)性質(zhì)。主要包括靜力載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、波速測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)、塊體基礎(chǔ)振動(dòng)試驗(yàn)。對(duì)難于取得原狀土樣的巖土層如砂土、碎石土、軟土等宜采用原位試驗(yàn)。1.原位測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的基本原理大部分基于土力學(xué)的理論2.原位測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的分析計(jì)算為土力學(xué)的計(jì)算提供參數(shù)3.原位測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的發(fā)展離不開土力學(xué)的支撐兩種試驗(yàn)與土力學(xué)的關(guān)系25第二十五頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日26第二十六頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日27第二十七頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日原位測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)（1）可在擬建工程場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)試，不用取樣。避免由于鉆探取樣產(chǎn)生的不同程度擾動(dòng)（取樣時(shí)的應(yīng)力解除、樣品運(yùn)輸中的碰撞及制樣中的擾動(dòng)等）。因此，室內(nèi)試驗(yàn)所測(cè)“原狀土”的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)往往不能代表土層的原始狀態(tài)指標(biāo)，大大降低了所測(cè)指標(biāo)的工程應(yīng)用價(jià)值。（2）原位測(cè)試涉及的土體積比室內(nèi)試驗(yàn)樣品要大得多，因而更能反映土的宏觀結(jié)構(gòu)（如裂隙、夾層等）對(duì)土的性質(zhì)的影響。（3）很多土的原位測(cè)試技術(shù)方法可連續(xù)進(jìn)行，因而可以得到完整的土層剖面及其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，因而它是一門自成體系的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。（4）土的原位測(cè)試，一般具有快速、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。如用靜力觸探車進(jìn)行測(cè)試．8h可觸探120--300m，并可自動(dòng)記錄、打印和處理成果，速度之快是鉆探、取樣、室內(nèi)試驗(yàn)所無(wú)法比擬的。28第二十八頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日29第二十九頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日

土的原位測(cè)試技術(shù)的主要缺點(diǎn)：（1）難于控制測(cè)試中的邊界條件，如測(cè)試周圍土層的排水條件和應(yīng)力條件。（2）測(cè)試成果和邊界條件的關(guān)系和測(cè)試機(jī)理的科學(xué)解釋有待于進(jìn)一步明確，但到目前為止，土的原位測(cè)試技術(shù)所測(cè)出的數(shù)據(jù)和土的工程性質(zhì)之間的關(guān)系，仍是建立在大量統(tǒng)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系之上的。

3．土的原位測(cè)試與傳統(tǒng)的鉆探、取樣、室內(nèi)試驗(yàn)的關(guān)系在工程地質(zhì)勘測(cè)中，可以大量使用土的原位測(cè)試技術(shù)，只須對(duì)需要做對(duì)比的土層或關(guān)鍵部位配以少量鉆探和室內(nèi)試驗(yàn)即可。這樣做的目的是，可以建立很多適合勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，提高土的原位測(cè)試精度，大量減少工程地質(zhì)鉆探和室內(nèi)試驗(yàn)費(fèi)用，縮短勘測(cè)周期。30第三十頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日31第三十一頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日32第三十二頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日33第三十三頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日34第三十四頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日35第三十五頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日36第三十六頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日三、本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求本課程的教學(xué)目的在于培養(yǎng)研究生：（1）了解巖土工程中各種測(cè)試技術(shù)的最新進(jìn)展；（2）掌握巖土工程中各種測(cè)試技術(shù)的基本方法；（3）掌握測(cè)試結(jié)果的基本分析方法；（4）能較為熟練地運(yùn)用各種測(cè)試方法解決工程實(shí)際問(wèn)題。本課程的主要內(nèi)容：除緒論外，還包含了巖土工程測(cè)試的主要方面，以通用的測(cè)試技術(shù)為主，同時(shí)納入了一些應(yīng)用于特定工程領(lǐng)域的測(cè)試技術(shù)。37第三十七頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日參考書目祝龍根等．地基基礎(chǔ)測(cè)試新技術(shù)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1999孟高頭．土體原位測(cè)試機(jī)理、方法及其工程應(yīng)用．北京：地質(zhì)出版社．1997陳凡等．基樁質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社．2003唐賢強(qiáng)等．地基工程原位測(cè)試技術(shù)．北京：中國(guó)鐵道出版社．1993趙善銳．旁壓試驗(yàn)及其工程應(yīng)用．峨嵋：西南交通大學(xué)出版社．198738第三十八頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日39第三十九頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日第一章靜力載荷測(cè)試

載荷試驗(yàn)是確定地基承載力的最主要方法，按試驗(yàn)深度分為淺層和深層載荷試驗(yàn)；按承壓板形狀有平板與螺旋板之分；按用途可分為一般載荷測(cè)試和樁載荷試驗(yàn)；按荷載性質(zhì)又可分為靜力和動(dòng)力載荷測(cè)試，本章主要討論淺層平板靜力載荷測(cè)試。平板靜力載荷測(cè)試，簡(jiǎn)稱載荷測(cè)試，是指在保持地基土天然狀態(tài)下，在一定面積的承壓板上向地基土逐級(jí)施加荷載，并觀測(cè)每級(jí)荷載下地基土的變形特性，是模擬建筑物基礎(chǔ)工作條件的一種測(cè)試方法。40第四十頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日靜力載荷測(cè)試

概述

載荷測(cè)試是目前世界各國(guó)用以確定地基承載力的最主要方法，也是比較其他土的原位測(cè)試成果的基礎(chǔ)。平板靜力載荷測(cè)試（PLT：plateloadtest），簡(jiǎn)稱載荷測(cè)試。它是模擬建筑物基礎(chǔ)工作條件的一種測(cè)試方法，起源于30年代的蘇、美等國(guó)。其方法是在保持地基土的天然狀態(tài)下，在一定面積的承壓板上向地基土逐級(jí)施加荷載，并觀測(cè)每級(jí)荷載下地基土的變形特性。平板靜力載荷測(cè)試所反映的是承壓板以下大約1.5－2倍承壓板寬的深度內(nèi)土層的應(yīng)力－應(yīng)變－時(shí)間關(guān)系的綜合性狀。載荷測(cè)試的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)地基土不產(chǎn)生擾動(dòng)，利用其成果確定的地基容許承載力最可靠、最有代表性，可直接用于工程設(shè)計(jì)。其成果還可用予預(yù)估建筑物的沉降量，效果也很好。因此，在對(duì)大型工程、重要建筑物的地基勘測(cè)中，載荷測(cè)試一般是不可少的。41第四十一頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日平板靜力載荷測(cè)試

螺旋板靜力載荷測(cè)試

42第四十二頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日測(cè)試設(shè)備及方法

載荷測(cè)試的設(shè)備由承壓板、加荷裝置及沉降觀測(cè)裝置等部件組合而成。（一）儀器設(shè)備

1、承壓板有現(xiàn)場(chǎng)砌置和預(yù)制兩種，一般為預(yù)制厚鋼板（或硬木板）。承壓板要有足夠的剛度，在加荷過(guò)程中本身的變形要小，中心和邊緣不能彎曲，其形狀一般為方形和圓形。對(duì)密實(shí)粘性土和砂土，承壓板面積一般為1000－5000cm2，對(duì)一般土為2500－5000cm2。43第四十三頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日加荷裝置包括壓力源、載荷臺(tái)架或反力構(gòu)架。加荷方式有重物加荷和油壓千斤頂反力加荷兩種。重物加荷是在載荷臺(tái)架上放置重物，如鉛塊等，此方法比較笨重，勞動(dòng)強(qiáng)度大，但荷載穩(wěn)定。油壓千斤頂反力加荷是用油壓千斤頂加荷，用地錨提供反力，此方法比較方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小，應(yīng)用廣泛。油壓千斤頂反力加荷要注意，①油壓千斤頂?shù)男谐桃獫M足地基沉降量的要求，②下在土中的地錨反力要大于最大荷載。加荷裝置44第四十四頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日沉降觀測(cè)儀表有百分表、沉降傳感器或水準(zhǔn)儀等，要滿足精度要求。沉降觀測(cè)裝置45第四十五頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日載荷臺(tái)式加壓裝置

a－木質(zhì)或鐵質(zhì)載荷臺(tái)；b－低重心載荷臺(tái)；1－載荷臺(tái)；2－鋼錠；3－混凝土平臺(tái)；4－測(cè)點(diǎn)；5－承壓板46第四十六頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日千斤頂式加壓裝置

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

47第四十七頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日試驗(yàn)方法

1．載荷測(cè)試一般在方形坑中進(jìn)行該方形坑的寬度應(yīng)不小于承壓板寬度（或直徑）的三倍，以消除側(cè)向土自重引起的超載影響。2．安裝設(shè)備安裝承壓板，在安裝承壓板之前，應(yīng)平整坑底，鋪1－2cm厚的中砂層，并用水平尺找平，以保證承壓板與試驗(yàn)面的平整均勻接觸。盡量保持原狀土，方法有①少挖20－30cm②對(duì)軟粘土、飽和松散砂，在承壓板周圍預(yù)流20－30cm保護(hù)層③地下水（可先將水降至承壓板以下，鋪砂，安承壓板，待水位恢復(fù)）安裝千斤頂、載荷臺(tái)架或反力構(gòu)架。保持其中心與承壓板一致。安裝沉降觀測(cè)裝置。沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱放置。48第四十八頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日加荷原則第一級(jí)為坑底原有重力，后每級(jí)按：中低壓縮性土50kPa，高壓縮性土25kPa,特軟土為10kPa（為測(cè)試土層極限壓力的1/10—1/8）觀測(cè)每級(jí)荷載下的沉降觀測(cè)時(shí)間間隔：加荷開始后，第一個(gè)30min內(nèi)，每10min觀測(cè)沉降1次；第二個(gè)30min內(nèi)，每15min觀測(cè)1次；以后每30min進(jìn)行一次。穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)4次觀測(cè)的沉降量，每小時(shí)累計(jì)不大于0．1mm，對(duì)于軟粘土最好觀測(cè)24h以上，對(duì)于正常固結(jié)粘土要8h，對(duì)于老粘土、砂土、礫石等要4h。分級(jí)加荷49第四十九頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日盡可能使最終荷載達(dá)到地基土的極限承載力，以評(píng)價(jià)承載力的安全度。結(jié)束試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)下述情況出現(xiàn)時(shí)即可停止實(shí)驗(yàn)

a）承壓板周圍的土體出現(xiàn)裂縫或隆起，沉降的很快；

b）在荷載不變的情況下，沉降速率加速發(fā)展或接近一個(gè)常數(shù)。壓力－沉降曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)；

c）總沉降量超過(guò)承壓板寬度（或直徑）的1/10。當(dāng)需要卸載觀測(cè)回彈時(shí)，每級(jí)卸荷量可為加荷量的2倍，歷時(shí)1h，每隔15min觀測(cè)一次。荷載完全卸除后，繼續(xù)觀測(cè)3h。分級(jí)加荷50第五十頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日測(cè)試資料的整理及測(cè)試成果1．繪制壓力——沉降量關(guān)系曲線（1）首先，應(yīng)對(duì)載荷測(cè)試的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和校對(duì)，整理出荷載與沉降量、時(shí)間與沉降量匯總表。然后，繪制壓力P與沉降量S關(guān)系曲線。該曲線是確定承載力、地基土變形模量和土的應(yīng)力．應(yīng)變關(guān)系的重要依據(jù)。（2）在載荷試驗(yàn)中，由于各種因素的影響，會(huì)使P－S曲線偏離坐標(biāo)原點(diǎn)。這時(shí)，應(yīng)對(duì)P－S關(guān)系曲線加以校正，也就是校正沉降量觀測(cè)值。51第五十一頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日載荷試驗(yàn)曲線偏離坐標(biāo)原點(diǎn)的校正方法1．圖解法在按原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的P－S關(guān)系曲線上找出比例界限點(diǎn)。從比例界限點(diǎn)引一直線，使比例界限前的各沉降點(diǎn)均勻靠近直線，直線與縱坐標(biāo)交點(diǎn)的截距即為S0

。將直線上任一點(diǎn)的S、P和S0

代入下式，求得P－S曲線直線段的斜率C。因S=S0

＋cP

故

52第五十二頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日2．最小二乘法其計(jì)算式如下：

（2）

解（2）方程組，得：

（3）

（4）式中，N為直線段加荷次數(shù)；其他符號(hào)意義同前。以上兩式中，除S為變數(shù)外，其余均可預(yù)先計(jì)算成現(xiàn)成表格，用時(shí)可查表53第五十三頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日（3）根據(jù)校正后的值繪制P－S‘（壓力－沉降量）關(guān)系曲線，即一般稱的P－S曲線。P0－比例界限；PL－極限界限；Ⅰ－壓實(shí)階段；Ⅱ－剪變階段；Ⅲ－破壞階段54第五十四頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日2．曲線特征值的確定

P－S曲線的三段：I段直線段（壓實(shí)階段）、II段曲線段（剪變階段）、III段直線段（破壞階段）具有兩個(gè)特征值：比例界限值、極限界限值55第五十五頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日特征值的確定方法如下：（1）當(dāng)P－S曲線具有明顯的直線段及轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，一般將轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力定為比例界限值，將曲線陡降段的漸近線和橫坐標(biāo)的交點(diǎn)定為極限界限值。（2）當(dāng)曲線無(wú)明顯直線段及轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)（一般為中、高壓縮性土），可用下述方法確定比例極限。①在某一級(jí)荷載壓力下，其沉降增量△Sn超過(guò)前一級(jí)荷載壓力下的沉降增量△Sn-1的2倍（即）的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力，即為比例界限。②繪制（lgP~lgS或P~△S/△P）曲線，曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力即為比例界限。其中，△P為荷載增量，△S為相應(yīng)的沉降增量。56第五十六頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日3．計(jì)算變形模量E0土的變形模量是指土在單軸受力，無(wú)側(cè)限情況下的應(yīng)力與應(yīng)變之比?？捎蒔－S曲線的直線變形段，按彈性理論公式求得，下式適用于同一層位的均勻地基。當(dāng)承壓板位于地表時(shí)：

式中：

ω

—承壓板形狀系數(shù)（剛性方形板ω=0.886，剛性圓形板ω=0.785）；

μ

—泊松比，見表4－1；

B—承壓板的寬度或直徑（cm）；

P、s為曲線直線段內(nèi)一點(diǎn)的壓力值（kPa）及相應(yīng)的沉降值（cm）。57第五十七頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)承壓板位于地表以下時(shí)：

式中

—深度修正系數(shù)，當(dāng)承壓板埋深h≦B

時(shí)，

；否則

58第五十八頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日表4－1土的泊松比

μ

值（側(cè)膨脹系數(shù)）土的種類和狀態(tài)

μ

碎石類土

砂土

粉土0.15—0.20

0.20—0.25

0.25粉

質(zhì)

粘

土堅(jiān)硬狀態(tài)

可塑狀態(tài)

軟塑或流動(dòng)狀態(tài)0.25

0.30

0.35粘

土堅(jiān)硬狀態(tài)

可塑狀態(tài)

軟塑或流動(dòng)狀態(tài)0.25

0.35

0.4259第五十九頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日第四節(jié)影響載荷試驗(yàn)成果精度的主要因素不同的承壓板尺寸對(duì)試驗(yàn)土層的沉降量和極限壓力值均有一定影響，載荷測(cè)試研究結(jié)果表明，在不超過(guò)直線變形階段的荷載作用下，當(dāng)承壓板邊長(zhǎng)或直徑（B）小于某值時(shí)，S（沉降量）與B成反比；當(dāng)B大于某值時(shí)，S與B成正比。不同面積承壓板的對(duì)比試驗(yàn)表明，對(duì)圓形承壓板，此值（直徑）為30cm；對(duì)方形承壓板，此值（邊長(zhǎng)）為50cm（見表4—2）。60第六十頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日表4—2方形承壓板邊長(zhǎng)與沉降量數(shù)據(jù)的關(guān)系

(cm)S(cm)S/B說(shuō)明24.570.7100.0200.02.301.551.802.300.0940.0220.0180.011試驗(yàn)壓力=160kPa440.0（基礎(chǔ)）800.0（基礎(chǔ)）3.203.800.0080.005基礎(chǔ)計(jì)算壓力=160kPaS值已考慮施工期間的沉降61第六十一頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日由于載荷測(cè)試是模擬基礎(chǔ)工作條件的一種試驗(yàn)方法，基礎(chǔ)寬度一般均超過(guò)30cm，因而承壓板不宜過(guò)小。但是，如承壓板面積過(guò)大，勢(shì)必所加總荷載也隨之增大，這又增加了測(cè)試的困難。在大多數(shù)情況下，用面積為1000－5000的承壓板進(jìn)行試驗(yàn)，所獲得的成果是可靠的。62第六十二頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日2．沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)每級(jí)壓力下的沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)不同，則所觀測(cè)的沉降量及所得出的P－S曲線和變形模量等也不相同。為了消除這種影響，就要統(tǒng)一穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。在載荷試驗(yàn)中，廣泛應(yīng)用的是相對(duì)穩(wěn)定法，即每施加一級(jí)荷載，待沉降速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后再加下一級(jí)荷載。有的規(guī)程在規(guī)定相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還提出了在不同土層中觀測(cè)時(shí)間的附加規(guī)定。如每級(jí)荷載下的觀測(cè)時(shí)間，對(duì)軟粘性土，應(yīng)不少于24h；對(duì)一般粘性土，不少于8h；對(duì)碎石土、砂土、老粘性土，不少于4h。如果按上述標(biāo)準(zhǔn)做一個(gè)載荷試驗(yàn)，所需時(shí)間，少則2d，多則10d以上。試驗(yàn)周期長(zhǎng)是載荷試驗(yàn)的主要缺點(diǎn)。為了改變這種狀況，對(duì)可塑至堅(jiān)硬狀態(tài)的粘性土、砂類土、碎石類土可采用快速法，即自每級(jí)加荷操作歷時(shí)（按經(jīng)驗(yàn)估算）的一半開始，每隔15min觀測(cè)一次，每級(jí)荷載保持2h。按10級(jí)荷載計(jì)算，做一個(gè)載荷試驗(yàn)只需20h，不足一天。經(jīng)過(guò)一些單位的實(shí)踐和研究表明，按快速法經(jīng)外推計(jì)算的成果，可用于評(píng)價(jià)地基的容許承載力。（點(diǎn)擊了解快速試驗(yàn)外推計(jì)算方法）。63第六十三頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日快速試驗(yàn)外推計(jì)算方法快速法外推計(jì)算的目的是求沉降達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的沉降值Sn

。其基本原理是假定沉降與時(shí)間為一對(duì)數(shù)關(guān)系，即為了求得相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的沉降值Sn

，就需要知道達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)所需的時(shí)間tn

。一般取沉降速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間增量

tw=1h，沉降增量

Sw=0.1mm，則只要求出αn

和βn兩個(gè)未知數(shù)，就可求出tn和Sn

64第六十四頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日αn

和βn65第六十五頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日式中：

－第n級(jí)荷載下第i次觀測(cè)值中應(yīng)扣除的剩余沉降量（cm）；

k——第n級(jí)前的荷載級(jí)數(shù)（k=1，2，……，n－1）；△t——沉降觀測(cè)的時(shí)間間隔（min）；

N——每級(jí)荷載下沉降觀測(cè)的次數(shù)；

n——荷載級(jí)數(shù)。為了使快速法的成果與相對(duì)穩(wěn)定法一致，必須從施加第二級(jí)荷載開始，從沉降觀測(cè)值中扣除其以前各級(jí)沉降未穩(wěn)定而產(chǎn)生的剩余沉降量。其值按下式計(jì)算。66第六十六頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日例:觀測(cè)序次觀測(cè)時(shí)間

（min）P=30kPaP=60kPaP=90kPaP=12kPaP=150kPaP=180kPa沉降觀測(cè)值

cm沉降觀測(cè)值cm沉降觀測(cè)值

（cm）沉降觀測(cè)值

（cm）沉降觀測(cè)值

（cm）沉降觀測(cè)值

（cm）123456781530456075901051200.0940.0980.1010.1070.1130.1160.1180.1190.1790.1930.1950.1990.2080.2220.2240.2270.1870.2060.2240.2670.2890.3240.3460.3570.1970.2590.3180.3680.3970.4300.4360.4690.2370.3180.3900.4330.4950.5630.5840.6470.2640.3560.5350.6120.7140.7820.8450.894注：沉降觀測(cè)值應(yīng)為本級(jí)荷載下的實(shí)際沉降量（即沉降增量）。67第六十七頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日第一級(jí)荷載。因無(wú)其他級(jí)荷載，不需要計(jì)算應(yīng)扣除的剩余沉降量。①計(jì)算:α1＝0.052，β1＝0.014。②計(jì)算沉降達(dá)相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所需時(shí)間tl及沉降量Sl：將117min增大為30的整倍數(shù)，即tl

=120min則：

第二級(jí)荷載是在第一級(jí)荷載已達(dá)相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后（即120min）施加的，因而沒(méi)有剩余沉降產(chǎn)生，其推算方法與第一級(jí)一樣。計(jì)算結(jié)果為：α2=0.108，β2=0.024，t2=180min，S=0.232cm。第三級(jí)荷載。由于第二級(jí)t2

=180min，即尚有60min按S－lnt線性關(guān)系的沉降量影響到第三級(jí)荷載的1—4次觀測(cè)值，應(yīng)予扣除。68第六十八頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)算αn

、β

n

值用表N

123456781530456075901051202.7733.4343.8294.1114.3314.5114.6634.7967.68711.79214.65816.89918.75520.34821.74823.0000.0940.0980.1010.1070.1130.1160.1180.1190.2610.3370.3870.4400.4890.5230.550∑32.448134.8870.8663.55869第六十九頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日③計(jì)算各次觀測(cè)值中應(yīng)扣除的剩余沉降量：70第七十頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日在計(jì)算α3

、β3時(shí)，應(yīng)將第三級(jí)荷載下的第1—4次的沉降觀測(cè)值減去

至

，才能作為計(jì)算依據(jù)。經(jīng)計(jì)算得α3=0.003，β3=0.067；并依次計(jì)算出t3、S3，以及αn

、βn和tn、Sn

。其結(jié)果列于表。71第七十一頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日計(jì)算結(jié)果表計(jì)算項(xiàng)目第一級(jí)第二級(jí)第三級(jí)第四級(jí)第五級(jí)第六級(jí)－－

αn0.0520.1080.003-0.187-0.267-0.696βn0.0140.0240.0670.1330.1750.328tn(min)117/120176/180432/450828/8401080/10801968/1980sn(min)0.1190.2320.4120.7090.9531.79注：表中tn

值，分子為實(shí)際計(jì)算值，分母為30的整倍數(shù)值。

72第七十二頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日3．承壓板埋深承壓板埋深應(yīng)與基礎(chǔ)埋深一致，這樣求出的地基容許承載力等才比較符合實(shí)際。相同面積的承壓板，埋深不同，所求出的P－S曲線上的比例界限值也不一樣。根據(jù)土力學(xué)基礎(chǔ)埋深原理，一般來(lái)講，埋深越淺，P－S曲線的比例界限值越小。埋深如過(guò)大，會(huì)增加試驗(yàn)的困難。73第七十三頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日4．地基土的均勻性載荷測(cè)試的影響深度一般為1.5—2倍承壓板寬度（或直徑）。在這個(gè)影響深度內(nèi)，土層的時(shí)代、成因、類型及含水量一般應(yīng)是相同的。只有這樣，載荷測(cè)試成果才能反映同一土層的真實(shí)指標(biāo)（土的工程性質(zhì)），達(dá)到載荷測(cè)試的目的。如果建筑場(chǎng)地土層較多，又都是重要建筑物的持力層，則要分層做載荷測(cè)試。如果土層較薄，達(dá)不到2倍承壓板寬度（直徑）的厚度，所求出的載荷測(cè)試成果就很難應(yīng)用，滿足不了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的需要。這時(shí)，就要考慮采用符合要求的小承壓板或做其他類型的試驗(yàn)，以滿足設(shè)計(jì)要求。74第七十四頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)靜力載荷測(cè)試成果的應(yīng)用

（一）確定地基容許承載力（或承載力標(biāo)準(zhǔn)值）在確定地基土的容許承載力時(shí)，通常要考慮兩個(gè)因素，即：在多大荷載作用下地基土的變形達(dá)到逐漸穩(wěn)定狀態(tài)；所產(chǎn)生的變形是否影響建筑物的正常使用。地基的容許承載力可用下述方法確定：75第七十五頁(yè)，共八十九頁(yè)，2022年，8月28日1）以壓力為依據(jù)（整體剪切破壞）利用載荷測(cè)試成果確定地基承載力時(shí)，當(dāng)?shù)鼗翞榈蛪嚎s性土，地基受壓破壞形式為整體剪切破壞，曲線上拐點(diǎn)明顯，可以以P－S曲線的特征點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力作為基本依據(jù)的。①P－S曲線上的兩個(gè)特征點(diǎn)比例極限P0

（臨塑荷載Pcr）：P－S曲線上第一直線段的終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷