巖土體測試載荷試驗

1、 巖土體測試載荷試驗 概述（地基基礎的一般知識） 1. 建筑物、地基、基礎的關系 2. 地基基礎的類型 3. 對地基和基礎的一般要求 4. 地基和基礎的常用檢測方法 巖土體測試載荷試驗 1. 建筑物、地基、基礎的關系 一個完整的建筑體系包括了上部結(jié)構(gòu)、基礎與地基一個完整的建筑體系包括了上部結(jié)構(gòu)、基礎與地基 三個組成部分，三個組成部分，三者構(gòu)成一個相互依存的整體，具有各三者構(gòu)成一個相互依存的整體，具有各 自的功能。自的功能。 上部結(jié)構(gòu)是完成設計預定功能的主體結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)是完成設計預定功能的主體結(jié)構(gòu)。 基礎通常指建筑物最下端與地基直接接觸并經(jīng)過了基礎通常指建筑物最下端與地基直接接觸并經(jīng)過了 特殊

2、處理的結(jié)構(gòu)部件。特殊處理的結(jié)構(gòu)部件。 地基是指建筑物下方的承受建筑物的荷載并維持建地基是指建筑物下方的承受建筑物的荷載并維持建 筑物穩(wěn)定的巖土體。筑物穩(wěn)定的巖土體。 請看圖例。請看圖例。 巖土體測試載荷試驗 圖 1 房屋建筑體系的組成 地基地基 巖土體測試載荷試驗 地基地基地基地基 圖 2 橋梁建筑體系的組成 巖土體測試載荷試驗 2. 地基基礎的類型 （1）地基的類型 一一般般土土質(zhì)質(zhì)地地基基 特特殊殊土土質(zhì)質(zhì)地地基基 土土質(zhì)質(zhì)地地基基巖巖石石地地基基土土巖巖組組合合地地基基 天天然然地地基基 換換填填地地基基 強強夯夯地地基基 壓壓實實地地基基 灌灌漿漿地地基基 復復合合地地基基 人人工工地

3、地基基 地地基基 巖土體測試載荷試驗 （2）基礎的類型 柱柱下下獨獨立立基基礎礎 墻墻下下條條形形基基礎礎 剛剛性性基基礎礎 （無無筋筋擴擴展展基基礎礎） 柱柱下下獨獨立立基基礎礎 墻墻下下條條形形基基礎礎 鋼鋼筋筋混混凝凝土土 擴擴展展基基礎礎 柱柱下下條條形形基基礎礎 筏筏板板基基礎礎 箱箱形形基基礎礎 淺淺基基礎礎 樁樁基基礎礎 沉沉井井基基礎礎 沉沉箱箱基基礎礎 地地下下連連續(xù)續(xù)墻墻基基礎礎 組組合合型型深深基基礎礎 深深基基礎礎 基基礎礎 巖土體測試載荷試驗 3. 對地基和基礎的一般要求 保證建筑物的安全和正常使用，充分發(fā)揮地 基的承載能力。 安全保證是第一位的。此外尚應注意經(jīng)濟與

4、安全的協(xié)調(diào)。 巖土體測試載荷試驗 4. 地基和基礎的常用檢測方法 地基檢測方法：靜載試驗，靜力觸探，動 力觸探，標準貫入。承載力與變形指標檢 測常用靜載試驗，均勻性與密實程度檢測 常用靜力觸探、動力觸探和標準貫入。 樁基礎檢測方法：靜載試驗，低應變，高 應變，超聲波，鉆芯。承載力檢測常用靜 載試驗（單樁，深井）和高應變，強度與 完整性檢測常用低應變、超聲波和鉆芯法。 巖土體測試載荷試驗 圖圖2-2 錨樁反力梁系統(tǒng)的設備布置錨樁反力梁系統(tǒng)的設備布置 鋼絞線 錨樁 基準梁 千斤頂 承壓板 支墩 鋼板工字鋼 錨具 反力梁 巖土體測試載荷試驗 1.1 試驗設備和方法 一、試驗設備一、試驗設備 目前國內(nèi)

5、采用的試驗裝置，大體可歸納為由承目前國內(nèi)采用的試驗裝置，大體可歸納為由承 壓板、加荷系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)四部分組成。壓板、加荷系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)四部分組成。 設備的具體布置方式有如下兩種：設備的具體布置方式有如下兩種： 巖土體測試載荷試驗 百分表 堆 載 荷載板 主 梁 平臺 千斤頂 圖圖2-1 堆載平臺系統(tǒng)的設備布置堆載平臺系統(tǒng)的設備布置 巖土體測試載荷試驗 一、載荷試驗的定義一、載荷試驗的定義 載荷試驗是一項使用最早、應用最廣泛的原載荷試驗是一項使用最早、應用最廣泛的原 位試驗方法，它是現(xiàn)場在一定尺寸的剛性承壓位試驗方法，它是現(xiàn)場在一定尺寸的剛性承壓 板上分級施加靜荷載，測定承壓

6、板下應力主要板上分級施加靜荷載，測定承壓板下應力主要 影響范圍內(nèi)的天然地基、單樁或復合地基巖土影響范圍內(nèi)的天然地基、單樁或復合地基巖土 的承載力和變形特性。的承載力和變形特性。 本章主要涉及天然地基的載荷試驗。本章主要涉及天然地基的載荷試驗。 巖土體測試載荷試驗 二、荷載試驗的分類二、荷載試驗的分類 根據(jù)承壓板的形式和設置深度不同，可以將試驗分根據(jù)承壓板的形式和設置深度不同，可以將試驗分 成三種：成三種： 1. 淺層平板載荷試驗，適用于淺層地基土；淺層平板載荷試驗，適用于淺層地基土； 2. 深層平板載荷試驗，適用于埋深大于深層平板載荷試驗，適用于埋深大于3m和地下水和地下水 位以上的地基土；位

7、以上的地基土； 3.螺旋板載荷試驗，適用于深層地基或地下水位以下螺旋板載荷試驗，適用于深層地基或地下水位以下 的地基土。的地基土。 本章主要涉及的是淺層平板載荷試驗，螺旋板載荷本章主要涉及的是淺層平板載荷試驗，螺旋板載荷 試驗作補充介紹。試驗作補充介紹。 巖土體測試載荷試驗 三、載荷試驗的目的三、載荷試驗的目的 荷載試驗可用于以下目的：荷載試驗可用于以下目的： （1 1）根據(jù)荷載沉降關系線（）根據(jù)荷載沉降關系線（p-sp-s曲線），確定地基土曲線），確定地基土 的承載力；的承載力；p-sp-s曲線上的比例界限壓力、極限壓力，可曲線上的比例界限壓力、極限壓力，可 以為評定地基土的承載力提供依據(jù)。

8、以為評定地基土的承載力提供依據(jù)。 （2 2）計算土的變形模量（排水或不排水的）；）計算土的變形模量（排水或不排水的）； （3 3）估算地基土的不排水抗剪強度及極限填土高度；）估算地基土的不排水抗剪強度及極限填土高度； （4 4）確定地基土的基床反力系數(shù)。）確定地基土的基床反力系數(shù)。 （5 5）估算地基土的固結(jié)系數(shù)。）估算地基土的固結(jié)系數(shù)。 spKV/ 巖土體測試載荷試驗 淺層平板載荷試驗適用于地表淺層地基、特別適用于各種填土、淺層平板載荷試驗適用于地表淺層地基、特別適用于各種填土、 含碎石的土類。由于試驗比較簡單、直觀，因此，多年來應用廣含碎石的土類。由于試驗比較簡單、直觀，因此，多年來應用廣

9、 泛。但是，在應用時，應對本方法的下述局限性給予充分的關注：泛。但是，在應用時，應對本方法的下述局限性給予充分的關注： （1）平板載荷試驗的影響深度范圍不超過兩倍承壓板寬度（或直）平板載荷試驗的影響深度范圍不超過兩倍承壓板寬度（或直 徑），故只能了解地表淺層地基土的特性。徑），故只能了解地表淺層地基土的特性。 （2）承壓板的尺寸比實際基礎小，在剛性承壓板邊緣產(chǎn)生塑性區(qū)的）承壓板的尺寸比實際基礎小，在剛性承壓板邊緣產(chǎn)生塑性區(qū)的 開展，更易造成地基的破壞，使預估的承載力偏低。開展，更易造成地基的破壞，使預估的承載力偏低。 （3）載荷板試驗是在地表進行的，沒有埋置深度所存在的超載，也）載荷板試驗是在

10、地表進行的，沒有埋置深度所存在的超載，也 會降低承載力。會降低承載力。 （4）試驗時的加載速率比實際工程快得多，對透水性較差的軟粘土，）試驗時的加載速率比實際工程快得多，對透水性較差的軟粘土， 其變形狀況與實際有較大差異，由此確定的參數(shù)也有較大差異。其變形狀況與實際有較大差異，由此確定的參數(shù)也有較大差異。 （5）小尺寸剛性承壓板下土中的應力狀態(tài)極復雜，由此推求的變形）小尺寸剛性承壓板下土中的應力狀態(tài)極復雜，由此推求的變形 模量只能是近似的。模量只能是近似的。 四、荷載試驗的適用條件四、荷載試驗的適用條件 巖土體測試載荷試驗 在擬建建筑物場地上將一定尺寸和幾何形狀（圓形或方形）的在擬建建筑物場地

11、上將一定尺寸和幾何形狀（圓形或方形）的 剛性板，安放在被測的地基持力層上，逐級增加荷載，并測得每一剛性板，安放在被測的地基持力層上，逐級增加荷載，并測得每一 級荷載下的穩(wěn)定沉降，直至達到地基破壞標準，由此可得到荷載級荷載下的穩(wěn)定沉降，直至達到地基破壞標準，由此可得到荷載 （p）沉降（）沉降（s）曲線（即）曲線（即ps曲線）。典型的平板載荷試驗曲線）。典型的平板載荷試驗ps 曲線可劃分為三個階段：曲線可劃分為三個階段： 一、試驗的基本原理一、試驗的基本原理 圖圖2 21 1 平板載荷試驗平板載荷試驗p ps s曲線曲線 巖土體測試載荷試驗 （1）直線變形階段：）直線變形階段：ps曲線為直線段（線

12、性關系），對應于此曲線為直線段（線性關系），對應于此 段的最大壓力段的最大壓力p0，稱為比例界限壓力（也稱為臨塑壓力），土體以，稱為比例界限壓力（也稱為臨塑壓力），土體以 壓縮變形為主。壓縮變形為主。 （2）剪切變形階段：當壓力超過）剪切變形階段：當壓力超過p0，但小于極限壓力，但小于極限壓力pu時，壓縮變時，壓縮變 形所占比例逐漸減少，而剪切變形逐漸增加，形所占比例逐漸減少，而剪切變形逐漸增加，ps線由直線變?yōu)榍€由直線變?yōu)榍?線，曲線斜率逐漸增大。線，曲線斜率逐漸增大。 （3）破壞階段：當荷載大于極限壓力）破壞階段：當荷載大于極限壓力pu時，即使維持荷載不變，沉時，即使維持荷載不變，沉 降

13、也會急劇增大，始終達不到穩(wěn)定標準。降也會急劇增大，始終達不到穩(wěn)定標準。 用力學原理進行解釋：（土力學）用力學原理進行解釋：（土力學） 巖土體測試載荷試驗 圖2-2 變形曲線三階段及相應地基破壞情況 巖土體測試載荷試驗 直線變形階段：受荷土體中任意點產(chǎn)生的剪應力小于土體的抗剪直線變形階段：受荷土體中任意點產(chǎn)生的剪應力小于土體的抗剪 強度，土的變形主要由土中空隙的壓縮引起，并隨時間趨于穩(wěn)定。強度，土的變形主要由土中空隙的壓縮引起，并隨時間趨于穩(wěn)定。 可以用彈性理論進行分析?？梢杂脧椥岳碚撨M行分析。 剪切變形階段：土體除了豎向壓縮變形之外，在承壓板的邊緣已剪切變形階段：土體除了豎向壓縮變形之外，在承

14、壓板的邊緣已 有小范圍內(nèi)土體承受的剪應力達到或超過了土的抗剪強度，并開始有小范圍內(nèi)土體承受的剪應力達到或超過了土的抗剪強度，并開始 向周圍土體發(fā)展。此階段土體的變形主要由壓縮變形和土粒剪切變向周圍土體發(fā)展。此階段土體的變形主要由壓縮變形和土粒剪切變 形共同引起?？梢杂脧椝苄岳碚撨M行分析。形共同引起。可以用彈塑性理論進行分析。 破壞階段：即使荷載不再增加，承壓板仍會不斷下沉，土體內(nèi)破壞階段：即使荷載不再增加，承壓板仍會不斷下沉，土體內(nèi) 部開始形成連續(xù)的滑動面，承壓板周圍土體面上各點的剪應力均達部開始形成連續(xù)的滑動面，承壓板周圍土體面上各點的剪應力均達 到或超過土體的抗剪強度。到或超過土體的抗剪強

15、度。 巖土體測試載荷試驗 二、試驗的儀器設備二、試驗的儀器設備 平板載荷試驗的常用設備包括四部分：平板載荷試驗的常用設備包括四部分： （1）承壓板）承壓板 （2 2）加荷系統(tǒng)）加荷系統(tǒng) （3 3）反力系統(tǒng)）反力系統(tǒng) （4 4）量測系統(tǒng)）量測系統(tǒng) 圖圖23 常見的載荷試驗反力與加載布置方式常見的載荷試驗反力與加載布置方式 巖土體測試載荷試驗 巖土體測試載荷試驗 巖土體測試載荷試驗 （1）承壓板）承壓板 承壓板的功能類似于建筑物的基礎，所施加的荷載通過承壓板承壓板的功能類似于建筑物的基礎，所施加的荷載通過承壓板 傳遞給地基土。傳遞給地基土。 （2）加荷系統(tǒng)）加荷系統(tǒng) 一般可分為千斤頂加載裝置和重物

16、加載裝置。一般可分為千斤頂加載裝置和重物加載裝置。 重物加載裝置是將已知重量的鋼錠、混凝土塊等按試驗加載計重物加載裝置是將已知重量的鋼錠、混凝土塊等按試驗加載計 劃依次放在加載平臺上，達到對地基土分級加載的目的。（不需劃依次放在加載平臺上，達到對地基土分級加載的目的。（不需 要反力裝置支撐）。要反力裝置支撐）。 千斤頂加載方式需要反力裝置配合，一般采用油壓式。加載方式千斤頂加載方式需要反力裝置配合，一般采用油壓式。加載方式 又由以下部件組成：主機、千斤頂、位移傳感器、加載油泵、壓又由以下部件組成：主機、千斤頂、位移傳感器、加載油泵、壓 力傳感器、百分表等。力傳感器、百分表等。 巖土體測試載荷試

17、驗 （3）反力系統(tǒng)）反力系統(tǒng) 常見的反力系統(tǒng)可以由重物、地錨或重物與地錨聯(lián)合聯(lián)合常見的反力系統(tǒng)可以由重物、地錨或重物與地錨聯(lián)合聯(lián)合 提供，然后與梁架組合成穩(wěn)定的反力系統(tǒng)。當在巖體內(nèi)進行荷提供，然后與梁架組合成穩(wěn)定的反力系統(tǒng)。當在巖體內(nèi)進行荷 載試驗時，可以利用周圍穩(wěn)定的巖體提供所需要的反力。見圖載試驗時，可以利用周圍穩(wěn)定的巖體提供所需要的反力。見圖 2-4。 （4）觀測系統(tǒng)）觀測系統(tǒng) 主要指位移（沉降）量測系統(tǒng)，包括支撐柱、基準梁、位主要指位移（沉降）量測系統(tǒng)，包括支撐柱、基準梁、位 移測量元件（位移傳感器、百分表）及其他附件。具體的支撐移測量元件（位移傳感器、百分表）及其他附件。具體的支撐

18、關系是：位移量測元件固定在基準梁上，基準梁架設在支撐柱關系是：位移量測元件固定在基準梁上，基準梁架設在支撐柱 上，而支撐柱要打設在試坑內(nèi)適當位置。上，而支撐柱要打設在試坑內(nèi)適當位置。 圖圖24 堅硬巖土體內(nèi)載荷試驗反力系統(tǒng)示意圖堅硬巖土體內(nèi)載荷試驗反力系統(tǒng)示意圖 巖土體測試載荷試驗 一、試驗技術要求一、試驗技術要求 淺層平板載荷試驗，應當滿足下列技術要求：淺層平板載荷試驗，應當滿足下列技術要求： （1）試坑的要求）試坑的要求 一般要求荷載施加在半無限空間的表面，即埋設深度為零。但一一般要求荷載施加在半無限空間的表面，即埋設深度為零。但一 般都是在開挖基坑底部進行試驗，這時要求基坑寬度應大于承壓

19、板般都是在開挖基坑底部進行試驗，這時要求基坑寬度應大于承壓板 寬度或直徑的寬度或直徑的3倍。倍。 試坑底部的巖土應避免擾動，保持其原狀結(jié)構(gòu)和天然含水量，試坑底部的巖土應避免擾動，保持其原狀結(jié)構(gòu)和天然含水量， 可在承壓板下鋪設可在承壓板下鋪設20mm的砂墊層找平，并盡快安裝設備。的砂墊層找平，并盡快安裝設備。 巖土體測試載荷試驗 （2）承壓板的尺寸）承壓板的尺寸 一般情況下承壓板的形狀為方形或圓形，尺寸多為一般情況下承壓板的形狀為方形或圓形，尺寸多為0.250.5m2， 在實際工程中，可根據(jù)試驗巖土層狀況或試驗要求選用合適的面積，在實際工程中，可根據(jù)試驗巖土層狀況或試驗要求選用合適的面積， 可參

20、照下面經(jīng)驗值選?。嚎蓞⒄障旅娼?jīng)驗值選取： a 一般粘性土地基，常用面積為一般粘性土地基，常用面積為0.5 m2的圓形或方形剛性承壓板；的圓形或方形剛性承壓板； b 碎石類土，承壓板寬度應為最大碎石直徑的碎石類土，承壓板寬度應為最大碎石直徑的1020倍；倍； c 巖石類土，承壓板面積以巖石類土，承壓板面積以0.1 m2為宜；為宜； d 為確定加固后復合地基的承載力，得用大型載荷試驗，要求承為確定加固后復合地基的承載力，得用大型載荷試驗，要求承 壓板面積大于壓板面積大于1m1m。 如南京水利科學研究院曾在寧夏大武口電廠及南通天生港電廠，如南京水利科學研究院曾在寧夏大武口電廠及南通天生港電廠， 為檢

21、驗碎石樁加固效果，測定復合地基承載力，做過為檢驗碎石樁加固效果，測定復合地基承載力，做過3m3m的大的大 型載荷試驗。型載荷試驗。 巖土體測試載荷試驗 （3）加載方式及沉降觀測）加載方式及沉降觀測 a慢速法慢速法 分級加荷按等荷載增量均衡施加，荷載增量按預估的極限荷分級加荷按等荷載增量均衡施加，荷載增量按預估的極限荷 載等分為載等分為1012級（不少于級（不少于8級），或為臨塑荷載的級），或為臨塑荷載的1/4或或1/5。 對每級荷載，自加荷開始按時間間隔對每級荷載，自加荷開始按時間間隔5min、5 min、10 min、10 min、15 min、15 min 測讀一次沉降，以后間隔測讀一次沉

22、降，以后間隔30 min測讀一次測讀一次 沉降，當連續(xù)沉降，當連續(xù)2小時內(nèi)每小時沉降量不超過小時內(nèi)每小時沉降量不超過0.1mm，或連續(xù)，或連續(xù)1小時小時 內(nèi)每內(nèi)每30 min沉降量不超過沉降量不超過0.05mm，可以認為沉降已達到穩(wěn)定標，可以認為沉降已達到穩(wěn)定標 準，可施加下一級荷載。準，可施加下一級荷載。 b快速法快速法 分級加荷等級與慢速法相同，但每一級荷載按間隔分級加荷等級與慢速法相同，但每一級荷載按間隔15min觀測觀測 一次沉降，每級荷載持續(xù)一次沉降，每級荷載持續(xù)2小時，即可施加下一級荷載。小時，即可施加下一級荷載。 c等沉降速率法等沉降速率法 控制承壓板以一定的沉降速率沉降，測讀與

23、沉降相應的所控制承壓板以一定的沉降速率沉降，測讀與沉降相應的所 施加的荷載，直到試驗達到破壞狀態(tài)。施加的荷載，直到試驗達到破壞狀態(tài)。 巖土體測試載荷試驗 （4）試驗終止條件）試驗終止條件 試驗結(jié)束標準：一般認為，當出現(xiàn)下列情況之一時，可認為地試驗結(jié)束標準：一般認為，當出現(xiàn)下列情況之一時，可認為地 基已達破壞階段，可終止試驗：基已達破壞階段，可終止試驗： a在荷載不變條件下，在荷載不變條件下，24小時沉降速率幾乎不變或加速發(fā)展（不小時沉降速率幾乎不變或加速發(fā)展（不 能達到穩(wěn)定狀態(tài)）；能達到穩(wěn)定狀態(tài)）； b 板周圍出現(xiàn)隆起或破壞性裂縫；板周圍出現(xiàn)隆起或破壞性裂縫； c c相對沉降量相對沉降量s/b

24、（承壓板直徑或邊長）超過（承壓板直徑或邊長）超過0.060.08 。 巖土體測試載荷試驗 二、試驗設備的安裝及操作步驟二、試驗設備的安裝及操作步驟 （1）試驗設備的安裝）試驗設備的安裝 a打地錨：一般打地錨：一般4根或根或6根對稱布置，應全部進入較硬的地層，根對稱布置，應全部進入較硬的地層， 以提供較大的反力。以提供較大的反力。 b挖試坑：大于承壓板尺寸的挖試坑：大于承壓板尺寸的3倍，并挖至試驗深度。倍，并挖至試驗深度。 c放置承壓板：在試坑中心位置，鋪設厚度不超過放置承壓板：在試坑中心位置，鋪設厚度不超過20mm的砂的砂 墊層并找平，小心平放承壓板，防止歪斜著地。墊層并找平，小心平放承壓板，

25、防止歪斜著地。 d加壓系統(tǒng)的安裝：以承壓板為中心，從上至下在承壓板上以加壓系統(tǒng)的安裝：以承壓板為中心，從上至下在承壓板上以 此安裝千斤頂、測力計和分力帽，使其重心保持在一條垂直直此安裝千斤頂、測力計和分力帽，使其重心保持在一條垂直直 線上。線上。 e反力系統(tǒng)的安裝：通過連接件將次梁安裝在地錨上，以承壓反力系統(tǒng)的安裝：通過連接件將次梁安裝在地錨上，以承壓 板為中心將主梁通過連接件安裝在次梁下，形成完整的反力系板為中心將主梁通過連接件安裝在次梁下，形成完整的反力系 統(tǒng)。統(tǒng)。 f量測元件的安裝：打設支撐柱，安裝基準梁，固定位移傳量測元件的安裝：打設支撐柱，安裝基準梁，固定位移傳 感器、百分表，形成完

26、整的位移沉降量測系統(tǒng)。感器、百分表，形成完整的位移沉降量測系統(tǒng)。 巖土體測試載荷試驗 （2）操作步驟）操作步驟 對于每一級荷載，其操作步驟均可分為對于每一級荷載，其操作步驟均可分為4步：步： a加載操作：第一級加載應考慮設備的重量和挖掉土的自重，因加載操作：第一級加載應考慮設備的重量和挖掉土的自重，因 此，要事先標定或計算預壓荷載與相應油壓表讀數(shù)或測力計百分表此，要事先標定或計算預壓荷載與相應油壓表讀數(shù)或測力計百分表 讀數(shù)之間的關系。讀數(shù)之間的關系。 b穩(wěn)壓操作：每級荷載下都必須保持穩(wěn)壓，在試驗過程中由于某穩(wěn)壓操作：每級荷載下都必須保持穩(wěn)壓，在試驗過程中由于某 些原因會使荷載減小，必須隨時觀察

27、油壓表的讀數(shù)，并通過千斤頂些原因會使荷載減小，必須隨時觀察油壓表的讀數(shù)，并通過千斤頂 不斷補壓，使施加的荷載保持相對穩(wěn)定。不斷補壓，使施加的荷載保持相對穩(wěn)定。 c沉降觀測：按照試驗沉降觀測技術要求進行讀數(shù)。沉降觀測：按照試驗沉降觀測技術要求進行讀數(shù)。 d試驗記錄：在試驗過程中必須始終按照規(guī)定將每一級荷載觀測試驗記錄：在試驗過程中必須始終按照規(guī)定將每一級荷載觀測 數(shù)據(jù)記錄在載荷試驗記錄表中。數(shù)據(jù)記錄在載荷試驗記錄表中。 巖土體測試載荷試驗 一、繪制曲線一、繪制曲線 試驗資料整理是試驗結(jié)束后最重要的一項工作，其中沉降觀測試驗資料整理是試驗結(jié)束后最重要的一項工作，其中沉降觀測 記錄是最重要的原始資料

28、，不僅記錄了沉降，還記錄了荷載等級和記錄是最重要的原始資料，不僅記錄了沉降，還記錄了荷載等級和 其他與荷載試驗相關的信息，如承壓板形狀、尺寸、荷載點試驗深其他與荷載試驗相關的信息，如承壓板形狀、尺寸、荷載點試驗深 度、土性等等。度、土性等等。 圖25 p-s關系曲線 包括分級累加荷載包括分級累加荷載p-s曲線（荷載沉降曲線）、每一級荷載下曲線（荷載沉降曲線）、每一級荷載下 的的st曲線。曲線。 （1）p-s曲線曲線 巖土體測試載荷試驗 將每一級加載下的荷載量值（將每一級加載下的荷載量值（p p）和對應的最終沉降值（）和對應的最終沉降值（s s）數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù) 對（對（p p，s s）繪制在坐標紙上

29、（圖）繪制在坐標紙上（圖2-52-5）。）。 目的就是要確定目的就是要確定p-sp-s曲線的特征點曲線的特征點p p0 0和和p pu u，當，當p-sp-s曲線上有明顯的曲線上有明顯的 直線段時，以直線的終點（第一拐點）為直線段時，以直線的終點（第一拐點）為p p0 0，當直線段不明顯時，當直線段不明顯時， 可變換坐標，改做可變換坐標，改做lgp-lgslgp-lgs或或p-p-s/s/p p曲線（曲線（s s為沉降增量，為沉降增量，p p 為荷載增量），以拐點對應的荷載為為荷載增量），以拐點對應的荷載為p p0 0。見圖。見圖2-62-6。 圖26 p-s/p關系曲線 巖土體測試載荷試驗

30、（2）s-t曲線曲線 s-t曲線反映的是每一級荷載下地基土隨時間的變形情況；又曲線反映的是每一級荷載下地基土隨時間的變形情況；又 可分為兩種，即按可分為兩種，即按p分級繪制和按分級繪制和按p分段連續(xù)繪制，兩者都需在曲分段連續(xù)繪制，兩者都需在曲 線上注明荷載等級。如圖線上注明荷載等級。如圖27： 圖27 s-t關系曲線 巖土體測試載荷試驗 二、二、p-s曲線的修正曲線的修正 （1 1）圖解法）圖解法 如果開始的一些觀測點基本在一條直線上，只是不通過原點，如果開始的一些觀測點基本在一條直線上，只是不通過原點， 表明試驗存在一定的系統(tǒng)誤差?？蓪⑶€上的各點沿表明試驗存在一定的系統(tǒng)誤差?？蓪⑶€上的各

31、點沿s s軸進行坐標軸進行坐標 平移平移s s0 0，使它通過原點即可。如圖，使它通過原點即可。如圖2 28 8： 圖28 p-s曲線修正的圖解法 巖土體測試載荷試驗 （2 2）最小二乘擬合法）最小二乘擬合法 對于有明顯直線段和拐點的對于有明顯直線段和拐點的p-sp-s曲線，可以通過最小二乘法擬合曲線，可以通過最小二乘法擬合 出最佳回歸直線方程式，出最佳回歸直線方程式， （3 3）高階曲線擬合法）高階曲線擬合法 對于沒有明顯直線段和拐點的圓滑型或不規(guī)則對于沒有明顯直線段和拐點的圓滑型或不規(guī)則p-sp-s曲線，可假曲線，可假 設為二次或高階多項式表示的曲線，通過曲線擬合求得常數(shù)項，即，設為二次或

32、高階多項式表示的曲線，通過曲線擬合求得常數(shù)項，即， 即為修正后的沉降數(shù)據(jù)。即為修正后的沉降數(shù)據(jù)。 巖土體測試載荷試驗 三、比例界限三、比例界限p0的確定的確定 比例界限比例界限p p0 0的確定方法有以下幾種：的確定方法有以下幾種： （1 1）當）當p-sp-s曲線上有較明顯的直線段和拐點時，直接取直線段的終曲線上有較明顯的直線段和拐點時，直接取直線段的終 點為比例界限壓力點為比例界限壓力p p0 0，并取該比例界限壓力所對應的荷載作為地基，并取該比例界限壓力所對應的荷載作為地基 土的承載力特征值。土的承載力特征值。 （2 2）當）當p-sp-s曲線上無明顯直線段時，可用下述方法確定：曲線上無

33、明顯直線段時，可用下述方法確定： a a在某一荷載下，其沉降量超過前一級荷載下沉降量的在某一荷載下，其沉降量超過前一級荷載下沉降量的2 2倍，即倍，即 s sn n22s sn-1 n-1的點所對應的壓力即為比例界限。 的點所對應的壓力即為比例界限。 b b繪制繪制lgp-lgslgp-lgs曲線，曲線上的轉(zhuǎn)折點所對應的壓力即為比例界限。曲線，曲線上的轉(zhuǎn)折點所對應的壓力即為比例界限。 c c繪制繪制p-p-s/s/p p曲線，曲線上的轉(zhuǎn)折點所對應的壓力即為比例界曲線，曲線上的轉(zhuǎn)折點所對應的壓力即為比例界 限。限。 巖土體測試載荷試驗 四、極限荷載四、極限荷載pu的確定的確定 極限荷載極限荷載p

34、 pu u的確定方法有以下幾種：的確定方法有以下幾種： a a當載荷試驗加載至破壞荷載，則取破壞荷載的前一級荷載為極當載荷試驗加載至破壞荷載，則取破壞荷載的前一級荷載為極 限荷載限荷載p pu u。 b b當試驗未做到破壞荷載，則可取外插法確定其極限荷載，作圖當試驗未做到破壞荷載，則可取外插法確定其極限荷載，作圖 步驟如圖步驟如圖2 29 9： 圖29 外插法確定極限承載力 巖土體測試載荷試驗 一、地基土承載力確定一、地基土承載力確定 （一）應用載荷試驗確定承載力特征值應符合的規(guī)定（一）應用載荷試驗確定承載力特征值應符合的規(guī)定 1當當ps曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值。曲線上有

35、比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值。 2當試驗滿足終止加荷條件之一時，其對應的前一級荷載為極限當試驗滿足終止加荷條件之一時，其對應的前一級荷載為極限 荷載，當該值小于對應比例極限荷載值的荷載，當該值小于對應比例極限荷載值的2倍時，取荷載極限值的倍時，取荷載極限值的 一半。一半。 3不能按上述兩條規(guī)則確定時，可取不能按上述兩條規(guī)則確定時，可取s/b0.010.05所對應的值，所對應的值， 但其值不應大于最大加載量的一半。但其值不應大于最大加載量的一半。 4同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應少于三點，當試驗實測值的極同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應少于三點，當試驗實測值的極 差不超過平均值的差不超過平均

36、值的30時，取此平均值作為該土層的地基承載力特時，取此平均值作為該土層的地基承載力特 征值征值fak。 巖土體測試載荷試驗 （二）具體確定方法（二）具體確定方法 1強度控制法（又稱為拐點法、比例界限法）強度控制法（又稱為拐點法、比例界限法） 此法是指以比例界限壓力此法是指以比例界限壓力p0作為地基土承載力。適用于硬塑堅作為地基土承載力。適用于硬塑堅 硬的粘性土、粉土、砂土和碎石土。硬的粘性土、粉土、砂土和碎石土。 2相對沉降法相對沉降法 根據(jù)沉降量和承壓板直徑（或邊長）的比值（根據(jù)沉降量和承壓板直徑（或邊長）的比值（s/b）確定承載力特）確定承載力特 征值：征值： a當承壓板面積為當承壓板面積

37、為0.250.5m2時，對中高壓縮性土，取時，對中高壓縮性土，取s/b 0.02所對應的荷載為承載力特征值；對砂土和低壓縮性土，取所對應的荷載為承載力特征值；對砂土和低壓縮性土，取s/b 0.010.015所對應的荷載為承載力特征值。所對應的荷載為承載力特征值。 b當承壓板面積為大于當承壓板面積為大于0.5m2時，應結(jié)合一些特殊要求綜合確時，應結(jié)合一些特殊要求綜合確 定地基承載力特征值。定地基承載力特征值。 巖土體測試載荷試驗 3極限荷載法極限荷載法 a當比例界限當比例界限p0與極限荷載與極限荷載pu接近時（接近時（pu2p0），可），可 按下式計算：按下式計算： suk Fpf/ s u k

38、 F pp pf 0 0 巖土體測試載荷試驗 二、變形模量計算二、變形模量計算 1對于厚層均質(zhì)各向同性地基土，當?shù)乇頍o超載時，按彈性半無對于厚層均質(zhì)各向同性地基土，當?shù)乇頍o超載時，按彈性半無 限體表面受荷原理，計算土的變形模量：限體表面受荷原理，計算土的變形模量： bKIE)1 ( 2 00 式中，式中，E0土的變形模量；土的變形模量； b承壓板直徑或邊長（承壓板直徑或邊長（m）；）； I0承壓板位于半空間表面的影響系數(shù)；對于圓形剛性承壓板位于半空間表面的影響系數(shù)；對于圓形剛性 板，板， ；對于方形承壓板，；對于方形承壓板，I00.886； Kp-s曲線直線段的斜率（曲線直線段的斜率（KN/m

39、3）；）； 土的泊松比，碎石土取土的泊松比，碎石土取0.25，砂土、亞砂土、粉土取，砂土、亞砂土、粉土取 0.30，亞粘土、粉質(zhì)粘土取，亞粘土、粉質(zhì)粘土取0.35，粘土取，粘土取0.42。 或者用此公式：或者用此公式： 式中，式中，p承壓板上直線變形階段的荷載，承壓板上直線變形階段的荷載，KN； s與荷載與荷載p相對應的承壓板沉降值，相對應的承壓板沉降值，cm。 785. 04/ 0 I sb p E)1 (10 2 0 巖土體測試載荷試驗 2當?shù)乇碛谐d時，將計算公式進行修正：當?shù)乇碛谐d時，將計算公式進行修正： I1為承壓板埋深為承壓板埋深z修正系數(shù)，修正系數(shù)， 當當zb時，時， 其他符號

40、意義同前。其他符號意義同前。 bKIIE)1 ( 2 100 b z I 27. 0 1 1 z b I 23. 0 5 . 0 1 巖土體測試載荷試驗 三、估算地基土的不排水抗剪強度三、估算地基土的不排水抗剪強度 用快速載荷試驗（相當于不排水條件）的極限荷載用快速載荷試驗（相當于不排水條件）的極限荷載pu，可估算飽，可估算飽 和粘性土的不排水抗剪強度和粘性土的不排水抗剪強度Cu。 c du u N pp C 式中，式中，pu快速載荷試驗所得的極限荷載，快速載荷試驗所得的極限荷載，kPa； pd承壓板周邊外的超載或土的自重應力，承壓板周邊外的超載或土的自重應力，kPa； Nc當周邊無超載時，當

41、周邊無超載時，Nc6.15；當承壓板埋深大于或；當承壓板埋深大于或 等于等于4倍板徑或邊長時，倍板徑或邊長時，Nc9.25；當承壓板埋深小于；當承壓板埋深小于4倍板徑或倍板徑或 邊長時，邊長時，Nc由線性內(nèi)插確定。由線性內(nèi)插確定。 巖土體測試載荷試驗 四、確定地基土的基床反力系數(shù)四、確定地基土的基床反力系數(shù) 依據(jù)平板載荷試驗依據(jù)平板載荷試驗ps曲線直線段的斜率，可直接確定基準基床系曲線直線段的斜率，可直接確定基準基床系 數(shù)數(shù)Kv（國標（國標巖土工程勘察規(guī)范巖土工程勘察規(guī)范（GB500212001）：）： spK v / 巖土體測試載荷試驗 一、概述一、概述 平板載荷試驗只能確定淺層地基的承載力

42、等問題，而無法解決深平板載荷試驗只能確定淺層地基的承載力等問題，而無法解決深 基礎的工程問題?；A的工程問題。1973年，挪威年，挪威Janbu等人研制出螺旋板載荷試驗。等人研制出螺旋板載荷試驗。 該試驗是在不同深度處的原始應力條件下進行的載荷試驗，將螺該試驗是在不同深度處的原始應力條件下進行的載荷試驗，將螺 旋形的承壓板旋入地面以下預定的試驗深度處，用千斤頂通過傳力旋形的承壓板旋入地面以下預定的試驗深度處，用千斤頂通過傳力 桿對螺旋板施加荷載，由位于螺旋板上端的傳感器測定壓力，并用桿對螺旋板施加荷載，由位于螺旋板上端的傳感器測定壓力，并用 百分表觀測承壓板的位移。百分表觀測承壓板的位移。 其

43、裝置見圖其裝置見圖2-102-10，同樣包括三個系統(tǒng)：加載系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、量，同樣包括三個系統(tǒng)：加載系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、量 測系統(tǒng)。測系統(tǒng)。 目前，歐美很多國家已將試驗成果用于實際工程，在我國也在少目前，歐美很多國家已將試驗成果用于實際工程，在我國也在少 數(shù)單位得到應用。最大試驗深度已達數(shù)單位得到應用。最大試驗深度已達3030米。米。 巖土體測試載荷試驗 圖2-10 螺旋板載荷試驗裝置示意 巖土體測試載荷試驗 二、適用性和參數(shù)確定二、適用性和參數(shù)確定 螺旋板載荷試驗適用于地下水位以下一定深度處的砂土、軟粘土、螺旋板載荷試驗適用于地下水位以下一定深度處的砂土、軟粘土、 一般粘性土和硬粘性土層。一般粘

44、性土和硬粘性土層。 可確定的參數(shù)有：地基土的承載力、變形模量、基床系數(shù)、固結(jié)可確定的參數(shù)有：地基土的承載力、變形模量、基床系數(shù)、固結(jié) 系數(shù)等。系數(shù)等。 巖土體測試載荷試驗 三、技術要求 1 1承壓板應有足夠剛度，加工準確。一般，板頭面積為承壓板應有足夠剛度，加工準確。一般，板頭面積為100100、 200200、500cm500cm2 2，相當于半徑為，相當于半徑為113113、160160、252mm252mm。 2 2螺旋板旋入土中會引起一定的土體擾動，為減小擾動，應保證：螺旋板旋入土中會引起一定的土體擾動，為減小擾動，應保證： （1 1）選擇適當?shù)妮S徑（）選擇適當?shù)妮S徑（2c2c）、板徑

45、（）、板徑（2a2a）、螺距（）、螺距（2b2b）及板厚）及板厚 （t t），使），使c/a=0.125c/a=0.125，b/a=0.25b/a=0.25，t/a=0.02t/a=0.02； （2 2）螺旋板頭的旋入進尺與螺距一致；）螺旋板頭的旋入進尺與螺距一致； （3 3）螺旋板與土接觸面加工光滑。）螺旋板與土接觸面加工光滑。 3 3加載方式與平板載荷試驗一樣，有慢速法、快速法和等沉降速加載方式與平板載荷試驗一樣，有慢速法、快速法和等沉降速 率法（一般可采用率法（一般可采用0.50.52mm/min2mm/min）。）。 4 4試驗加荷等級、試驗結(jié)束條件與平板載荷試驗相同。試驗加荷等級、試驗結(jié)束條件與平板載荷試驗相同。 5 5在同一試驗孔內(nèi)，在垂直方向的試驗點間距一般應大于在同一試驗孔內(nèi)，在垂直方向的試驗點間距一般應大于1 1米，可米，可 結(jié)合土層變化和均勻性布置。結(jié)合土層變化和均勻性布置。 巖土體測試載荷試驗 四、資料整理及成果應用四、資料整理及成果應用 1繪制繪制ps曲線曲線 與平板荷載試驗相比，螺旋板載荷試驗除臨塑壓力與平板荷載試驗相比，螺旋板載荷試驗除臨塑壓力p0（比例界限）（比例界限） 及極限壓力及極限壓力pu外，還多一個特征值外，還多一個特征值pd。p0與與pu的物理意義和平板載的物理意義和平板載 荷試驗相同；荷試驗相同；pd為試驗深度處的原位有