橋梁地基與下部結(jié)構(gòu)檢測(cè)-地基承載力檢測(cè)

地基承載力檢測(cè)的目的1標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)備2標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)方法3標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的應(yīng)用4地基承載力檢測(cè)的目的1課程概況地基承載力檢測(cè)的目的11、地基承載力概念：地基承載力是指地基土單位面積上所能承受荷載的能力,以kN/m2計(jì)。2、地基承載力檢測(cè)目的：是在工程設(shè)計(jì)中必須限制建筑物基礎(chǔ)底面的壓力，使其不得超過(guò)地基的允許承載力，以保證地基土不會(huì)發(fā)生剪切破壞而失去穩(wěn)定;同時(shí)也使建筑物不致因基礎(chǔ)產(chǎn)生過(guò)大的沉降和差異沉降，而影響其正常使用。標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)是確定地基承載力的常用方法。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)備2課程概況標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)備2地基承載力檢測(cè)_標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT）是一種重型動(dòng)力觸探法，采用質(zhì)量為63.5kg的穿心錘，以76cm的落距，將一定規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)貫入器先打入土中15cm，然后開(kāi)始記錄錘擊數(shù)目，將標(biāo)準(zhǔn)貫入器再打入土中30cm，用此30cm的錘擊數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的指標(biāo)N。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)備2二、試驗(yàn)設(shè)備①落錘：質(zhì)量為63.5kg的穿心錘；②貫入器：③探桿：直徑42mm的鉆桿；④錘墊和導(dǎo)向桿；⑤自動(dòng)落錘裝置。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)方法3課程概況①將貫入器打入土中，貫入速率為15～30擊/min，并記錄錘擊數(shù)，包括先打15cm的預(yù)打擊數(shù)，后30cm中每10cm的錘擊數(shù)以及30cm的累計(jì)錘擊數(shù)。②旋轉(zhuǎn)探桿，提出貫入器，并取出貫入器中的土樣進(jìn)行鑒別、描述、記錄，必要時(shí)送試驗(yàn)室分析。③對(duì)錘擊數(shù)進(jìn)行修正④對(duì)于同一土層應(yīng)進(jìn)行多次試驗(yàn)，然后取錘擊數(shù)的平均值。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)方法3標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的應(yīng)用4課程概況標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的應(yīng)用4根據(jù)估計(jì)砂土的密實(shí)度根據(jù)估計(jì)粘性土的狀態(tài)根據(jù)估計(jì)天然地基的容許承載力標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的應(yīng)用根據(jù)估計(jì)土的內(nèi)摩擦角荷載板試驗(yàn)1荷載板試驗(yàn)荷載板試驗(yàn)是原位測(cè)試方法之一。原位測(cè)試是指在巖土體原有的位置上,在保持土的天然結(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)。1.試驗(yàn)原理載荷板試驗(yàn)就是在欲試驗(yàn)的土層表面放置一定規(guī)格的方形或圓形承壓板,在其上逐級(jí)施加荷載,每級(jí)荷載增量持續(xù)時(shí)間相同或接近,測(cè)記每級(jí)荷載作用下荷載板沉降量的穩(wěn)定值,加載至總沉降量為25mm,或達(dá)到加載設(shè)備的最大容量為止,然后卸載,記錄土的回彈值,持續(xù)時(shí)間應(yīng)不小于一級(jí)荷載增量的持續(xù)時(shí)間。根據(jù)試驗(yàn)記錄繪制荷載P和沉降量S的關(guān)系曲線(xiàn)(圖3-1)。分析研究地基土的強(qiáng)度與變形特性,求得地基土容許承載力與變形模量等力學(xué)數(shù)據(jù)。地基在荷載作用下達(dá)到破壞狀態(tài)的過(guò)程可以分為三個(gè)階段(圖3-2):(1)壓密階段(直線(xiàn)變形階段):相當(dāng)于PS曲線(xiàn)上的oa段,P-S曲線(xiàn)接近于直線(xiàn),土中各點(diǎn)的剪應(yīng)力均小于土的抗剪強(qiáng)度,土體處圖3-1荷載與沉降量的關(guān)系于彈性平衡狀態(tài),這一階段荷載板的沉降主要是由于土中孔隙的減少引起,土顆粒主要是豎向變位,且隨時(shí)間漸趨穩(wěn)定而土體壓密,所以也稱(chēng)壓密階段。曲線(xiàn)上相應(yīng)于a點(diǎn)的荷載稱(chēng)為比列界限Pr。(2)剪切階段:相當(dāng)于P-S曲線(xiàn)上的ab段。這一階段PS曲線(xiàn)已不再保持線(xiàn)性關(guān)系,沉降的增長(zhǎng)率ΔS/ΔP先隨荷載的增加而增大。在這個(gè)階段,除土體的壓密外,在承壓板邊緣已有小范圍局部土體的剪應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)了土的抗剪強(qiáng)度,并開(kāi)始向周?chē)馏w發(fā)生剪切破壞(產(chǎn)生塑性變形區(qū));土體的變形是由于土中孔隙的壓縮和土顆粒剪切移動(dòng)同時(shí)引起的,土粒同時(shí)發(fā)生豎向和側(cè)向變位,且隨時(shí)間不易穩(wěn)定,故稱(chēng)之為局部剪切階段。隨著荷載的繼續(xù)增加,土中塑性區(qū)的范圍也逐步擴(kuò)大,直到土中形成連續(xù)的滑動(dòng)面,由荷載板兩側(cè)擠出而破壞。因此,剪切階段也是地基中塑性區(qū)的發(fā)生及發(fā)展階段。相應(yīng)于P-S曲線(xiàn)上b點(diǎn)的荷載稱(chēng)為極限荷載Pu。(3)破壞階段:相當(dāng)于P-S曲線(xiàn)上的段bc。當(dāng)荷載超過(guò)極限荷載后,荷載板急劇下沉,即使不增加荷載,沉降也不能穩(wěn)定,同時(shí)土中形成連續(xù)的滑動(dòng)面,土從承壓板下擠出,在承壓板周?chē)馏w發(fā)生隆起及環(huán)狀或放射狀裂隙,故稱(chēng)之為破壞階段。該階段,在滑動(dòng)土體范圍內(nèi)各點(diǎn)的剪應(yīng)力達(dá)到或超過(guò)土體的抗剪強(qiáng)度;土體變形主要由土顆粒剪切變位引起,土粒主要是側(cè)向移動(dòng),且隨時(shí)間不能達(dá)到穩(wěn)定,地基土失穩(wěn)而破壞。2.試驗(yàn)設(shè)備圖3-3是目前常用的載荷板試驗(yàn)時(shí)加載方式之一。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況,還可采用地錨代替荷重的方式,也可以二者兼用,但總的原則是:加荷、卸荷既簡(jiǎn)便又安全,同時(shí)對(duì)沉降量的觀測(cè)無(wú)影響。荷載板一般用剛性的方形板或圓形板,其面積應(yīng)為2500cm2或5000cm2,目前工程上常用的是50cm×50cm或70.7cm×70.7cm的方板。用油壓千斤頂加荷、卸荷雖然方便,但由于受力后地錨的上拔、設(shè)備本身的變形、千斤頂?shù)穆┯秃秃奢d板的下沉,在試驗(yàn)過(guò)程中,千斤頂?shù)膲毫Σ灰追€(wěn)定,會(huì)出現(xiàn)松壓現(xiàn)象,因此必須隨時(shí)調(diào)節(jié)壓力以保持一定的恒壓。其最簡(jiǎn)單的方法是在千斤頂加壓把手上吊一重物人工調(diào)節(jié),或直接由人控制千斤頂加壓把手不時(shí)調(diào)節(jié),但這樣操作實(shí)際上使加荷過(guò)程出現(xiàn)不斷跳動(dòng)現(xiàn)象,既不方便,又影響試驗(yàn)質(zhì)量。

因此,目前已有一些勘察單位研制成幾種類(lèi)型的穩(wěn)壓器。有的增加一活塞油缸,通過(guò)齒輪齒條或杠桿等傳動(dòng)方式,加一定壓力于活塞上,使油缸內(nèi)的油壓保持一定。當(dāng)千斤頂油壓松壓時(shí),油缸就自動(dòng)補(bǔ)給千斤頂,使千斤頂保持恒壓;有的是通過(guò)繼電器控制電動(dòng)油泵的啟閉,來(lái)保持千斤頂恒壓。穩(wěn)壓精度達(dá)1.8%。同時(shí),這些單位對(duì)沉降觀測(cè)還研制了自動(dòng)記錄裝置,可自行給出連續(xù)的沉降與時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn),進(jìn)一步保證了操作安全和試驗(yàn)質(zhì)量。3.試驗(yàn)方法試驗(yàn)加荷方法應(yīng)采用分級(jí)維持荷載沉降相對(duì)穩(wěn)定法(慢速法)或沉降非穩(wěn)定法(快速法)。試驗(yàn)的加荷標(biāo)準(zhǔn)如下:試驗(yàn)的第一級(jí)荷載(包括設(shè)備重量)應(yīng)接近卸去土的自重。每級(jí)荷載增量(即加荷等級(jí))一般取被試地基土層預(yù)估極限承載力的1/8~1/10。施加的總荷載應(yīng)盡量接近試驗(yàn)土層的極限荷載。荷載的量測(cè)精度應(yīng)達(dá)到最大荷載的1%,沉降值的量測(cè)精度應(yīng)達(dá)到0.01mm。各級(jí)荷載下沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)一般采用連續(xù)2h的每小時(shí)沉降量不超過(guò)0.1mm,或連續(xù)1h的每30min的沉降量不超過(guò)0.05mm。試驗(yàn)點(diǎn)附近應(yīng)有取土孔提供土工試驗(yàn)指標(biāo),或其他原位測(cè)試資料,試驗(yàn)后,應(yīng)在承壓板中心向下開(kāi)挖取土試驗(yàn),并描述2倍承壓板直徑(或?qū)挾?范圍內(nèi)土層的結(jié)構(gòu)變化。靜力載荷試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)下列現(xiàn)象之一時(shí),即可認(rèn)為土體已達(dá)到極限狀態(tài),應(yīng)終止試驗(yàn):(1)承壓板周?chē)耐馏w有明顯的側(cè)向擠出或發(fā)生裂紋;(2)在24h內(nèi),沉降隨時(shí)間趨于等速增加;(3)荷載P增加很小,但沉降量卻急劇增大,P-S曲線(xiàn)出現(xiàn)陡降階段,或相對(duì)沉降已等于或大于0.06~0.08。4.試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制P-S曲線(xiàn),利用P-S曲線(xiàn)我們可以得到:(1)地基土的承載力當(dāng)P-S關(guān)系曲線(xiàn)有較明顯的直線(xiàn)段時(shí),一般就用這直線(xiàn)段的拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力Pr值,作為地基土的承載力(見(jiàn)圖3-1)。在飽和軟土地基中,P-S關(guān)系曲線(xiàn)拐點(diǎn)往往不明顯,此時(shí)可用繪制lgP-lgS曲線(xiàn),利用lgP-lgS曲線(xiàn)的良好線(xiàn)性關(guān)系很容易確定拐點(diǎn);也可以應(yīng)用相對(duì)沉降法確定地基土的承載力。

當(dāng)Ps曲線(xiàn)的直線(xiàn)段不明顯時(shí),可用前面講述的確定地基土承載力的方法所確定地基承載力的基本值與相應(yīng)的沉降量代入(3-2)式計(jì)算E0,但此時(shí),應(yīng)與其他原位測(cè)試資料比較,綜合考慮確定E0值。利用P-s曲線(xiàn)我們還可以估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度和地基土基床反力系數(shù)等。5.注意問(wèn)題(1)荷載板試驗(yàn)的受荷面積比較小,加荷后受影響的深度不會(huì)超過(guò)2倍承壓板邊長(zhǎng)或直徑,而且加荷時(shí)間也比較短,因此不能通過(guò)荷載板試驗(yàn)提供建筑物的長(zhǎng)期沉降資料;(2)在沿海軟粘土分布地區(qū),地表往往有一層“硬殼層”,當(dāng)用小尺寸的承壓板時(shí),常常受壓范圍還在地表“硬殼層”內(nèi),其下軟弱土層還未受到承壓板的影響,而對(duì)于實(shí)際建筑物的大尺寸基礎(chǔ),下部軟弱土層對(duì)建筑物沉降起著主要的影響。因此,靜力載荷試驗(yàn)資料的應(yīng)用是有條件的,在進(jìn)行載荷試驗(yàn)時(shí),要充分估計(jì)到試驗(yàn)影響范圍的局限性,注意分析試驗(yàn)成果與實(shí)際建筑地基之間