巖土工程原位測(cè)試PPT課件

1、第四講 巖土工程原位測(cè)試 提 綱 一、概述 二、土體原位測(cè)試 三、巖體原位測(cè)試 u（一）原位測(cè)試的必要性 為了取得工程設(shè)計(jì)所需要的反映地基巖土體物理、力學(xué)、水理性質(zhì)指標(biāo)，以及為了取得工程設(shè)計(jì)所需要的反映地基巖土體物理、力學(xué)、水理性質(zhì)指標(biāo)，以及 含水層參數(shù)等定量指標(biāo)。含水層參數(shù)等定量指標(biāo)。 彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室小尺寸試件，不能完全確切地反映天然狀態(tài)下的巖土性質(zhì)的不足。彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室小尺寸試件，不能完全確切地反映天然狀態(tài)下的巖土性質(zhì)的不足。 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)。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)。 一、概述 u（二）原位測(cè)試目的 1 1、在巖土體處

2、于天然狀態(tài)下，利用原地切割的較大尺寸的試件進(jìn)行各種測(cè)試取得可靠、在巖土體處于天然狀態(tài)下，利用原地切割的較大尺寸的試件進(jìn)行各種測(cè)試取得可靠 的巖土體物理、力學(xué)、水理性質(zhì)指標(biāo)。的巖土體物理、力學(xué)、水理性質(zhì)指標(biāo)。 2 2、對(duì)于某些因無法采取原狀樣品進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的巖土體的測(cè)試。如：裂隙化巖石、液、對(duì)于某些因無法采取原狀樣品進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的巖土體的測(cè)試。如：裂隙化巖石、液 態(tài)粘性土（低液限粘土、淤泥）、砂礫。態(tài)粘性土（低液限粘土、淤泥）、砂礫。 3 3、完成或?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)無法測(cè)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如：地下洞室圍巖應(yīng)力、巖體裂隙的連通性、完成或?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)無法測(cè)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如：地下洞室圍巖應(yīng)力、巖體裂隙的連通性、 透水

3、性、含水層的滲透性等。透水性、含水層的滲透性等。 4 4、為施工（基坑開挖、地基處理）提供可靠的數(shù)據(jù)。、為施工（基坑開挖、地基處理）提供可靠的數(shù)據(jù)。 一、概述 u（三）原位測(cè)試的分類 1 1、巖土力學(xué)性質(zhì)的野外測(cè)定、巖土力學(xué)性質(zhì)的野外測(cè)定 （1 1）土體力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)）土體力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn) 載荷試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、靜、動(dòng)觸探試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)載荷試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、靜、動(dòng)觸探試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn) （2 2）巖體力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)）巖體力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn) 巖體變形靜力法試驗(yàn)、聲波測(cè)試（動(dòng)力法）試驗(yàn)、巖體抗剪試驗(yàn)、點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)、巖體變形靜力法試驗(yàn)、聲波測(cè)試（動(dòng)力法）試驗(yàn)、巖體抗剪試驗(yàn)、點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)、 回彈錘測(cè)試、便攜

4、式弱面剪試驗(yàn)回彈錘測(cè)試、便攜式弱面剪試驗(yàn) 2 2、巖體應(yīng)力測(cè)定、巖體應(yīng)力測(cè)定 測(cè)定巖體天然應(yīng)力狀態(tài)下及工程開挖過程中應(yīng)力的變化。如：地下洞室開挖測(cè)定巖體天然應(yīng)力狀態(tài)下及工程開挖過程中應(yīng)力的變化。如：地下洞室開挖 一、概述 3 3、水文地質(zhì)試驗(yàn)、水文地質(zhì)試驗(yàn) 鉆孔壓水試驗(yàn)（裂隙巖體）、抽水試驗(yàn)（中、強(qiáng)富水性含水層）、注水試驗(yàn)（干、松散透水層）、巖溶鉆孔壓水試驗(yàn)（裂隙巖體）、抽水試驗(yàn)（中、強(qiáng)富水性含水層）、注水試驗(yàn)（干、松散透水層）、巖溶 裂隙連通試驗(yàn)等。裂隙連通試驗(yàn)等。 4 4、改善土、石性能的試驗(yàn)、改善土、石性能的試驗(yàn) 為地基改良和加固處理提供依據(jù)。如：灌漿試驗(yàn)、樁基試驗(yàn)等。為地基改良和加固處

5、理提供依據(jù)。如：灌漿試驗(yàn)、樁基試驗(yàn)等。 一、概述 二、土體原位測(cè)試 u（一）靜力載荷試驗(yàn) l 模擬建筑物基礎(chǔ)工作條件的測(cè)試方法。模擬建筑物基礎(chǔ)工作條件的測(cè)試方法。 l 保持土體天然狀態(tài)，采用承壓板逐級(jí)施加荷載，獲得應(yīng)力、變形曲線，測(cè)試承壓板保持土體天然狀態(tài)，采用承壓板逐級(jí)施加荷載，獲得應(yīng)力、變形曲線，測(cè)試承壓板 寬度寬度1.52.01.52.0倍深度范圍內(nèi)土層的應(yīng)力倍深度范圍內(nèi)土層的應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)變時(shí)間關(guān)系的綜合性狀。時(shí)間關(guān)系的綜合性狀。 l 成果可直接用于地基承載力設(shè)計(jì)。成果可直接用于地基承載力設(shè)計(jì)。 按試驗(yàn)深度分為：淺層和深層；按試驗(yàn)深度分為：淺層和深層； 按承壓板形狀分為：平板和螺旋板；按承

6、壓板形狀分為：平板和螺旋板； 按照用途分為：一般載荷試驗(yàn)和樁載荷試驗(yàn)；按照用途分為：一般載荷試驗(yàn)和樁載荷試驗(yàn)； 按荷載性質(zhì)分為：靜力和動(dòng)力載荷試驗(yàn)。按荷載性質(zhì)分為：靜力和動(dòng)力載荷試驗(yàn)。 二、土體原位測(cè)試 1、儀器設(shè)備 l 承壓板承壓板 l 加荷裝備加荷裝備 l 沉降觀測(cè)設(shè)備沉降觀測(cè)設(shè)備 二、土體原位測(cè)試 2、試驗(yàn)要點(diǎn) l 載荷試驗(yàn)在方形試坑中進(jìn)行，坑底寬度不小于承壓板寬度的載荷試驗(yàn)在方形試坑中進(jìn)行，坑底寬度不小于承壓板寬度的3倍。倍。 l 保持測(cè)試時(shí)地基土的天然濕度和原狀結(jié)構(gòu)。保持測(cè)試時(shí)地基土的天然濕度和原狀結(jié)構(gòu)。 l 設(shè)備安裝順序：坑底整平、安裝承壓板、安裝千斤頂、載荷臺(tái)架、反力構(gòu)架、安裝沉

7、降觀設(shè)備安裝順序：坑底整平、安裝承壓板、安裝千斤頂、載荷臺(tái)架、反力構(gòu)架、安裝沉降觀 測(cè)設(shè)備。測(cè)設(shè)備。 l分級(jí)加荷：第一級(jí)至卸荷土自重（包括試驗(yàn)設(shè)備），以后每級(jí)增加土層極限壓力的分級(jí)加荷：第一級(jí)至卸荷土自重（包括試驗(yàn)設(shè)備），以后每級(jí)增加土層極限壓力的 1/81/10。 l觀測(cè)每級(jí)荷載下的沉降。觀測(cè)每級(jí)荷載下的沉降。 l盡量能使最終荷載達(dá)到地基土極限承載力。如達(dá)不到極限荷載，則最大壓力達(dá)設(shè)計(jì)壓力兩盡量能使最終荷載達(dá)到地基土極限承載力。如達(dá)不到極限荷載，則最大壓力達(dá)設(shè)計(jì)壓力兩 倍或超過第一個(gè)拐點(diǎn)至少三級(jí)荷載。倍或超過第一個(gè)拐點(diǎn)至少三級(jí)荷載。 l需要觀測(cè)卸荷回彈時(shí)，每級(jí)卸荷量為加荷量需要觀測(cè)卸荷回彈時(shí)

8、，每級(jí)卸荷量為加荷量2倍。倍。 3、試驗(yàn)資料整理 l 載荷試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)整理、制表，繪制壓力載荷試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)整理、制表，繪制壓力P和沉降量和沉降量S關(guān)系曲線。關(guān)系曲線。 l P-S曲線校正，原點(diǎn)歸零，找出界限點(diǎn)。曲線校正，原點(diǎn)歸零，找出界限點(diǎn)。 l 曲線特征點(diǎn)確定：比例界限值、極限界限值。當(dāng)直線段不明顯時(shí)曲線特征點(diǎn)確定：比例界限值、極限界限值。當(dāng)直線段不明顯時(shí) 如何確定比例界線值？如何確定比例界線值？ （1）某一級(jí)壓力沉降量大于前一級(jí)壓力沉降量2倍。 （2）lgP-lgS或P-S/ P曲線拐點(diǎn)。 l計(jì)算變形模量計(jì)算變形模量E0。 二、土體原位測(cè)試 地表時(shí)： 地表以下： 二、土體原位測(cè)試 u（二）

9、靜力觸探試驗(yàn) l 將圓錐形探頭勻速壓入土中，測(cè)定錐頭阻力等參數(shù)。將圓錐形探頭勻速壓入土中，測(cè)定錐頭阻力等參數(shù)。 l 靜力觸探設(shè)備組成：靜力觸探設(shè)備組成： 觸探主機(jī)和反力裝備；觸探主機(jī)和反力裝備； 測(cè)量與記錄顯示裝備；測(cè)量與記錄顯示裝備； 探頭；探頭； 探桿。探桿。 二、土體原位測(cè)試 1、靜力觸探試驗(yàn)儀器設(shè)備 觸探主機(jī)為觸探主機(jī)為 液壓傳動(dòng)式液壓傳動(dòng)式 的，反力裝的，反力裝 置為自重式置為自重式 。 二、土體原位測(cè)試 1、靜力觸探試驗(yàn)儀器設(shè)備 觸探主機(jī)為觸探主機(jī)為 液壓傳動(dòng)式液壓傳動(dòng)式 的，反力裝的，反力裝 置為地錨式置為地錨式 。 二、土體原位測(cè)試 1、靜力觸探試驗(yàn)儀器設(shè)備 觸探主機(jī)觸探主機(jī)

10、為機(jī)械傳為機(jī)械傳 動(dòng)式的，動(dòng)式的， 反力裝置反力裝置 為地錨式為地錨式 。 二、土體原位測(cè)試 1、靜力觸探試驗(yàn)儀器設(shè)備 二、土體原位測(cè)試 1、靜力觸探試驗(yàn)儀器設(shè)備 國際標(biāo)準(zhǔn)探頭的規(guī)格：錐頭頂角國際標(biāo)準(zhǔn)探頭的規(guī)格：錐頭頂角6060、底面積、底面積10cm10cm2 2、側(cè)壁摩擦筒面積、側(cè)壁摩擦筒面積150cm150cm2 2、透、透 水石在錐底水石在錐底 二、土體原位測(cè)試 1、靜力觸探試驗(yàn)儀器設(shè)備 二、土體原位測(cè)試 1、靜力觸探試驗(yàn)儀器設(shè)備 二、土體原位測(cè)試 2、靜力觸探試驗(yàn)要點(diǎn) l 率定探頭：求出地層阻力和儀表讀書之間的關(guān)系，在室內(nèi)進(jìn)行。新探頭或使用率定探頭：求出地層阻力和儀表讀書之間的關(guān)系，

11、在室內(nèi)進(jìn)行。新探頭或使用 一個(gè)月后的探頭應(yīng)及時(shí)進(jìn)行率定。一個(gè)月后的探頭應(yīng)及時(shí)進(jìn)行率定。 l 整平試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，固定試驗(yàn)主機(jī)，使探頭與地面垂直。整平試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，固定試驗(yàn)主機(jī)，使探頭與地面垂直。 l 電纜線穿入探桿，接通電路，調(diào)整好儀器。電纜線穿入探桿，接通電路，調(diào)整好儀器。 l 12cm/S勻速貫入，記錄讀書。當(dāng)測(cè)量孔隙水壓力消散時(shí)，在測(cè)量土層停留，勻速貫入，記錄讀書。當(dāng)測(cè)量孔隙水壓力消散時(shí)，在測(cè)量土層停留， 記錄孔壓隨時(shí)間的變化。記錄孔壓隨時(shí)間的變化。 二、土體原位測(cè)試 3、靜力觸探試驗(yàn)成果整理 l 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查與校正，如深度和零飄校正。按照對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查與校正，如深度和零飄校正。按照靜力

12、觸探技術(shù)規(guī)則靜力觸探技術(shù)規(guī)則 TBJ37-93進(jìn)行。進(jìn)行。 l 計(jì)算比貫入阻力計(jì)算比貫入阻力ps、錐尖阻力、錐尖阻力qc、側(cè)壁摩擦力、側(cè)壁摩擦力fs、摩阻比、摩阻比Fr及空隙水壓力及空隙水壓力U。 l 分別繪制分別繪制qc、fs、ps、Fr、U隨深度變化曲線。隨深度變化曲線。 %100%100 c s R q f F 錐尖阻力 側(cè)壁摩阻力 ffs qqc XKf XKq 側(cè)壁摩阻力： 錐尖阻力： 二、土體原位測(cè)試 3、靜力觸探試驗(yàn)成果整理 二、土體原位測(cè)試 4、靜力觸探試驗(yàn)成果應(yīng)用 （1）劃分土層及土類判別）劃分土層及土類判別 將靜力觸探探頭阻力與深度曲線分段。將靜力觸探探頭阻力與深度曲線分段

13、。 按按臨界深度臨界深度等概念判定各土層界面深度。等概念判定各土層界面深度。 將每一層土的探頭阻力等參數(shù)進(jìn)行算術(shù)平均，用于界定土層類型。將每一層土的探頭阻力等參數(shù)進(jìn)行算術(shù)平均，用于界定土層類型。 當(dāng)分層厚度大于1m，土質(zhì)均勻時(shí)，應(yīng)扣除上部滯后深度和下部超前深度范圍的觸探值。 當(dāng)分層厚度不足1m的均勻土層，如為軟層，取最小值為層平均值；如為硬層取最大值上下各 20cm范圍內(nèi)大值的平均值。 分層曲線中遇特殊大值，應(yīng)剔除。 l 單橋探頭單橋探頭 根據(jù)根據(jù)PsPs， Ps Ps 大的一般為砂層，大的一般為砂層， Ps Ps 小的一般為粘土層。小的一般為粘土層。 l 雙橋探頭雙橋探頭 在劃分土類時(shí)，以在

14、劃分土類時(shí)，以qcqc為主，結(jié)合為主，結(jié)合fsfs（或（或FRFR），并在同一層內(nèi)的觸探參數(shù)值基本相近為原則。），并在同一層內(nèi)的觸探參數(shù)值基本相近為原則。 不同的土有不同的不同的土有不同的FRFR，砂類土，砂類土 FRFR通常小于或等于通常小于或等于1 1，粘性土，粘性土FRFR常大于常大于2 2。 常用的有以下幾種方法常用的有以下幾種方法: : 二、土體原位測(cè)試 二、土體原位測(cè)試 4、靜力觸探試驗(yàn)成果應(yīng)用 二、土體原位測(cè)試 4、靜力觸探試驗(yàn)成果應(yīng)用 二、土體原位測(cè)試 4、靜力觸探試驗(yàn)成果應(yīng)用 （1）求土層工程性質(zhì)指標(biāo)）求土層工程性質(zhì)指標(biāo) 判斷土的潮濕程度和液性指數(shù)。判斷土的潮濕程度和液性指數(shù)

15、。 飽和土重力密度飽和土重力密度sat。 土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。 粘性土： )(9.62.0 943.9ln21.6 100 MPap p w s s )(9.62.0)ln18.09.0( 4 MPappI ssL 241.12ln45.4 ssat p )1023.00069.0arctan( c qbfac s 二、土體原位測(cè)試 二、土體原位測(cè)試 4、靜力觸探試驗(yàn)成果應(yīng)用 （1）求土層工程性質(zhì)指標(biāo)）求土層工程性質(zhì)指標(biāo) 求地基土基本承載力求地基土基本承載力f0。 求土層壓縮模量求土層壓縮模量Es與變形模量與變形模量E0。 用孔壓觸探求飽和土層固結(jié)系數(shù)及滲透系數(shù)。用孔壓觸探求飽

16、和土層固結(jié)系數(shù)及滲透系數(shù)。 固結(jié)系數(shù)： 滲透系數(shù)： 032.01.0 0 s pf t Tr C h 2 0 h h v v C K K C h v w h CRRK 3.2 0 二、土體原位測(cè)試 4、靜力觸探試驗(yàn)成果應(yīng)用 （2）在樁基勘察中的應(yīng)用）在樁基勘察中的應(yīng)用 確定單樁承載力。確定單樁承載力。 確定樁端持力層層位、厚度和埋深。確定樁端持力層層位、厚度和埋深。 n i isisipcfdp LfUAqqqq 1 二、土體原位測(cè)試 u（三）動(dòng)力觸探試驗(yàn) l 利用錘擊動(dòng)能，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)每打入一定深度的錘擊數(shù)判定土利用錘擊動(dòng)能，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)每打入一定深度的錘

17、擊數(shù)判定土 的性質(zhì)。的性質(zhì)。 l 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備堅(jiān)固耐用；優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備堅(jiān)固耐用； 操作測(cè)試方法容易；操作測(cè)試方法容易； 適用范圍廣；適用范圍廣； 快速、經(jīng)濟(jì)、能連續(xù)測(cè)試土層；快速、經(jīng)濟(jì)、能連續(xù)測(cè)試土層； 有些動(dòng)力觸探可同時(shí)取樣觀察描述。有些動(dòng)力觸探可同時(shí)取樣觀察描述。 l 動(dòng)力觸探分類：圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。動(dòng)力觸探分類：圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。 二、土體原位測(cè)試 二、土體原位測(cè)試 1、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn) （1 1）圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)的儀器設(shè)備）圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)的儀器設(shè)備 l 導(dǎo)向桿導(dǎo)向桿 l 提引器提引器 l 穿心錘穿心錘 l 錘座錘座 l 探桿探桿 l 探頭探頭 二、土體原位測(cè)試

18、1、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn) （2 2）圓錐動(dòng)力觸探測(cè)試要點(diǎn)）圓錐動(dòng)力觸探測(cè)試要點(diǎn) 輕型動(dòng)力觸探輕型動(dòng)力觸探 l 鉆至試驗(yàn)土層標(biāo)高以上鉆至試驗(yàn)土層標(biāo)高以上0.30m0.30m，然后對(duì)所需試驗(yàn)土層連續(xù)進(jìn)行觸探。，然后對(duì)所需試驗(yàn)土層連續(xù)進(jìn)行觸探。 l 試驗(yàn)時(shí)，穿心錘落距為試驗(yàn)時(shí)，穿心錘落距為(0.5(0.50.02)m,0.02)m,自由下落，記錄每打入自由下落，記錄每打入0.30m0.30m所需錘擊數(shù)（最所需錘擊數(shù)（最 初初0.30m0.30m可不記）?？刹挥洠?l 遇堅(jiān)硬土層，當(dāng)貫入遇堅(jiān)硬土層，當(dāng)貫入0.30m0.30m錘擊數(shù)大于錘擊數(shù)大于100100或貫入或貫入0.15m0.15m大于大于5050

19、擊，即可停止試驗(yàn)。擊，即可停止試驗(yàn)。 l 本試驗(yàn)一般用于貫入深度小于本試驗(yàn)一般用于貫入深度小于4m4m土層，必要時(shí)，也可在貫入土層，必要時(shí)，也可在貫入4m4m后，用鉆具清孔后繼后，用鉆具清孔后繼 續(xù)貫入續(xù)貫入2m2m。 二、土體原位測(cè)試 1、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn) （2 2）圓錐動(dòng)力觸探測(cè)試要點(diǎn)）圓錐動(dòng)力觸探測(cè)試要點(diǎn) 重型動(dòng)力觸探重型動(dòng)力觸探 l 試驗(yàn)前將觸探架安裝平穩(wěn)，使觸探保持鉛直，鉛直度最大偏差不超過試驗(yàn)前將觸探架安裝平穩(wěn)，使觸探保持鉛直，鉛直度最大偏差不超過2%2%，連接桿保，連接桿保 持平直，連接牢固。持平直，連接牢固。 l 貫入時(shí)，穿心錘自由落距（貫入時(shí)，穿心錘自由落距（0.760.76

20、0.020.02）m m。地面上觸探桿高度不宜過高，以免傾。地面上觸探桿高度不宜過高，以免傾 斜與擺動(dòng)過大。斜與擺動(dòng)過大。 l 錘擊速率宜為錘擊速率宜為15-3015-30擊擊/min/min，貫入過程連續(xù)。，貫入過程連續(xù)。 l 記錄每貫入記錄每貫入0.10m0.10m所需錘擊數(shù)，最初貫入的所需錘擊數(shù)，最初貫入的1m1m可不記。可不記。 二、土體原位測(cè)試 1、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn) （2 2）圓錐動(dòng)力觸探測(cè)試要點(diǎn)）圓錐動(dòng)力觸探測(cè)試要點(diǎn) 重型動(dòng)力觸探重型動(dòng)力觸探 l 對(duì)于一般砂、圓礫和卵石，觸探深度不宜超過對(duì)于一般砂、圓礫和卵石，觸探深度不宜超過12-15m12-15m；超過該深度時(shí)，需考慮觸探；超過

21、該深度時(shí)，需考慮觸探 桿的側(cè)壁摩阻的影響；桿的側(cè)壁摩阻的影響； l 每貫入每貫入0.1m0.1m所需錘擊數(shù)連續(xù)三次超過所需錘擊數(shù)連續(xù)三次超過5050擊時(shí)，即停止試驗(yàn)。擊時(shí)，即停止試驗(yàn)。 二、土體原位測(cè)試 1、圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn) （2 2）圓錐動(dòng)力觸探測(cè)試要點(diǎn)）圓錐動(dòng)力觸探測(cè)試要點(diǎn) 重型動(dòng)力觸探重型動(dòng)力觸探 l 對(duì)于一般砂、圓礫和卵石，觸探深度不宜超過對(duì)于一般砂、圓礫和卵石，觸探深度不宜超過12-15m12-15m；超過該深度時(shí)，需考慮觸探；超過該深度時(shí)，需考慮觸探 桿的側(cè)壁摩阻的影響；桿的側(cè)壁摩阻的影響； l 每貫入每貫入0.1m0.1m所需錘擊數(shù)連續(xù)三次超過所需錘擊數(shù)連續(xù)三次超過5050擊時(shí)，

22、即停止試驗(yàn)。擊時(shí)，即停止試驗(yàn)。 實(shí)測(cè)擊數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析實(shí)測(cè)擊數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析 a. a. 每層實(shí)測(cè)擊數(shù)的算術(shù)平均值。每層實(shí)測(cè)擊數(shù)的算術(shù)平均值。 x-x-腳標(biāo)代表錘重。腳標(biāo)代表錘重。 式中，式中， -Nx -Nx 的平均值；的平均值； NxNx實(shí)測(cè)錘擊數(shù)；實(shí)測(cè)錘擊數(shù)； n n參加統(tǒng)計(jì)的測(cè)點(diǎn)數(shù)。參加統(tǒng)計(jì)的測(cè)點(diǎn)數(shù)。 對(duì)于輕型動(dòng)力觸探為每貫入對(duì)于輕型動(dòng)力觸探為每貫入30cm30cm的錘擊數(shù)的錘擊數(shù) 中型、重型為每貫入中型、重型為每貫入10cm10cm的錘擊數(shù)的錘擊數(shù) n i xx N n N 1 1 x N 分別為分別為1010，2828， 63.563.5，120120等等 二、土體原位測(cè)試 1、圓錐動(dòng)力觸

23、探試驗(yàn) （3 3）測(cè)試數(shù)據(jù)處理）測(cè)試數(shù)據(jù)處理 中型動(dòng)力觸探桿長修正系數(shù) 探桿長度探桿長度l （m） 1 234568101215 1.000.960.900.850.830.810.780.760.750.74 . 1 / 桿長擊數(shù)修正系數(shù) NN 擊數(shù)的桿長修正（對(duì)于中、重型動(dòng)力觸探）擊數(shù)的桿長修正（對(duì)于中、重型動(dòng)力觸探） 二、土體原位測(cè)試 繪制動(dòng)力觸探錘擊數(shù)與貫入深度關(guān)系曲線繪制動(dòng)力觸探錘擊數(shù)與貫入深度關(guān)系曲線 二、土體原位測(cè)試 2、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) （1 1）試驗(yàn)特點(diǎn)和設(shè)備）試驗(yàn)特點(diǎn)和設(shè)備 l 探頭為空心圓柱形探頭為空心圓柱形 l 非連續(xù)貫入、不宜在碎石層中進(jìn)行，只宜用于非連續(xù)貫入、不宜在碎石

24、層中進(jìn)行，只宜用于 粘性土、粉土和砂土中。粘性土、粉土和砂土中。 l 每次貫入每次貫入0.45m0.45m，只計(jì)貫入，只計(jì)貫入0.30m0.30m的錘擊數(shù)的錘擊數(shù)N N。 l 動(dòng)力設(shè)備要有鉆機(jī)配合動(dòng)力設(shè)備要有鉆機(jī)配合 l 標(biāo)貫穿心錘質(zhì)量：標(biāo)貫穿心錘質(zhì)量：63.5Kg,63.5Kg,自由落距自由落距76m76m。 二、土體原位測(cè)試 2、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) （2 2）試驗(yàn)要點(diǎn)）試驗(yàn)要點(diǎn) l 鉆孔至試驗(yàn)土層鉆孔至試驗(yàn)土層0.15m0.15m，清除殘土。當(dāng)試驗(yàn)位于地下水位以下，應(yīng)防治涌沙和塌孔。，清除殘土。當(dāng)試驗(yàn)位于地下水位以下，應(yīng)防治涌沙和塌孔。 l 貫入器放入孔內(nèi)，保持貫入器、鉆桿、導(dǎo)向桿聯(lián)結(jié)后鉛直度。

25、貫入器放入孔內(nèi)，保持貫入器、鉆桿、導(dǎo)向桿聯(lián)結(jié)后鉛直度。 l 以以15-3015-30擊擊/min/min的頻率貫入，前的頻率貫入，前0.15m0.15m不記錄；然后記錄每打入不記錄；然后記錄每打入0.1m0.1m和打入和打入0.3m0.3m的錘的錘 擊數(shù)。當(dāng)遇硬土層無法貫入，記錄擊數(shù)。當(dāng)遇硬土層無法貫入，記錄5050擊的貫入深度。擊的貫入深度。 l 提出貫入器，觀察、描述貫入器內(nèi)土樣。提出貫入器，觀察、描述貫入器內(nèi)土樣。 二、土體原位測(cè)試 2、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn) 式中，式中， N N土層標(biāo)貫錘擊數(shù)；土層標(biāo)貫錘擊數(shù)； n n實(shí)際貫入深度的實(shí)測(cè)擊數(shù)；實(shí)際貫入深度的實(shí)測(cè)擊數(shù)； s s實(shí)際貫入深度。實(shí)際貫入

26、深度。 s n N 3.0 （3 3）試驗(yàn)成果整理）試驗(yàn)成果整理 l 若土層不硬，已貫穿若土層不硬，已貫穿0.30m0.30m，則取，則取0.30m0.30m的錘擊數(shù)的錘擊數(shù)N N，如果土層很硬，完全貫入困難，如果土層很硬，完全貫入困難， 則：則： （1 1） 劃分土類或土層剖面劃分土類或土層剖面 l錘擊數(shù)越少，土的顆粒越細(xì)；錘擊數(shù)錘擊數(shù)越少，土的顆粒越細(xì)；錘擊數(shù) 越多，土的顆粒越粗越多，土的顆粒越粗 二、土體原位測(cè)試 3、動(dòng)力觸探試驗(yàn)成果的應(yīng)用 （2 2） 確定地基土承載力確定地基土承載力 二、土體原位測(cè)試 3、動(dòng)力觸探試驗(yàn)成果的應(yīng)用 645.1)( 10 NN 或 式修正錘擊數(shù)：探確定承載

27、力時(shí)應(yīng)按下根據(jù)標(biāo)貫或輕型動(dòng)力觸 N 土類土類 10153050 中、粗砂中、粗砂180250340500 粉、細(xì)砂粉、細(xì)砂140180250340 砂土地基容許承載力（砂土地基容許承載力（kPakPa）（標(biāo)貫法）（標(biāo)貫法） 粘性土、粉土地基承載力（中型動(dòng)力觸探）粘性土、粉土地基承載力（中型動(dòng)力觸探） N28234681012 fk(kPa)120150180240290350400 二、土體原位測(cè)試 （3 3） 求樁基承載力和確定樁基持力層求樁基承載力和確定樁基持力層 二、土體原位測(cè)試 3、動(dòng)力觸探試驗(yàn)成果的應(yīng)用 l 通過地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)公式樁基承載力；通過地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)公式樁基承載力； l 樁端持力層

28、一般應(yīng)該選擇在樁端持力層一般應(yīng)該選擇在N大于大于30擊的密實(shí)砂層。擊的密實(shí)砂層。 l 對(duì)于厚度小于對(duì)于厚度小于2m的土層作為持力層，的土層作為持力層，N63.5應(yīng)大于應(yīng)大于20擊，卵石土擊，卵石土N120應(yīng)大于應(yīng)大于8擊。擊。 （4 4） 確定砂土密實(shí)度及液化性確定砂土密實(shí)度及液化性 二、土體原位測(cè)試 3、動(dòng)力觸探試驗(yàn)成果的應(yīng)用 。時(shí)，取土中粘粒百分含量，當(dāng) ）；地下水位埋藏深度（ ）；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度（ 數(shù)基準(zhǔn)值，由下表查；液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊 數(shù)臨界值；液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊 3P%3: : : : : 3 1.09.0 cc 0 0 PP md m d N N P ddNN c w s

29、cr c wscr 地震烈度地震烈度7度度8度度9度度 N0值值 近震區(qū)（基本烈度比震中小近震區(qū)（基本烈度比震中小2度以上）度以上）61016 遠(yuǎn)震區(qū)（基本烈度比震中小遠(yuǎn)震區(qū)（基本烈度比震中小2度以內(nèi)）度以內(nèi)）812 標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值N N0 0 二、土體原位測(cè)試 （4 4） 砂土液化性砂土液化性 （5 5） 確定粘土稠度及確定粘土稠度及 值值 二、土體原位測(cè)試 3、動(dòng)力觸探試驗(yàn)成果的應(yīng)用 、c u（四）旁壓試驗(yàn)（四）旁壓試驗(yàn) 旁壓測(cè)試旁壓測(cè)試（PMT: pressuremeter test） 是利用鉆孔做的原位橫 向載荷試驗(yàn)，是工程勘 察中的一種常用原位測(cè) 試技術(shù)。

30、二、土體原位測(cè)試 測(cè)試原理：測(cè)試原理：通過旁壓器在豎直的孔內(nèi)加壓，使旁壓膜膨脹，并由旁壓膜將壓通過旁壓器在豎直的孔內(nèi)加壓，使旁壓膜膨脹，并由旁壓膜將壓 力傳給周圍土體，使土體產(chǎn)生變形直至破壞，并通過量測(cè)裝置測(cè)出施加的壓力傳給周圍土體，使土體產(chǎn)生變形直至破壞，并通過量測(cè)裝置測(cè)出施加的壓 力和土體變形之間的關(guān)系，然后繪制應(yīng)力力和土體變形之間的關(guān)系，然后繪制應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。根據(jù)這種關(guān)系對(duì)應(yīng)變關(guān)系曲線。根據(jù)這種關(guān)系對(duì) 孔周所測(cè)土體的承載力、變形性質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。孔周所測(cè)土體的承載力、變形性質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：可在不同深度上進(jìn)行測(cè)試，所求基本承載力精度高?？稍诓煌疃壬线M(jìn)行測(cè)試，所求基本承載力精

31、度高。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：受成孔質(zhì)量影響大，在軟土中測(cè)試精度不高。受成孔質(zhì)量影響大，在軟土中測(cè)試精度不高。 1 1、試驗(yàn)原理及特點(diǎn)、試驗(yàn)原理及特點(diǎn) 二、土體原位測(cè)試 2、旁壓測(cè)試的儀器設(shè)備 分為兩類：分為兩類： 預(yù)鉆式旁壓儀預(yù)鉆式旁壓儀 自鉆式旁壓儀自鉆式旁壓儀 預(yù)鉆式旁壓儀由預(yù)鉆式旁壓儀由4 4部分組成部分組成 1.1.旁壓器旁壓器 2.2.壓力和體積控制箱壓力和體積控制箱 3.3.管路系統(tǒng)管路系統(tǒng) 4.4.成孔工具等成孔工具等 二、土體原位測(cè)試 旁壓器是旁壓儀中的最重要部件，由旁壓器是旁壓儀中的最重要部件，由 圓形金屬骨架和包在其外的橡皮膜組圓形金屬骨架和包在其外的橡皮膜組 成。成。 分為三個(gè)腔

32、分為三個(gè)腔 中間為主腔（測(cè)試腔）中間為主腔（測(cè)試腔） 上、下為護(hù)腔上、下為護(hù)腔 二、土體原位測(cè)試 （1 1）儀器校正（率定）儀器校正（率定） 率定旁壓儀的目的是為了校正彈性膜和管路系統(tǒng)所引起的壓力損失或體積損失。 分為旁壓器彈性膜約束和旁壓器綜合變形的率定。 彈性膜約束力的率定彈性膜約束力的率定 方法：旁壓器豎立于地面，讓彈性膜在 自由膨脹狀態(tài)下率定，對(duì)彈性膜分級(jí)加 壓，穩(wěn)定后讀取測(cè)管水位下降值。繪制 P-V(S)曲線。 3、試驗(yàn)步驟及要點(diǎn) 二、土體原位測(cè)試 在壓力作用下，連接控制箱和旁壓器的管路會(huì)膨脹，造成測(cè)管中液體的體積損失，所以 要進(jìn)行綜合變形的率定。 方法：方法：將旁壓器放在無縫鋼管或

33、有機(jī)玻璃管內(nèi)，使旁壓器的橫向變形受到約束，分級(jí)加 壓，測(cè)量管路變形與壓力的關(guān)系。 求儀器綜合變形校正系數(shù)求儀器綜合變形校正系數(shù) 儀器綜合變形的率定儀器綜合變形的率定 二、土體原位測(cè)試 （2 2）開孔至預(yù)定深度以下）開孔至預(yù)定深度以下35cm35cm處處 （3 3）把旁壓器放入孔中）把旁壓器放入孔中 （4 4）測(cè)試）測(cè)試 分級(jí)加壓，記錄測(cè)管中的水位下降值 注意加壓等級(jí)和變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn) （5 5）終止試驗(yàn)）終止試驗(yàn) 標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)為：a.壓力達(dá)到儀器的最大額定值 b.測(cè)管水位下降值接近最大容許值 （S35cm） 3、試驗(yàn)步驟及要點(diǎn) 二、土體原位測(cè)試 4、數(shù)據(jù)處理 （1 1）繪制彈性膜約束曲線和儀器綜合變

34、形曲線）繪制彈性膜約束曲線和儀器綜合變形曲線 （2 2）數(shù)據(jù)校正）數(shù)據(jù)校正 把測(cè)試數(shù)據(jù)Pm, Sm校正為P, S 二、土體原位測(cè)試 (kPa) -P (kPa);-P (kPa);-P (kPa);-P : 23)-(5 )1 i wm 的彈性膜約束力 管水位下降值對(duì)應(yīng)彈性膜約束曲線上與測(cè) 靜水壓力壓力表讀數(shù) 校正后的壓力式中 iwm PPPP (cm/kPa)- ; )(-S (cm);-S : 26)-(5 )(S )2 m 儀器綜合變形校正系數(shù) 實(shí)測(cè)測(cè)管水位下降值 值校正后的測(cè)管水位下降式中 cm PPS wmm 二、土體原位測(cè)試 （3 3）繪制旁壓測(cè)試曲線）繪制旁壓測(cè)試曲線 曲線可以分

35、為三部分：曲線可以分為三部分： 第一曲線段第一曲線段 直線段直線段 尾段曲線段尾段曲線段 兩個(gè)特征點(diǎn)：兩個(gè)特征點(diǎn)：PL，Pf P0（靜止土壓力）（靜止土壓力） 二、土體原位測(cè)試 （1 1）確定地基土的承載力）確定地基土的承載力 （2 2）確定單樁的軸向承載力）確定單樁的軸向承載力 旁壓器周圍的土體受的作用為剪切為主，與樁的作用機(jī)理相近 紅粘土、軟土 硬土、一般土 3)-2(F )2 )1 0 0 F PP f PPf L k fk 20 3 )1978( L f L d P q P q Baguelin 樁側(cè)容許摩阻力 樁端容許承載力 5、測(cè)試成果應(yīng)用 二、土體原位測(cè)試 （3 3）確定地基土層

36、旁壓模量）確定地基土層旁壓模量 地基土層旁壓模量是反映土層中應(yīng)力和體積變形（可表達(dá)為應(yīng)變的形式） 之間的關(guān)系的一個(gè)重要指標(biāo)，代表地基土水平方向的變形性質(zhì)。 S P SS SE cm V cmV V P VVE f cm m c mcm 2 12or )( )( 12 0 3 3 的體積增量 近似直線段中點(diǎn)對(duì)應(yīng) 中腔初始體積式中： 二、土體原位測(cè)試 十字板剪切試驗(yàn)十字板剪切試驗(yàn)(FVST(FVST： field vane shear test)field vane shear test)是用是用 插入軟粘土中的十字板頭，以一插入軟粘土中的十字板頭，以一 定的速率旋轉(zhuǎn)，測(cè)出土的抵抗力定的速率旋轉(zhuǎn)，

37、測(cè)出土的抵抗力 矩，然后換算成土的抗剪強(qiáng)度的矩，然后換算成土的抗剪強(qiáng)度的 一種測(cè)試方法。一種測(cè)試方法。 u（五）十字板剪切試驗(yàn) 二、土體原位測(cè)試 FVST FVST主要用于測(cè)定飽水軟粘土的不排水抗剪強(qiáng)度。它具有下列優(yōu)點(diǎn)：主要用于測(cè)定飽水軟粘土的不排水抗剪強(qiáng)度。它具有下列優(yōu)點(diǎn)： (1) (1) 不用取樣，特別是對(duì)難以取樣的靈敏度高的粘性土，可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)基本上處于天然應(yīng)不用取樣，特別是對(duì)難以取樣的靈敏度高的粘性土，可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)基本上處于天然應(yīng) 力狀態(tài)下的土層進(jìn)行扭剪。所求軟土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)比其他方法都可靠。力狀態(tài)下的土層進(jìn)行扭剪。所求軟土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)比其他方法都可靠。 (2) (2) 野外測(cè)試設(shè)備輕

38、便，操作容易。野外測(cè)試設(shè)備輕便，操作容易。 (3) (3) 測(cè)試速度較快，效率高，成果整理簡(jiǎn)單。測(cè)試速度較快，效率高，成果整理簡(jiǎn)單。 其缺點(diǎn)是僅適用于江河湖海的沿岸地帶的軟土，適應(yīng)范圍有限，對(duì)硬塑粘性土和含有礫石其缺點(diǎn)是僅適用于江河湖海的沿岸地帶的軟土，適應(yīng)范圍有限，對(duì)硬塑粘性土和含有礫石 雜物的土不宜采用，否則會(huì)損傷十字板頭。雜物的土不宜采用，否則會(huì)損傷十字板頭。 二、土體原位測(cè)試 1、十字板剪切試驗(yàn)特點(diǎn) 壓入主機(jī)壓入主機(jī) 十字板頭十字板頭 扭力傳感器扭力傳感器 量測(cè)扭力的儀表量測(cè)扭力的儀表 施加扭力裝置施加扭力裝置 其它（探桿等）其它（探桿等） 2、十字板剪切試驗(yàn)設(shè)備 二、土體原位測(cè)試 （

39、）扭力傳感器率定（）扭力傳感器率定 將板頭與傳感器連接，擰緊后，把板頭 插入率定儀的規(guī)定座內(nèi)； 逐級(jí)施加扭矩，并記錄儀表的讀數(shù)，直 到傳感器的最大容許扭矩； 繪制扭矩與讀數(shù)的關(guān)系曲線，確定傳感 器的率定系數(shù)。 P M 、測(cè)試要點(diǎn) 二、土體原位測(cè)試 （）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試（）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 平整場(chǎng)地，安裝機(jī)架，并固定平整場(chǎng)地，安裝機(jī)架，并固定 把板頭壓至測(cè)試深度把板頭壓至測(cè)試深度 卡住鉆桿，并調(diào)零卡住鉆桿，并調(diào)零 轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，旋轉(zhuǎn)鉆桿，使板頭產(chǎn)生扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，旋轉(zhuǎn)鉆桿，使板頭產(chǎn)生扭矩( (每每1010秒使搖柄轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，每轉(zhuǎn)動(dòng)秒使搖柄轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，每轉(zhuǎn)動(dòng) 一圈測(cè)記應(yīng)變讀數(shù)一次。一圈測(cè)記應(yīng)變讀數(shù)一次。 ) ) 測(cè)量扭矩直

40、至峰值出現(xiàn)測(cè)量扭矩直至峰值出現(xiàn) 松動(dòng)鉆桿松動(dòng)鉆桿 完全擾動(dòng)測(cè)試土體，重復(fù)完全擾動(dòng)測(cè)試土體，重復(fù)2-52-5測(cè)量擾動(dòng)土的剪切強(qiáng)度。測(cè)量擾動(dòng)土的剪切強(qiáng)度。 二、土體原位測(cè)試 、測(cè)試要點(diǎn) 應(yīng)先將電纜穿過施加扭力裝置的中心孔，然后再穿入探桿；應(yīng)先將電纜穿過施加扭力裝置的中心孔，然后再穿入探桿； 在扭剪前，應(yīng)讀取初始讀數(shù)或?qū)x器調(diào)零；在扭剪前，應(yīng)讀取初始讀數(shù)或?qū)x器調(diào)零； 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手搖柄，搖柄每轉(zhuǎn)一圈，十字板頭旋轉(zhuǎn)一度。勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手搖柄，搖柄每轉(zhuǎn)一圈，十字板頭旋轉(zhuǎn)一度。 測(cè)試重塑土?xí)r，用扳手或管鉗快速將探桿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)測(cè)試重塑土?xí)r，用扳手或管鉗快速將探桿順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)6 6圈，使十字板頭圈，使十字板頭

41、周圍的土充分?jǐn)_動(dòng)后，立即擰緊鉆桿夾具周圍的土充分?jǐn)_動(dòng)后，立即擰緊鉆桿夾具 二、土體原位測(cè)試 、測(cè)試要點(diǎn) （3 3）測(cè)試注意事項(xiàng)）測(cè)試注意事項(xiàng) 計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度 CuCu 數(shù)。原狀土剪損時(shí)表最大讀 單位讀數(shù)）傳感器率定系數(shù)（ ）；不排水抗剪強(qiáng)度（ 十字板常數(shù) y 3 2 R ;/cmN kPa 00218.0 3 1 2 10 u yu C cm H D HD K RKC 二、土體原位測(cè)試 4、測(cè)試成果的整理與應(yīng)用 計(jì)算重塑土的抗剪強(qiáng)度計(jì)算重塑土的抗剪強(qiáng)度C Cu u/ / 計(jì)算土的靈敏度計(jì)算土的靈敏度StSt u u t C C S 重塑土剪壞時(shí)表的讀數(shù) e R 10 eu R

42、KC 二、土體原位測(cè)試 繪制抗剪強(qiáng)度與轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線繪制抗剪強(qiáng)度與轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線 l繪制抗剪強(qiáng)度與深度的關(guān)系曲線繪制抗剪強(qiáng)度與深度的關(guān)系曲線 二、土體原位測(cè)試 估算地基容許承載力估算地基容許承載力 對(duì)于內(nèi)摩擦角為零的飽和軟粘土，可以用下式估算地基容許承載力對(duì)于內(nèi)摩擦角為零的飽和軟粘土，可以用下式估算地基容許承載力 R R R R=2=2C Cu u+ + h h 式中：式中： 基礎(chǔ)底面以上土的容重；基礎(chǔ)底面以上土的容重； h h基礎(chǔ)埋深?；A(chǔ)埋深。 預(yù)估單樁承載力預(yù)估單樁承載力 在飽和軟粘土中，單樁的極限端阻力在飽和軟粘土中，單樁的極限端阻力q qp p和極限側(cè)摩阻力和極限側(cè)摩阻力q qf f

43、可由下式計(jì)算可由下式計(jì)算 )5.01( 9 ；超固結(jié)粘土軟粘土 uf up Cq hCq 二、土體原位測(cè)試 求軟粘土靈敏度求軟粘土靈敏度 野外十字板剪切實(shí)驗(yàn)是確定軟粘土靈敏度的最可靠的方法野外十字板剪切實(shí)驗(yàn)是確定軟粘土靈敏度的最可靠的方法 其它其它 如確定地基土的強(qiáng)度如確定地基土的強(qiáng)度 u u t C C S 二、土體原位測(cè)試 （一）概述（一）概述 巖體原位測(cè)試是在現(xiàn)場(chǎng)制備試件模擬工程作用對(duì)巖體施加外荷載，進(jìn)而求取巖體巖體原位測(cè)試是在現(xiàn)場(chǎng)制備試件模擬工程作用對(duì)巖體施加外荷載，進(jìn)而求取巖體 力學(xué)參數(shù)的試驗(yàn)方法。力學(xué)參數(shù)的試驗(yàn)方法。 巖體原位測(cè)試的最大優(yōu)點(diǎn)是盡可能地保持了巖體的天然結(jié)構(gòu)和環(huán)境狀態(tài)，

44、使測(cè)出巖體原位測(cè)試的最大優(yōu)點(diǎn)是盡可能地保持了巖體的天然結(jié)構(gòu)和環(huán)境狀態(tài)，使測(cè)出 的巖體力學(xué)參數(shù)直觀、準(zhǔn)確；的巖體力學(xué)參數(shù)直觀、準(zhǔn)確； 其缺點(diǎn)是試驗(yàn)設(shè)備笨重、操作復(fù)雜、工期長、費(fèi)用高。其缺點(diǎn)是試驗(yàn)設(shè)備笨重、操作復(fù)雜、工期長、費(fèi)用高。 原位測(cè)試的試件與工程巖體相比，其尺寸還是小得多，所測(cè)參數(shù)也只能代表一定原位測(cè)試的試件與工程巖體相比，其尺寸還是小得多，所測(cè)參數(shù)也只能代表一定 范圍內(nèi)的巖體力學(xué)性質(zhì)。范圍內(nèi)的巖體力學(xué)性質(zhì)。 73 三、巖體原位測(cè)試 巖體原位測(cè)試一般應(yīng)遵循以下程序進(jìn)行：巖體原位測(cè)試一般應(yīng)遵循以下程序進(jìn)行： (1)(1)試驗(yàn)方案制訂和試驗(yàn)大綱編寫。試驗(yàn)方案制訂和試驗(yàn)大綱編寫。 (2)(2)試

45、驗(yàn)。包括試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)及原始資料檢查、校核等項(xiàng)工作。試驗(yàn)。包括試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)及原始資料檢查、校核等項(xiàng)工作。 (3)(3)試驗(yàn)資料整理與綜合分析。試驗(yàn)所取得的各種原始數(shù)據(jù)，需經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)、回歸分析等方法進(jìn)行處理，試驗(yàn)資料整理與綜合分析。試驗(yàn)所取得的各種原始數(shù)據(jù)，需經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)、回歸分析等方法進(jìn)行處理， 并且綜合各方面數(shù)據(jù)并且綜合各方面數(shù)據(jù)( (如經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)估算數(shù)據(jù)及反算數(shù)據(jù)等如經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)估算數(shù)據(jù)及反算數(shù)據(jù)等) )提出巖體力學(xué)計(jì)算參數(shù)的提出巖體力學(xué)計(jì)算參數(shù)的 建議值，提交試驗(yàn)報(bào)告。建議值，提交試驗(yàn)報(bào)告。 三、巖體原位測(cè)試 u ( (二二) ) 巖體變形試驗(yàn)巖體變形試

46、驗(yàn) 巖體變形參數(shù)測(cè)試方法有靜力法和動(dòng)力法兩種：巖體變形參數(shù)測(cè)試方法有靜力法和動(dòng)力法兩種： 靜力法：靜力法：在選定的巖體表面、槽壁或鉆孔壁面上施加一定的荷載，并測(cè)定其變?cè)谶x定的巖體表面、槽壁或鉆孔壁面上施加一定的荷載，并測(cè)定其變 形；然后繪制出壓力形；然后繪制出壓力變形曲線，計(jì)算巖體的變形參數(shù)。靜力法主要方法有承變形曲線，計(jì)算巖體的變形參數(shù)。靜力法主要方法有承 壓板法、狹縫法、鉆孔變形法及水壓法等；壓板法、狹縫法、鉆孔變形法及水壓法等； 動(dòng)力法：動(dòng)力法：用人工方法對(duì)巖體發(fā)射或激發(fā)彈性波，并測(cè)定彈性波在巖體中的傳播用人工方法對(duì)巖體發(fā)射或激發(fā)彈性波，并測(cè)定彈性波在巖體中的傳播 速度，然后通過一定的關(guān)

47、系式求巖體的變形參數(shù)。據(jù)彈性波的激發(fā)方式不同，速度，然后通過一定的關(guān)系式求巖體的變形參數(shù)。據(jù)彈性波的激發(fā)方式不同， 又分為聲波法和地震法。又分為聲波法和地震法。 三、巖體原位測(cè)試 1 1、承壓板法、承壓板法 承壓板法又分為剛性承承壓板法又分為剛性承 壓板法和柔性承壓板法，我壓板法和柔性承壓板法，我 國多采用剛性承壓板法。國多采用剛性承壓板法。 圖圖1 剛性承壓板試驗(yàn)示意圖剛性承壓板試驗(yàn)示意圖 1-砂漿頂板;2-墊板;3-傳力柱;4-圓墊板;5-標(biāo)準(zhǔn)壓力表;6-液壓千斤頂;7-高壓管(接油泵);8-磁性表架;9-工字鋼梁;10- 鋼板;11-剛性承壓板;12-標(biāo)點(diǎn);13-千分表;14-滾軸;15

48、-混凝土支墩;16-木柱;17-油泵(接千斤頂);18-木墊;19-木梁 三、巖體原位測(cè)試 u 基本原理基本原理 剛性承壓板法是通過剛性承壓板剛性承壓板法是通過剛性承壓板( (其彈性模量大于巖體一個(gè)數(shù)量級(jí)以上其彈性模量大于巖體一個(gè)數(shù)量級(jí)以上) )對(duì)半對(duì)半 無限空間巖體表面施加壓力并量測(cè)各級(jí)壓力下巖體的變形；按彈性理論公式無限空間巖體表面施加壓力并量測(cè)各級(jí)壓力下巖體的變形；按彈性理論公式 計(jì)算巖體變形參數(shù)的方法。該方法視巖體為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的半無限計(jì)算巖體變形參數(shù)的方法。該方法視巖體為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的半無限 彈性體；根據(jù)布辛涅斯克彈性體；根據(jù)布辛涅斯克(Boussinesq)公式，剛

49、性承壓板下各點(diǎn)的垂直變形公式，剛性承壓板下各點(diǎn)的垂直變形 (W)(W)可表示為：可表示為： 0 2 )1( E Amp w 式中：A：承壓板面積；E0：巖體的變形 模量；p：承壓板上單位面積壓力；：巖 體的泊松比；m：與承壓板形狀、剛度有 關(guān)的系數(shù)。 772021-5-1 三、巖體原位測(cè)試 通過現(xiàn)場(chǎng)靜力加卸荷，測(cè)定通過現(xiàn)場(chǎng)靜力加卸荷，測(cè)定Pw曲線，取得巖體變形比例極限（曲線，取得巖體變形比例極限（P0）以內(nèi)的某一）以內(nèi)的某一 定壓力下的總變形量（定壓力下的總變形量（w0）及彈性變形量（）及彈性變形量（we）。然后計(jì)算）。然后計(jì)算E0、Es. w0=wp+we wp為永久變形（殘余變形），裂隙及

50、充填物的變形。為永久變形（殘余變形），裂隙及充填物的變形。 p w wp we p0 三、巖體原位測(cè)試 u 試驗(yàn)點(diǎn)巖體地質(zhì)描述試驗(yàn)點(diǎn)巖體地質(zhì)描述 應(yīng)包括下列內(nèi)容：應(yīng)包括下列內(nèi)容： l 試段開挖和試點(diǎn)制備的方法及出現(xiàn)的情況；試段開挖和試點(diǎn)制備的方法及出現(xiàn)的情況； l 巖石名稱結(jié)構(gòu)及主要礦物成分；巖石名稱結(jié)構(gòu)及主要礦物成分； l 巖體結(jié)構(gòu)面的類型產(chǎn)狀寬度延伸性密度充填物性質(zhì)以及與受力方向的關(guān)系等；巖體結(jié)構(gòu)面的類型產(chǎn)狀寬度延伸性密度充填物性質(zhì)以及與受力方向的關(guān)系等； l 試段巖體風(fēng)化狀態(tài)及地下水情況；試段巖體風(fēng)化狀態(tài)及地下水情況； l 應(yīng)提供試段地質(zhì)展示圖試段地質(zhì)縱橫剖面圖試點(diǎn)地質(zhì)素描圖和試點(diǎn)中心鉆

51、孔柱應(yīng)提供試段地質(zhì)展示圖試段地質(zhì)縱橫剖面圖試點(diǎn)地質(zhì)素描圖和試點(diǎn)中心鉆孔柱 狀圖。狀圖。 三、巖體原位測(cè)試 u 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法 平面加荷法：承壓板法、狹縫法（液壓枕）平面加荷法：承壓板法、狹縫法（液壓枕） 環(huán)形加荷法（水壓洞室試驗(yàn)）環(huán)形加荷法（水壓洞室試驗(yàn)） u 試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備 加壓系統(tǒng)：油壓千斤頂、液壓枕、圓形水壓室，加壓系統(tǒng)：油壓千斤頂、液壓枕、圓形水壓室， 油泵、高壓膠管油泵、高壓膠管 傳力系統(tǒng)：承壓板（傳力系統(tǒng)：承壓板（45#鋼，鋼，3cm厚）、墊板（厚）、墊板（A3 鋼， 鋼，2-3cm）、傳力柱（厚壁鋼管）、傳力柱（厚壁鋼管） 量測(cè)系統(tǒng)：壓力表、千分表、測(cè)表支架、測(cè)量標(biāo)點(diǎn)量測(cè)系統(tǒng)

52、：壓力表、千分表、測(cè)表支架、測(cè)量標(biāo)點(diǎn) 三、巖體原位測(cè)試 u 試驗(yàn)要求試驗(yàn)要求 試驗(yàn)一般在平硐中進(jìn)行（承壓板法、環(huán)形加壓法），狹縫法可在地面進(jìn)行。試驗(yàn)一般在平硐中進(jìn)行（承壓板法、環(huán)形加壓法），狹縫法可在地面進(jìn)行。 試驗(yàn)最大荷載試驗(yàn)最大荷載PmaxP0（比例極限），（比例極限）， Pmax=1.2P，其中其中 P為建筑物基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì)為建筑物基礎(chǔ)底面設(shè)計(jì) 壓力。壓力。 試驗(yàn)荷載分級(jí)，試驗(yàn)荷載分級(jí)，Pi=(0.1-0.2)Pmax，等分取整。，等分取整。 加卸荷方法與工程荷載作用于工程巖體的方式一致。加卸荷方法與工程荷載作用于工程巖體的方式一致。 a、逐級(jí)一次循環(huán)加卸荷、逐級(jí)一次循環(huán)加卸荷 p w 2

53、021-5-1 三、巖體原位測(cè)試 b、逐級(jí)多次循環(huán)加卸荷、逐級(jí)多次循環(huán)加卸荷 p w c c、一級(jí)多次循環(huán)加卸荷、一級(jí)多次循環(huán)加卸荷 p w 變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)： w/w w/w 5% 5% w w相鄰兩次讀數(shù)差（相鄰兩次讀數(shù)差（1010分鐘讀數(shù)一次）分鐘讀數(shù)一次） w w同級(jí)壓力下第一次變形讀數(shù)和前一級(jí)壓力下最后一次變形讀數(shù)差同級(jí)壓力下第一次變形讀數(shù)和前一級(jí)壓力下最后一次變形讀數(shù)差 三、巖體原位測(cè)試 u 試驗(yàn)成果試驗(yàn)成果 繪制繪制p pw w曲線曲線 平面加荷法的平面加荷法的E E0 0、EsEs計(jì)算計(jì)算 832021-5-1 0 2 )1( 4 0 W PD E e s W PD

54、E )1( 4 2 式中：式中：E0E0、EsEs巖體變形模量、彈性模量（巖體變形模量、彈性模量（MPaMPa） PP按承壓板面積計(jì)算的壓力按承壓板面積計(jì)算的壓力（MPa)MPa) D D承壓板直徑（承壓板直徑（cmcm） 泊松比，泊松比，w w0 0總變形（總變形（cmcm），），w we e彈性變形（彈性變形（cmcm）. . 三、巖體原位測(cè)試 環(huán)形法計(jì)算公式（用于深部巖體有壓洞室）環(huán)形法計(jì)算公式（用于深部巖體有壓洞室） a a、 E E0 0=p(1+=p(1+)r/y)r/y p p試洞內(nèi)水壓力（試洞內(nèi)水壓力（10105 5PaPa），），r r半徑（半徑（cmcm），）， y y試洞

55、表面平均位移（試洞表面平均位移（cmcm）。）。 b b、巖石抗力系數(shù)、巖石抗力系數(shù) 為便于比較，單位抗力系數(shù)為便于比較，單位抗力系數(shù)K K0 0=E=E0 0/100(1+ /100(1+ ) ) 意義：半徑為意義：半徑為100100厘米隧洞圍巖抗力系數(shù)（抵抗變形的能力）厘米隧洞圍巖抗力系數(shù)（抵抗變形的能力） r E y p K )1( 0 三、巖體原位測(cè)試 2 2、狹縫法、狹縫法 狹縫法又稱刻槽法。一般是在巷道或狹縫法又稱刻槽法。一般是在巷道或 試驗(yàn)平硐底板或側(cè)壁巖面上進(jìn)行（圖試驗(yàn)平硐底板或側(cè)壁巖面上進(jìn)行（圖 2 2）。）。 圖圖2 狹縫法試驗(yàn)安裝示意圖狹縫法試驗(yàn)安裝示意圖 1液壓枕；液壓

56、枕；2槽壁；槽壁；3油管；油管；4測(cè)表支架；測(cè)表支架；5 百分表百分表(絕對(duì)測(cè)量絕對(duì)測(cè)量)；6磁性表架；磁性表架；7測(cè)量標(biāo)點(diǎn)；測(cè)量標(biāo)點(diǎn)；8 砂漿；砂漿；9標(biāo)準(zhǔn)壓力表；標(biāo)準(zhǔn)壓力表；10百分表百分表(相對(duì)測(cè)量相對(duì)測(cè)量)； 11油泵油泵 三、巖體原位測(cè)試 862021-5-1 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：是設(shè)備輕便、安裝較簡(jiǎn)單，對(duì)巖體擾動(dòng)小，能適應(yīng)于各種方向加壓，且適合是設(shè)備輕便、安裝較簡(jiǎn)單，對(duì)巖體擾動(dòng)小，能適應(yīng)于各種方向加壓，且適合 于各類堅(jiān)硬完整巖體，是目前工程上經(jīng)常采用的方法之一。于各類堅(jiān)硬完整巖體，是目前工程上經(jīng)常采用的方法之一。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：是假定條件與實(shí)際巖體有一定的出入，將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果誤差較大，且隨測(cè)

57、量是假定條件與實(shí)際巖體有一定的出入，將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果誤差較大，且隨測(cè)量 位置不同而異。位置不同而異。 三、巖體原位測(cè)試 鉆孔變形法是利用鉆孔膨脹計(jì)或壓力計(jì)，對(duì)孔壁施加徑鉆孔變形法是利用鉆孔膨脹計(jì)或壓力計(jì)，對(duì)孔壁施加徑 向水壓力向水壓力( (圖圖3)3)，測(cè)記各級(jí)壓力下的鉆孔徑向變形，測(cè)記各級(jí)壓力下的鉆孔徑向變形(U)(U)。 按彈性力學(xué)中厚壁筒理論，鉆孔徑向變形按彈性力學(xué)中厚壁筒理論，鉆孔徑向變形U U為為: : 式中：式中：d鉆孔直徑鉆孔直徑(cm); p壓力壓力(MPa)； 其余符號(hào)意義同前。其余符號(hào)意義同前。 圖圖3 鉆孔變形試驗(yàn)鉆孔變形試驗(yàn) 3 3、鉆孔變形法（簡(jiǎn)介）、鉆孔變形法（簡(jiǎn)介）

58、 三、巖體原位測(cè)試 利用上式可求得巖體的變形模量。與承壓板法相比較，鉆孔變形法的優(yōu)缺利用上式可求得巖體的變形模量。與承壓板法相比較，鉆孔變形法的優(yōu)缺 點(diǎn)是：點(diǎn)是： 對(duì)巖體擾動(dòng)??；對(duì)巖體擾動(dòng)小； 可以在地下水位以下和較深的部位進(jìn)行；可以在地下水位以下和較深的部位進(jìn)行； 試驗(yàn)方向基本不受限制，且試驗(yàn)壓力可以達(dá)到很大；試驗(yàn)方向基本不受限制，且試驗(yàn)壓力可以達(dá)到很大； 在一次試驗(yàn)中可以同時(shí)量測(cè)幾個(gè)不同方向的變形，便于研究巖體的各向異在一次試驗(yàn)中可以同時(shí)量測(cè)幾個(gè)不同方向的變形，便于研究巖體的各向異 性；性； 其主要缺點(diǎn)是試驗(yàn)涉及的巖體體積較小。該方法較適合于軟巖或半堅(jiān)硬巖其主要缺點(diǎn)是試驗(yàn)涉及的巖體體積較小

59、。該方法較適合于軟巖或半堅(jiān)硬巖 體。體。 三、巖體原位測(cè)試 u（三）巖體強(qiáng)度試驗(yàn)（三）巖體強(qiáng)度試驗(yàn) 巖體強(qiáng)度是指巖體抵抗外力破壞的能力。強(qiáng)度參數(shù)是工程巖體破壞機(jī)理分析巖體強(qiáng)度是指巖體抵抗外力破壞的能力。強(qiáng)度參數(shù)是工程巖體破壞機(jī)理分析 及穩(wěn)定性計(jì)算不可缺少的參數(shù)，目前主要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖體力學(xué)試驗(yàn)求得。及穩(wěn)定性計(jì)算不可缺少的參數(shù)，目前主要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖體力學(xué)試驗(yàn)求得。 原位巖體強(qiáng)度試驗(yàn)主要有直剪試驗(yàn)、單軸和三軸抗壓試驗(yàn)等。原位巖體強(qiáng)度試驗(yàn)主要有直剪試驗(yàn)、單軸和三軸抗壓試驗(yàn)等。 由于原位巖體試驗(yàn)考慮了巖體結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)面的影響，因此其試驗(yàn)成果較室由于原位巖體試驗(yàn)考慮了巖體結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)面的影響，因此其試驗(yàn)成果較

60、室 內(nèi)巖塊試驗(yàn)更符合實(shí)際。內(nèi)巖塊試驗(yàn)更符合實(shí)際。 三、巖體原位測(cè)試 巖體強(qiáng)度包括壓縮強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度巖體強(qiáng)度包括壓縮強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度 巖體的剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度是指巖體內(nèi)任一方向剪切面任一方向剪切面，在法向應(yīng)力作用下所能抵抗的 最大剪應(yīng)力最大剪應(yīng)力。 剪切強(qiáng)度分為抗剪斷強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度抗剪斷強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗切強(qiáng)度抗切強(qiáng)度。 抗剪斷強(qiáng)度抗剪斷強(qiáng)度是指在任一法向應(yīng)力下，沿某一剪切面剪切破壞時(shí)巖體能抵抗的 最大剪應(yīng)力。 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度是指在任一法向應(yīng)力下，巖體沿已有破裂面剪切破壞時(shí)的最大應(yīng)力。 抗切強(qiáng)度抗切強(qiáng)度是指剪切面上的法向應(yīng)力為零時(shí)的抗剪斷強(qiáng)度。 巖體的壓縮強(qiáng)度壓縮強(qiáng)度分為單軸抗