巖土工程課件9-原位測(cè)試技術(shù)

10原位測(cè)試技術(shù)原位測(cè)試指的是在土(巖)體的本來(lái)位置，對(duì)處于天然狀態(tài)下的土（巖）體所進(jìn)行的工程性質(zhì)的測(cè)試。它具有直接性、真實(shí)性和實(shí)用性的特點(diǎn)。對(duì)土巖體工程性質(zhì)的判斷起著十分重要的作用。8/15/2024110.1載荷試驗(yàn)10.1.1載荷試驗(yàn)設(shè)備載荷試驗(yàn)簡(jiǎn)稱DLT(DeadLoadTeoc)，有平板和螺旋板載荷試驗(yàn)兩種，常用平板載荷試驗(yàn)。8/15/20242平板載荷試驗(yàn)是在現(xiàn)場(chǎng)試坑坑底土層面上放置剛性平扳，亦稱承壓板或載荷板，在板上分級(jí)施加中心豎向荷載，直至地基破壞，量測(cè)各級(jí)荷載作用下承壓板的下沉量，即地基的沉降量，利用荷載沉降p－s關(guān)系曲線，確定地基土的有關(guān)工程性質(zhì)。8/15/20243加載設(shè)備木質(zhì)或鐵質(zhì)加載平臺(tái)液壓加載平臺(tái)8/15/2024410.1.2載荷試驗(yàn)方法(1)試坑的準(zhǔn)備工作·①試坑底寬應(yīng)不小于承壓板寬度或直徑的3倍，以便排除承壓板周圍超載的影響。②坑底應(yīng)鋪設(shè)1cm左右的砂墊層(中砂或粗砂)，以便確保承壓板與土層間水平和均勻接觸。③為保證試驗(yàn)土層的天然狀態(tài)，當(dāng)測(cè)試土層為軟塑粘土或飽和松砂時(shí)，試驗(yàn)開始前承壓板周圍應(yīng)預(yù)留20—30cm厚的原狀土作為保護(hù)層。8/15/20245(2)設(shè)備標(biāo)定和穩(wěn)壓工作

試驗(yàn)前必須進(jìn)行千斤頂、油泵和壓力表等加載系統(tǒng)的標(biāo)定，試驗(yàn)中需考慮加壓過(guò)程中壓力的穩(wěn)定性，往往由于地錨的上拔，承壓板的下降，加載設(shè)備的變形和千斤頂?shù)穆┯停Ы镯數(shù)膲毫?表現(xiàn)在油表的讀數(shù)上)

不易穩(wěn)定，出現(xiàn)松壓現(xiàn)象，必須及時(shí)補(bǔ)充壓力，保持恒壓．8/15/20246(3)加荷方式加荷方式有3種．第1種為常規(guī)的慢速加載法：采取分級(jí)加載，待沉降穩(wěn)定后再施加下一級(jí)荷載；第2種為快速加載法：同樣采取分級(jí)加載，每級(jí)荷載只需維持2h便可施加下一級(jí)荷載，而不必等待沉降穩(wěn)定，最后一級(jí)荷載沉降觀測(cè)達(dá)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)或仍維持2h；第3種為等沉降速率法：控制承壓板按一定的沉降速率下沉，測(cè)量與沉降相應(yīng)的所施加的荷載，直至破壞狀態(tài)．8/15/20247慢速加載法①分級(jí)荷載量一般取試驗(yàn)土層極限荷載的1/8～1/10，或臨塑荷載的1/4～1/5，當(dāng)難以預(yù)估極限荷載值時(shí)，可參考表10.1取用。8/15/20248②各級(jí)荷載下的沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)直接影響試驗(yàn)成果，它的確定與測(cè)量沉降的精度有關(guān)。通常采用的百分表其量測(cè)精度為0.1mm時(shí)，沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為連續(xù)2h觀測(cè)沉降量不大于0.1mm／h，但每級(jí)荷載下的觀測(cè)時(shí)間，對(duì)軟粘土不少于

24h，對(duì)一般粘性土不少于8h，對(duì)較堅(jiān)實(shí)的土(如老粘土、密實(shí)砂土、碎石土等)不應(yīng)小于4h。8/15/20249③各級(jí)荷載下沉降的讀數(shù)每加一次荷載都要按一定的時(shí)間間隔記錄沉降讀數(shù)，壓力剛加上時(shí)承壓板下降很快，開始5～15min需測(cè)讀變形，1h后可放寬到30～60min測(cè)讀一次(砂土取小值，粘性土取大值)。8/15/202410

(4)試驗(yàn)終止條件在載荷試驗(yàn)中，一般應(yīng)以地基破壞為試驗(yàn)終止條件．具體操作時(shí)可按如下現(xiàn)象進(jìn)行判斷：①承壓板周圍地表土出現(xiàn)隆起、或明顯的側(cè)向擠出(砂土)、或發(fā)生裂縫現(xiàn)象(粘性土)；②當(dāng)荷載不變時(shí)，24h內(nèi)沉降速率幾乎等速或加速發(fā)展：③荷載增量雖然小，但沉降卻急劇發(fā)展。8/15/20241110.1.3荷載試驗(yàn)資料整理及試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)成果臨塑荷載極限荷載8/15/202412當(dāng)p－s曲線的直線段不通過(guò)原點(diǎn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正8/15/2024138/15/20241410.1.4載荷試驗(yàn)成果的利用8/15/2024158/15/2024168/15/20241710.1.4.2確定地基土的變形模量8/15/2024188/15/2024198/15/20242010.2十字板剪切試驗(yàn)

十字板剪切試驗(yàn)簡(jiǎn)稱FVT(FieldVaneTest)，是用十字板剪切儀在現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試軟土地基不排水抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)。與室內(nèi)試驗(yàn)比較，它避免了土樣擾動(dòng)，并保存了其天然狀態(tài)，且所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，是一種有效的測(cè)試方法．8/15/2024218/15/2024228/15/2024238/15/2024248/15/2024258/15/2024268/15/20242710.3標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)簡(jiǎn)稱SPT(StandardPenetrationTest)，它是用重635N的穿心錘，以760mm高的落距，將置于試驗(yàn)土層上的特制的對(duì)開式標(biāo)準(zhǔn)貫人器(圖10．8)，先不記錘擊數(shù)打入孔底15cm，然后再打入30cm，并記下錘擊數(shù)N63.5，或N。最后提出鉆桿和標(biāo)準(zhǔn)貫人器，取出土樣，進(jìn)行土的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)際上也屬于土的動(dòng)力觸探試驗(yàn)類型之一，只不過(guò)探頭不是圓錐探頭，而是標(biāo)準(zhǔn)的圓筒形探頭，由兩個(gè)半圓筒合成的取土器．8/15/202428標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)8/15/2024298/15/2024308/15/20243110.4靜力觸探試驗(yàn)

靜力觸探試驗(yàn)簡(jiǎn)稱CPT（ComePenetrationTest)，它是將一錐形金屬探頭，按一定的速率(一般為0.5-1.2m/min)勻速地靜力壓入士中，量測(cè)其貫入阻力，而進(jìn)行的一種原位測(cè)試方法。靜力觸探是一種快速的現(xiàn)場(chǎng)勘探和原位測(cè)試方法，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、輕便、機(jī)械化和自動(dòng)化程度高、操作方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，受到了國(guó)內(nèi)外工程界的普遍重視，無(wú)論從理論和應(yīng)用等方面發(fā)表的文獻(xiàn)很多，值得學(xué)習(xí)和參考。8/15/20243210.4.1靜力觸探設(shè)備10.4.1.1靜力觸探儀靜力觸探儀按貫入能力大致可分為：輕型(20一50kN)、中型(80—120kN)，重型(200～300kN)3種；按貫入的動(dòng)力及傳動(dòng)方式可分為：人力鉆進(jìn)、機(jī)械傳動(dòng)及液壓傳動(dòng)3種；按測(cè)力裝置可分為：油壓表式，應(yīng)力環(huán)式、電阻應(yīng)變式及自動(dòng)記錄等不同類型。8/15/2024338/15/20243410.4.1.2探頭和探桿8/15/2024358/15/2024368/15/20243710.4.1.3量測(cè)系統(tǒng)

量測(cè)系統(tǒng)是靜力觸探儀的重要組成部分，測(cè)量靜力觸探的貫人阻力，國(guó)外常用油壓法或電測(cè)法，在我國(guó)不論是生產(chǎn)部門，還是科研部門，幾乎都采用電測(cè)法．8/15/20243810.4.2靜力觸探的基本原理8/15/20243910.4.3靜力觸探成果及利用8/15/20244010.4.3.2靜力觸探成果的利用（1）劃分土層和判別土類8/15/202441（2）確定淺基礎(chǔ)的承載力8/15/202442（3）確定樁的承載力8/15/2024438/15/2024448/15/2024458/15/2024468/15/20244710.5動(dòng)力觸探試驗(yàn)動(dòng)力觸探試驗(yàn)簡(jiǎn)稱DPT(DynamicPenetrationTest)。它是用一定質(zhì)量的落錘(沖擊錘)，提升到與型號(hào)相應(yīng)的高度，讓其自由下落，沖擊鉆桿上端的錘墊，使與鉆桿下端相連的探頭貫入土中，根據(jù)貫入的難易程度，即貫入規(guī)定深度所需的錘擊次數(shù)(擊數(shù))，來(lái)判定土的工程性質(zhì)，這種原位測(cè)試方法叫動(dòng)力觸探試驗(yàn)。8/15/2024488/15/2024498/15/2024508/15/2024518/15/2024528/15/2024538/15/2024548/15/2024558/15/20245610.6旁壓試驗(yàn)

旁壓試驗(yàn)簡(jiǎn)稱PMT(PressuremeterTest)。它是利用旁壓器(亦稱探頭)的主腔對(duì)土層中柱狀孔穴的孔壁施加橫向水平力，致使孔壁向外膨脹，直至破壞，通過(guò)壓力和孔穴體積變化之間的關(guān)系，來(lái)確定土的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的一種原位測(cè)試方法。8/15/20245710.6.1預(yù)鉆式旁壓儀8/15/202458

繪制體積增加量V與壓力P的關(guān)系曲線，或s—p曲線，稱為旁壓曲線，如圖10.23所示。