原位載荷試驗成果分析

1、原位載荷試驗成果分析咸寧核電廠場平工程現(xiàn)場碾壓試驗原位載荷試驗分析作者：朱偉兵單位：葛洲壩集團第二工程有限公司試驗檢測中心 郵編：43000內(nèi)容摘要：為保證咸寧核電場平土石方工程現(xiàn)場填筑質(zhì)量，減小填筑體變形和不均勻沉降，根據(jù)設計技術(shù)要求，按照擬定的爆破及現(xiàn)場碾壓試驗實施細則中現(xiàn)場原位載荷試驗計劃，對不同回填料壓實質(zhì)量進行了原位靜載荷試驗。此次已完成類料、類料和類料的承載力及類含礫粘性土壓縮模量試驗。關(guān)鍵詞：原位載荷 承載力 壓縮模量1、試驗依據(jù)1.1 設計要求各種填筑料設計壓實控制指標如表1 回填料壓實控制指標表 表1回填 場平區(qū)域填筑材料壓實系數(shù)孔隙率（%）壓縮模量（pa）承載力特征值（Kp

2、a）級配和最大粒徑施工區(qū)四區(qū)、類料>0.94(干容重>19.4KN/m3)2815/級配良好30cm,80cm廠區(qū)一、二、三、五、六區(qū)、>0.94(干容重>20KN/m3)2520300良好30 cm,80cm水域邊坡堆石干容重20 KN/m325/大：中：小=6：3：12、試驗目的通過現(xiàn)場原位載荷試驗，驗證回填料設計承載力特征值和壓縮模量的合理性。3、試驗場地現(xiàn)場原位靜載荷試驗場地布置在回填碾壓試驗區(qū)，面積為25×50m2的場地共四塊。4、現(xiàn)場原位載荷試驗4.1 試驗計劃現(xiàn)場碾壓試驗原位載荷試驗計劃如表2。 現(xiàn)場碾壓試驗原位載荷試驗計劃表 表2序號填筑料類別

3、設計承載力特征值（KPa）壓縮模量（pa）試驗點數(shù)（個）備注1類料/153變形模量試驗2類料300203承載力試驗3類料300203承載力試驗4類料/153承載力試驗4.2 試驗方法現(xiàn)場碾壓試驗原位載荷試驗采用平板載荷試驗方法，承壓板面積為5000cm2(0.50)，直徑d=800mm,在承壓板上向回填土逐級施加荷載，觀測回填土的承受壓力和變形的原位試驗。檢測依據(jù)：土工試驗規(guī)程SL237-1999。4.3 試驗步驟4.3.1 選代表性的地點（各回填料的碾壓試驗場地）平整表面，填筑層深度為承壓板直徑的22.5倍，在安裝承壓板前鋪約1cm厚的標準砂墊層找平，并用水平尺找平，使承壓板與承壓面平整接觸

4、。4.3.2 在試驗點兩側(cè)，固定兩條荷載梁，并形成荷載平臺，在荷載平臺上堆載，注意荷載重心與試驗點中心一致。4.3.3 在承壓板上安裝千斤頂，壓力傳感器，并將壓力傳感器與YJ-26型數(shù)顯電阻應變儀相連。4.3.4 位移傳感器安裝：在承壓板兩側(cè)安裝兩根150mm工字鋼，長約3.5m，各固定在兩個固定支座上，應注意固定支座不受變形影響，用三支磁性表架固定位移傳感器，分別對準承壓板三個支柱上。4.3.5 連接電源，并將壓力傳感器和YJ-26數(shù)顯電阻應變儀相連，位移傳感器與DH3813N-2型靜態(tài)應變儀和計算機連接。4.3.6 預加壓力：為使承壓面與承壓板和儀器各部位之間接觸良好，在加壓前應預加50K

5、pa壓力， 2min后卸荷，待穩(wěn)定后分級施加壓力。4.3.7 分級施加荷載：加荷分級為50kpa、100kpa、150kpa、200kpa、250kpa、300kpa、400 kpa、500 kpa、600 kpa、700kpa。相應荷重如表3。 荷載與力值對應表 表3荷載（Kpa）50100150200250300400500600700力值（KN）2550751001251502002503003504.3.8 變形觀測和穩(wěn)定標準，每級荷載下觀測變形的時間：自加荷開始按10min、10min、10min、15min、15min以后每隔30min測讀一次，當連續(xù)兩次每小時的沉降量小于0.1m

6、m時，認為沉降已穩(wěn)定，再施加下一級荷載。荷載采用YJ-26型數(shù)顯電阻應變儀檢測，沉降變形觀測通過DH3813N-2型靜態(tài)應變系統(tǒng)連接電腦自動采集，穩(wěn)定標準采用沉降相對穩(wěn)定法。加載示意圖如圖1。圖1 靜載荷試驗加載示意圖4.4 載荷試驗成果承載力試驗承壓板面積為0.5m2,直徑d=800mm，載荷分10級施加，按預估極限荷載的1/81/10作為荷載值，最大載荷為設計載荷的2倍即600Kpa以上終止試驗，上部加載重不小于35T。加荷方法采用沉降相對穩(wěn)定法。4.4.1 承載力特征值的確定按建筑地基基礎設計規(guī)范GB50007-2002和土工試驗規(guī)程SL237-049-1999的相關(guān)規(guī)定，承載力特征值的

7、確定方法如下：（1）當PS曲線比例界限明確時，取該比例界限所對應的荷載值，即比例界限荷載值法；（2）當比例界限不明確，取S/b=0.01所對應的荷載值為承載力特征值，即相對變形控制法。4.4.2 變形模量與壓縮模量的計算試驗時，不同應力下沉降變形觀測采用靜態(tài)應變系統(tǒng)自動采集，依據(jù)不同應力下的沉降穩(wěn)定值計算變形模量和壓縮模量。計算變形模量公式：E0=I0（1-2）P·d/S計算壓縮模量公式：Es =E0/1-22/（1-）式中：E0-變形模量，MPa Es-壓縮模量，MPa I0-剛性承壓板形狀系數(shù)，圓形板取0.785；方形板取0.886 P-PS曲線線性段承壓板下單位面積的壓力，MP

8、a S-與P對應的最終沉降量，mm d-承壓板直徑或邊長，mm -土的泊桑比，碎石土取0.27根據(jù)試驗結(jié)果，各級應力下累計沉降量、變形模量和壓縮模量計算結(jié)果見表4， PS曲線見圖2圖10。填料類別測點加荷等級12345678910應力(kPa)50100150200250300400500600700力值（KN）255075100125150200250300350-1累計沉降量S(mm)0.701.402.263.013.534.055.236.417.228.01變形模量 E0（Mpa）41.641.638.638.741.243.144.545.448.450.9壓縮模量 Es（Mpa）

9、52.052.048.348.351.553.955.656.760.563.6-2累計沉降量S(mm)0.531.061.522.253.133.945.436.567.298.17變形模量 E0（Mpa）54.954.957.551.846.544.342.944.447.949.9壓縮模量 Es（Mpa）68.668.671.864.758.155.453.655.559.962.4-3累計沉降量S(mm)0.600.941.562.152.693.284.435.787.008.30變形模量 E0（Mpa）48.561.956.054.254.153.352.650.449.949.1

10、壓縮模量 Es（Mpa）60.677.470.067.767.666.565.762.962.461.4-1累計沉降量S(mm)0.591.542.413.414.325.287.859.91/變形模量 E0（Mpa）49.337.836.234.133.733.129.729.4/壓縮模量 Es（Mpa）61.747.245.342.742.141.337.136.7/-2累計沉降量S(mm)0.651.672.713.654.645.517.579.5511.6313.52變形模量 E0（Mpa）44.834.932.231.931.431.730.830.530.030.1壓縮模量 Es

11、（Mpa）56.043.640.339.939.239.638.438.137.537.7-3累計沉降量S(mm)1.142.293.334.355.366.378.2710.3412.1614.27變形模量 E0（Mpa）25.525.426.226.827.227.428.228.228.728.6壓縮模量 Es（Mpa）31.931.832.833.433.934.335.235.235.935.7-1累計沉降量S(mm)1.483.094.646.207.739.5012.5615.3018.5821.27變形模量 E0（Mpa）19.718.818.818.818.418.418.5

12、19.018.819.2壓縮模量 Es（Mpa）24.623.523.523.523.523.023.223.823.523.9-2累計沉降量S(mm)1.253.025.366.757.909.5212.4015.9418.4821.08變形模量 E0（Mpa）23.319.316.317.318.418.318.818.318.919.3壓縮模量 Es（Mpa）29.124.120.421.623.022.923.522.823.624.2-3累計沉降量S(mm)1.002.804.646.408.4010.4014.0717.7421.6924.95變形模量 E0（Mpa）29.120.

13、818.818.217.316.816.616.416.116.3壓縮模量 Es（Mpa）36.426.023.522.721.721.020.720.520.120.4 承載力試驗成果及計算統(tǒng)計表 表4圖2 類料載荷試驗PS曲線圖 (-1)圖3 類料載荷試驗PS曲線圖 (-2)圖4 類料載荷試驗PS曲線圖 (-3)圖5 類料載荷試驗PS曲線圖 (-1)圖6 類料載荷試驗PS曲線圖 (-2) 圖7 類料載荷試驗PS曲線圖 (-3)圖8 類料載荷試驗PS曲線圖 (-1) 圖9 類料載荷試驗PS曲線圖 (-2) 圖10 類料載荷試驗PS曲線圖 (-3) 4.4.3 承載力特征值和壓縮模量試驗成果類

14、料、類料和類料地基承載力試驗成果如下表5。 原位載荷試驗成果匯總表 表5填筑料類別測點設計承載力特征值（KPa）設計壓縮模量（Mpa）實測承載力特征值（KPa）變形模量E0（Mpa）壓縮模量Es（Mpa）相應測點干密度（t/m3）壓實系數(shù)最大粒徑（mm）單值平均值單值平均值單值平均值類料-13002070068950.949.963.662.42.230.97250-268849.762.12.250.98300-367949.261.52.220.97300類料-13002040340429.729.537.136.82.170.96400-242130.738.32.180.96300-3

15、38828.135.12.220.98300類料-1/1526225218.418.123.422.81.970.98250-225318.423.01.960.97300-324117.521.91.940.96200類料壓縮模量試驗共進行了三個點，分級加荷至300Kpa，沉降穩(wěn)定后記錄沉降數(shù)據(jù)，取承壓板上三個觀測點的平均值作為最終沉降量穩(wěn)定值。300Kpa對應的變形模量及壓縮模量計算方法與類料、類料和類料計算方法相同，計算時，泊桑比取值0.27。試驗成果如下表6。 類料壓縮模量試驗成果表 表6試驗編號設計壓縮模量（Mpa）試驗應力(KPa)累計沉降量S(mm)變形模量E0（Mpa）壓縮模量

16、Es （Mpa）相應測點單值平均值單值平均值干密度（t/m3）壓實系數(shù)-11530013501291341611671.790.96-212171431791.880.99-313331301621.820.975、試驗成果及評價5.1 從原位載荷試驗結(jié)果看， P-S曲線仍在比例界限范圍內(nèi)，無拐點出現(xiàn)，參照相關(guān)規(guī)范按相對變形值確定，取S=0.01b，即S=8.0mm相應的荷載值作為地基承載力特征值，每一土層進行三個試驗點，試驗實測值的極差不超過平均值的30%時，取平均值作為該土層的承載力特征值，結(jié)果表明，類料、類料和類料承載力特征值及類料300KPa相應的壓縮模量均超過設計指標要求。5.2 試驗結(jié)果表明，通過碾壓試驗確定的碾壓參數(shù)和壓實標準可滿足設計要求。填土壓實地基的目的要確保填土的長期穩(wěn)定性和沉降的均勻性，施工過程中要嚴格按確定施工碾壓參數(shù)和壓實標準控制，確保建筑分區(qū)的材料和壓實均勻。5.3 類料和類料分別屬較軟巖和軟巖，軟化系數(shù)在0.5左右，遇水軟化和繼續(xù)風化的可能性極大，對建筑物長期穩(wěn)定不利，請設計給