第四章—旁壓試驗(yàn)

1、2021/3/261第四章 旁壓試驗(yàn)2021/3/262021/3/262 2 一、概述一、概述 二、試驗(yàn)的基本原理二、試驗(yàn)的基本原理 三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備 四、試驗(yàn)方法及技術(shù)要求四、試驗(yàn)方法及技術(shù)要求 六、成果分析與工程應(yīng)用六、成果分析與工程應(yīng)用 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 五、資料整理及影響因素分析五、資料整理及影響因素分析 2021/3/263一、概述一、概述u（一）旁壓試驗(yàn)的定義（一）旁壓試驗(yàn)的定義u（二）旁壓試驗(yàn)的發(fā)展（二）旁壓試驗(yàn)的發(fā)展u（三）旁壓試驗(yàn)的分類(lèi)（三）旁壓試驗(yàn)的分類(lèi)u（四）旁壓試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性（四）旁壓試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)及適用性u(píng)（五）旁壓試驗(yàn)的應(yīng)用（五）旁壓

2、試驗(yàn)的應(yīng)用 2021/3/262021/3/264 4（一）旁壓試驗(yàn)的定義（一）旁壓試驗(yàn)的定義（Pressuremeter Test , PMT） 旁壓試驗(yàn)旁壓試驗(yàn)（Pressuremeter Test）是將圓柱形旁壓器放入土中是將圓柱形旁壓器放入土中, ,向旁壓器內(nèi)向旁壓器內(nèi)充水充水( (或氣或氣) )并施加壓力并施加壓力, ,利用旁壓器的擴(kuò)利用旁壓器的擴(kuò)張張, ,對(duì)周?chē)潦┘泳鶆驂毫?duì)周?chē)潦┘泳鶆驂毫? ,測(cè)量壓力與體測(cè)量壓力與體積擴(kuò)張（徑向變形）的關(guān)系積擴(kuò)張（徑向變形）的關(guān)系, ,即可得地基即可得地基土在水平方向上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。根據(jù)這土在水平方向上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。根據(jù)這種關(guān)系對(duì)地基土

3、的承載力（強(qiáng)度）、變形種關(guān)系對(duì)地基土的承載力（強(qiáng)度）、變形性質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。性質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。 一、概述一、概述2021/3/262021/3/265 5（二）旁壓試驗(yàn)的發(fā)展（二）旁壓試驗(yàn)的發(fā)展 p 國(guó)際上國(guó)際上:1956年年,法國(guó)人梅那德首先創(chuàng)造出預(yù)鉆式旁壓法國(guó)人梅那德首先創(chuàng)造出預(yù)鉆式旁壓儀儀,在法國(guó)推廣使用。至在法國(guó)推廣使用。至1966年進(jìn)一步制成自鉆式旁壓儀年進(jìn)一步制成自鉆式旁壓儀,進(jìn)而在全世界得到普及。進(jìn)而在全世界得到普及。p 我國(guó)我國(guó):20世紀(jì)世紀(jì)70年代仿制出預(yù)鉆式及自鉆式旁壓儀。在年代仿制出預(yù)鉆式及自鉆式旁壓儀。在最近幾十年最近幾十年,國(guó)內(nèi)外巖土工程實(shí)踐中得到迅速發(fā)展并逐漸國(guó)內(nèi)外巖土

4、工程實(shí)踐中得到迅速發(fā)展并逐漸成熟。成熟。 一、概述一、概述2021/3/262021/3/266 6（三）旁壓試驗(yàn)的分類(lèi)（三）旁壓試驗(yàn)的分類(lèi) 按旁壓器放入土層中的方式按旁壓器放入土層中的方式,可分為可分為:預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)、自預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)、自鉆式旁壓試驗(yàn)和壓入式旁壓試驗(yàn)鉆式旁壓試驗(yàn)和壓入式旁壓試驗(yàn)。 p（1）預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)）預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn):是事先在土層中預(yù)鉆一豎直鉆孔是事先在土層中預(yù)鉆一豎直鉆孔,再將旁再將旁壓器下到孔內(nèi)試驗(yàn)深度壓器下到孔內(nèi)試驗(yàn)深度(標(biāo)高標(biāo)高)處進(jìn)行旁壓試驗(yàn)處進(jìn)行旁壓試驗(yàn),預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)的結(jié)果預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)的結(jié)果很大程度上取決于成孔的質(zhì)量。很大程度上取決于成孔的質(zhì)量。 一、概述

5、一、概述2021/3/262021/3/267 7p（2）自鉆式旁壓試驗(yàn)）自鉆式旁壓試驗(yàn):是在旁壓器的下端裝置切削鉆頭和環(huán)形是在旁壓器的下端裝置切削鉆頭和環(huán)形刃具刃具,在以靜力置入土中的同時(shí)在以靜力置入土中的同時(shí),用鉆頭將進(jìn)入刃具的土切碎用鉆頭將進(jìn)入刃具的土切碎,并用循環(huán)并用循環(huán)泥漿將碎土帶到地面泥漿將碎土帶到地面,鉆到預(yù)定試驗(yàn)深度后鉆到預(yù)定試驗(yàn)深度后,停止壓入停止壓入,進(jìn)行旁壓試驗(yàn)。進(jìn)行旁壓試驗(yàn)。 p（3）壓入式旁壓試驗(yàn)）壓入式旁壓試驗(yàn):又分為圓錐壓入式和圓筒壓入式又分為圓錐壓入式和圓筒壓入式,都是都是用靜力將旁壓器壓入指定的試驗(yàn)深度進(jìn)行試驗(yàn)。用靜力將旁壓器壓入指定的試驗(yàn)深度進(jìn)行試驗(yàn)。目前目

6、前,國(guó)際上出現(xiàn)一種將旁壓腔與靜力觸探探頭組合在一國(guó)際上出現(xiàn)一種將旁壓腔與靜力觸探探頭組合在一起的儀器起的儀器,在靜力觸探試驗(yàn)的過(guò)程中可隨時(shí)停止貫入進(jìn)行在靜力觸探試驗(yàn)的過(guò)程中可隨時(shí)停止貫入進(jìn)行旁壓試驗(yàn)。旁壓試驗(yàn)。（三）旁壓試驗(yàn)的分類(lèi)（三）旁壓試驗(yàn)的分類(lèi) 一、概述一、概述2021/3/262021/3/268 8（四）優(yōu)缺點(diǎn)及適用性（四）優(yōu)缺點(diǎn)及適用性 1適用土層適用土層: 適用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、極軟巖和軟巖適用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、極軟巖和軟巖等地層的測(cè)試。等地層的測(cè)試。2優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn): （1 1）預(yù)鉆式旁壓儀）預(yù)鉆式旁壓儀u 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):儀器比較簡(jiǎn)單、操作容易。儀器比較簡(jiǎn)單、

7、操作容易。u 缺點(diǎn)缺點(diǎn):預(yù)先鉆孔預(yù)先鉆孔,孔壁土層中的天然應(yīng)力卸除孔壁土層中的天然應(yīng)力卸除,加之鉆孔孔加之鉆孔孔徑與旁壓器外徑難以有效配合徑與旁壓器外徑難以有效配合,土層的擾動(dòng)在所難免土層的擾動(dòng)在所難免,使測(cè)使測(cè)試效果不太理想。試效果不太理想。 一、概述一、概述2021/3/262021/3/269 9（2 2）自鉆式旁壓儀）自鉆式旁壓儀u 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):具有自鉆功能具有自鉆功能,當(dāng)鉆到預(yù)定深度后進(jìn)行旁壓試驗(yàn)當(dāng)鉆到預(yù)定深度后進(jìn)行旁壓試驗(yàn),旁旁壓器周?chē)馏w內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)基本保持原位的應(yīng)力狀態(tài)。壓器周?chē)馏w內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)基本保持原位的應(yīng)力狀態(tài)。u 缺點(diǎn)缺點(diǎn):由于設(shè)備繁雜由于設(shè)備繁雜,操作技術(shù)較為復(fù)雜操作技術(shù)較

8、為復(fù)雜,人員要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)人員要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)方可上崗方可上崗,但所獲得的資料仍需有豐富的使用經(jīng)驗(yàn)方可取得但所獲得的資料仍需有豐富的使用經(jīng)驗(yàn)方可取得較好的使用效果。較好的使用效果。（3 3）壓入式旁壓儀）壓入式旁壓儀 壓入式旁壓試驗(yàn)在壓入過(guò)程中對(duì)周?chē)袛D土效應(yīng)壓入式旁壓試驗(yàn)在壓入過(guò)程中對(duì)周?chē)袛D土效應(yīng),對(duì)試對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有一定的影響。驗(yàn)結(jié)果有一定的影響。 自鉆式、壓入式推廣效果不及預(yù)鉆式旁壓儀。自鉆式、壓入式推廣效果不及預(yù)鉆式旁壓儀。（四）優(yōu)缺點(diǎn)及適用性（四）優(yōu)缺點(diǎn)及適用性 2021/3/262021/3/261010( (五五) )旁壓試驗(yàn)的應(yīng)用旁壓試驗(yàn)的應(yīng)用 通過(guò)對(duì)旁壓試驗(yàn)成果分析通過(guò)對(duì)旁壓試驗(yàn)成果分析

9、, ,并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn), ,可以用可以用于以下巖土工程應(yīng)用于以下巖土工程應(yīng)用: :u 1 1對(duì)土進(jìn)行分類(lèi)對(duì)土進(jìn)行分類(lèi); ;u 2 2評(píng)價(jià)地基土的承載力評(píng)價(jià)地基土的承載力; ;u 3 3評(píng)價(jià)地基土的變形參數(shù)評(píng)價(jià)地基土的變形參數(shù), ,進(jìn)行沉降估算進(jìn)行沉降估算; ;u 4 4根據(jù)旁壓曲線根據(jù)旁壓曲線, ,可推求地基土的原位水平應(yīng)力、靜可推求地基土的原位水平應(yīng)力、靜止側(cè)壓力系數(shù)和不排水抗剪強(qiáng)度等參數(shù)。止側(cè)壓力系數(shù)和不排水抗剪強(qiáng)度等參數(shù)。 一、概述一、概述2021/3/262021/3/261111二、試驗(yàn)的基本原理二、試驗(yàn)的基本原理u 一、原理表述一、原理表述u 二、理論解釋二、理論解釋

10、2021/3/262021/3/261212 儀器工作時(shí)儀器工作時(shí),由加壓裝置通過(guò)高壓導(dǎo)管將壓力傳至旁壓由加壓裝置通過(guò)高壓導(dǎo)管將壓力傳至旁壓器器,使使旁壓器彈性膜膨脹旁壓器彈性膜膨脹導(dǎo)致地基孔壁受壓而產(chǎn)生相應(yīng)的導(dǎo)致地基孔壁受壓而產(chǎn)生相應(yīng)的側(cè)側(cè)向變形向變形。其變形量可由量測(cè)裝置測(cè)定。其變形量可由量測(cè)裝置測(cè)定,壓力壓力p由由壓力傳感器壓力傳感器測(cè)測(cè)得。根據(jù)所測(cè)結(jié)果得。根據(jù)所測(cè)結(jié)果,得到得到壓力壓力p和體積變化量和體積變化量V之間的關(guān)系之間的關(guān)系,即即旁壓曲線旁壓曲線。從而得到地基土層的。從而得到地基土層的臨塑壓力、極限壓力、旁壓臨塑壓力、極限壓力、旁壓模量模量等有關(guān)土力學(xué)指標(biāo)。等有關(guān)土力學(xué)指標(biāo)。

11、( (一一) )試驗(yàn)基本原理表述試驗(yàn)基本原理表述 二、試驗(yàn)的基本原理二、試驗(yàn)的基本原理2021/3/262021/3/261313 旁壓試驗(yàn)可理想化為旁壓試驗(yàn)可理想化為圓柱孔穴擴(kuò)張課題圓柱孔穴擴(kuò)張課題,為軸對(duì)稱平面為軸對(duì)稱平面應(yīng)變問(wèn)題。典型的旁壓曲線應(yīng)變問(wèn)題。典型的旁壓曲線(壓力壓力p體積變化量體積變化量V曲線或壓曲線或壓力力p用測(cè)管水位下降值用測(cè)管水位下降值S)見(jiàn)圖見(jiàn)圖,可分為三段可分為三段: （二）理論解釋?zhuān)ǘ├碚摻忉?典型的旁壓曲線典型的旁壓曲線二、試驗(yàn)的基本原理二、試驗(yàn)的基本原理2021/3/262021/3/261414u I段段(曲線曲線AB):初步階段初步階段,反映孔壁擾動(dòng)土的

12、壓縮與恢復(fù)反映孔壁擾動(dòng)土的壓縮與恢復(fù);u II段段(直線直線BC):似彈性階段似彈性階段,壓力與體積變化量大致成直線壓力與體積變化量大致成直線關(guān)系關(guān)系,u III段段(曲線曲線CD):塑性階段塑性階段,隨著壓力的增大隨著壓力的增大,體積變化量逐體積變化量逐漸增加到破壞。漸增加到破壞。 III段的界限壓力相當(dāng)于段的界限壓力相當(dāng)于初始水平壓力初始水平壓力p0,II一一III段的界段的界限壓力相當(dāng)于限壓力相當(dāng)于臨塑壓力臨塑壓力pf,III段末尾漸近線的壓力為段末尾漸近線的壓力為極限壓極限壓力力pL。（二）理論解釋?zhuān)ǘ├碚摻忉?二、試驗(yàn)的基本原理二、試驗(yàn)的基本原理2021/3/262021/3/26

13、1515 依據(jù)旁壓曲線似彈性階段依據(jù)旁壓曲線似彈性階段(BC段段)的的斜率斜率,由圓柱擴(kuò)張由圓柱擴(kuò)張軸對(duì)稱軸對(duì)稱平面應(yīng)變的彈性理論解平面應(yīng)變的彈性理論解,可得旁壓模量可得旁壓模量EM和旁壓剪和旁壓剪切模量切模量GM。 土的泊松比土的泊松比; Vc旁壓器的固有體積旁壓器的固有體積; V0與初始?jí)毫εc初始?jí)毫0對(duì)應(yīng)的體積對(duì)應(yīng)的體積; Vf與臨塑壓力與臨塑壓力Pf對(duì)應(yīng)的體積對(duì)應(yīng)的體積; 旁壓曲線直線段的斜率。旁壓曲線直線段的斜率。 VpVVVEfcM)(2120VpVVVGfcM)(20Vp2021/3/262021/3/261616三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備u 一、預(yù)鉆式旁壓儀一、預(yù)鉆

14、式旁壓儀二、自鉆式旁壓儀二、自鉆式旁壓儀 2021/3/262021/3/261717三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備旁壓試驗(yàn)所需的儀器設(shè)備主要由旁壓試驗(yàn)所需的儀器設(shè)備主要由旁壓器、變形測(cè)量系統(tǒng)旁壓器、變形測(cè)量系統(tǒng)和和加壓穩(wěn)壓裝置加壓穩(wěn)壓裝置等部分組成。等部分組成。 2021/3/262021/3/261818（一）預(yù)鉆式旁壓儀（一）預(yù)鉆式旁壓儀 國(guó)內(nèi)使用的預(yù)鉆式旁壓儀有國(guó)內(nèi)使用的預(yù)鉆式旁壓儀有PY型型和較新的和較新的PM型型兩種型號(hào)。兩種型號(hào)。兩種型號(hào)的旁壓儀外形結(jié)構(gòu)相似兩種型號(hào)的旁壓儀外形結(jié)構(gòu)相似,技術(shù)指標(biāo)略有差異。其技術(shù)指標(biāo)略有差異。其主要部件有主要部件有:三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備三、試驗(yàn)

15、的儀器設(shè)備p 1旁壓器旁壓器 為圓柱形骨架為圓柱形骨架,外部套有密封的彈性橡皮外部套有密封的彈性橡皮膜。一般分上、中、下三個(gè)腔體中腔為主膜。一般分上、中、下三個(gè)腔體中腔為主臟臟(測(cè)試腔測(cè)試腔,長(zhǎng)長(zhǎng)250mm,初始體積為初始體積為491mm3),上、下腔以金屬管相連通上、下腔以金屬管相連通,為保護(hù)腔（各長(zhǎng)為保護(hù)腔（各長(zhǎng)100mm）,與中腔隔離。與中腔隔離。 2021/3/262021/3/261919 測(cè)試時(shí)測(cè)試時(shí),高壓水從控制裝置經(jīng)管路進(jìn)入主腔高壓水從控制裝置經(jīng)管路進(jìn)入主腔,使橡皮膜使橡皮膜發(fā)生徑向膨脹發(fā)生徑向膨脹,壓迫周?chē)馏w壓迫周?chē)馏w,測(cè)得主腔壓力與體積增量的測(cè)得主腔壓力與體積增量的關(guān)系

16、。與此同時(shí)關(guān)系。與此同時(shí),以同樣壓力水向護(hù)控壓入以同樣壓力水向護(hù)控壓入,這樣這樣,三腔同步三腔同步向四周變形向四周變形,以此保證主腔周?chē)馏w的變形呈平面應(yīng)變狀以此保證主腔周?chē)馏w的變形呈平面應(yīng)變狀態(tài)。如圖所示態(tài)。如圖所示PM1型旁壓器的結(jié)構(gòu)原理圖型旁壓器的結(jié)構(gòu)原理圖,其主要技術(shù)其主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)下表。指標(biāo)見(jiàn)下表。（一）預(yù)鉆式旁壓儀（一）預(yù)鉆式旁壓儀 2021/3/262021/3/262020PM1型旁壓器的結(jié)構(gòu)原理圖型旁壓器的結(jié)構(gòu)原理圖2021/3/262021/3/262121p 2變形量測(cè)裝置變形量測(cè)裝置 變形測(cè)量裝置是測(cè)讀和控制進(jìn)入旁壓器的水量變形測(cè)量裝置是測(cè)讀和控制進(jìn)入旁壓器的水量,由

17、不由不銹鋼儲(chǔ)水筒、目測(cè)管、位移和壓力傳感器、顯示記錄儀、銹鋼儲(chǔ)水筒、目測(cè)管、位移和壓力傳感器、顯示記錄儀、精密壓力表、同軸導(dǎo)壓管及閥門(mén)等組成。測(cè)管和輔管都精密壓力表、同軸導(dǎo)壓管及閥門(mén)等組成。測(cè)管和輔管都是有機(jī)玻璃管是有機(jī)玻璃管,最小刻度最小刻度1mm。p 3加壓穩(wěn)壓裝置加壓穩(wěn)壓裝置 加壓穩(wěn)壓裝置為控制旁壓器給土體分級(jí)施加壓力加壓穩(wěn)壓裝置為控制旁壓器給土體分級(jí)施加壓力,并并在試驗(yàn)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)精確穩(wěn)定各級(jí)壓力。由高壓儲(chǔ)在試驗(yàn)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)精確穩(wěn)定各級(jí)壓力。由高壓儲(chǔ)氣瓶（氮?dú)猓?、精密調(diào)壓閥、壓力表及管路等組成。氣瓶（氮?dú)猓?、精密調(diào)壓閥、壓力表及管路等組成。p 4管路管路 主要是兩根注水管及兩根

18、導(dǎo)壓管組成。主要是兩根注水管及兩根導(dǎo)壓管組成。（一）預(yù)鉆式旁壓儀（一）預(yù)鉆式旁壓儀 2021/3/262021/3/262222PM1型旁壓器的結(jié)構(gòu)原理圖型旁壓器的結(jié)構(gòu)原理圖2021/3/262021/3/262323PM1型旁壓器主要技術(shù)指標(biāo)型旁壓器主要技術(shù)指標(biāo) 2021/3/262021/3/262424 ( (二二) )自鉆式旁壓儀自鉆式旁壓儀 自鉆式旁壓儀主要有自鉆式旁壓儀主要有英國(guó)劍橋型英國(guó)劍橋型及及法國(guó)道橋型法國(guó)道橋型。英國(guó)劍橋型英國(guó)劍橋型旁壓儀旁壓儀由由探頭探頭(包括鉆進(jìn)器和旁壓器包括鉆進(jìn)器和旁壓器)、液壓地面升降架系統(tǒng)、鉆、液壓地面升降架系統(tǒng)、鉆進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、壓

19、力控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、泥漿循環(huán)系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等五部分組成。旁壓器為單腔等五部分組成。旁壓器為單腔,其中央為導(dǎo)水管用以疏導(dǎo)地下的泥其中央為導(dǎo)水管用以疏導(dǎo)地下的泥漿。漿。 此外此外,在彈性膜外加一層能擴(kuò)張的金屬保護(hù)套在彈性膜外加一層能擴(kuò)張的金屬保護(hù)套,見(jiàn)下圖。由地見(jiàn)下圖。由地面的動(dòng)力設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿面的動(dòng)力設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿,回轉(zhuǎn)帶動(dòng)鉆進(jìn)器轉(zhuǎn)動(dòng)。在刃腳內(nèi)破碎土體回轉(zhuǎn)帶動(dòng)鉆進(jìn)器轉(zhuǎn)動(dòng)。在刃腳內(nèi)破碎土體,并借循環(huán)水將切碎的土屑輸送到地面并借循環(huán)水將切碎的土屑輸送到地面,旁壓器下放至試驗(yàn)深度。鉆旁壓器下放至試驗(yàn)深度。鉆進(jìn)速度可以按土類(lèi)加以選定進(jìn)速度可以按土類(lèi)加以選定,對(duì)不同土類(lèi)可

20、按下表選擇。對(duì)不同土類(lèi)可按下表選擇。三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備三、試驗(yàn)的儀器設(shè)備2021/3/262021/3/262525劍橋探頭構(gòu)造圖劍橋探頭構(gòu)造圖鉆進(jìn)速度建議值鉆進(jìn)速度建議值2021/3/262021/3/262626四、試驗(yàn)方法及技術(shù)要求四、試驗(yàn)方法及技術(shù)要求 u（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 u（二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正（二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正u（三）鉆孔質(zhì)量（三）鉆孔質(zhì)量 u（四）加荷等級(jí)和變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)（四）加荷等級(jí)和變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn) u（五）試驗(yàn)終止（五）試驗(yàn)終止u（六六）注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 2021/3/262021/3/262727（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 使用

21、前使用前,必須熟悉儀器的基本原理、管路圖和各閥門(mén)必須熟悉儀器的基本原理、管路圖和各閥門(mén)的作用的作用,并按下列步驟做好準(zhǔn)備工作并按下列步驟做好準(zhǔn)備工作:p 1充水充水:向水箱注滿蒸餾水或干凈的冷開(kāi)水向水箱注滿蒸餾水或干凈的冷開(kāi)水,旋緊水箱旋緊水箱蓋。注意蓋。注意,試驗(yàn)用水嚴(yán)禁使用不干凈水試驗(yàn)用水嚴(yán)禁使用不干凈水,以防生成沉積物而以防生成沉積物而影響管道的暢通。影響管道的暢通。p 2連通管路連通管路:用同軸導(dǎo)壓管將儀器主機(jī)和旁壓器細(xì)心用同軸導(dǎo)壓管將儀器主機(jī)和旁壓器細(xì)心連接連接,連接好氣源導(dǎo)管連接好氣源導(dǎo)管,旋緊。旋緊。四、試驗(yàn)方法及技術(shù)要求四、試驗(yàn)方法及技術(shù)要求2021/3/262021/3/26

22、2828p 3注水、排氣注水、排氣:打開(kāi)高壓氣瓶閥門(mén)并調(diào)節(jié)其上減壓器打開(kāi)高壓氣瓶閥門(mén)并調(diào)節(jié)其上減壓器,使使其輸出壓力為其輸出壓力為0.15MPa左右。將旁壓器豎置于地面左右。將旁壓器豎置于地面,各閥門(mén)各閥門(mén)調(diào)到指定位置。調(diào)到指定位置。 旋轉(zhuǎn)調(diào)壓閥手輪旋轉(zhuǎn)調(diào)壓閥手輪,給水箱施加給水箱施加0.15MPa左右的壓力左右的壓力,以以水箱蓋中的皮膜受力鼓起時(shí)為準(zhǔn)水箱蓋中的皮膜受力鼓起時(shí)為準(zhǔn),以加快注水速度。當(dāng)水上以加快注水速度。當(dāng)水上升至升至(或稍高于或稍高于)目測(cè)管的目測(cè)管的“0”位時(shí)位時(shí),關(guān)閉注水加壓閥門(mén)關(guān)閉注水加壓閥門(mén),旋松旋松調(diào)壓閥調(diào)壓閥,打開(kāi)水箱蓋。在此過(guò)程中打開(kāi)水箱蓋。在此過(guò)程中,應(yīng)不斷晃動(dòng)

23、拍打?qū)汗軕?yīng)不斷晃動(dòng)拍打?qū)汗芎团詨浩骱团詨浩?以排出管路中滯留的空氣。以排出管路中滯留的空氣。 （一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 2021/3/262021/3/262929p 4調(diào)零調(diào)零:把旁壓器垂直提高把旁壓器垂直提高,使其測(cè)試腔的中點(diǎn)與目使其測(cè)試腔的中點(diǎn)與目測(cè)管測(cè)管“0”刻度相齊平刻度相齊平,小心地將旁壓器注水閥旋至調(diào)零小心地將旁壓器注水閥旋至調(diào)零位置位置,使目測(cè)管水位逐漸下降至使目測(cè)管水位逐漸下降至“0”位時(shí)位時(shí),隨即關(guān)閉旁壓隨即關(guān)閉旁壓器注水閥器注水閥,將旁壓器放好待用。將旁壓器放好待用。p 5檢查檢查:檢查傳感器和記錄儀的連接等是否處于正常檢查傳感器和記錄儀的連接等是否處

24、于正常工況工況,并設(shè)置好試驗(yàn)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)并設(shè)置好試驗(yàn)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn) 。（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作（一）試驗(yàn)前準(zhǔn)備工作 2021/3/262021/3/263030測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定是保證旁壓試驗(yàn)正常進(jìn)行的前提測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定是保證旁壓試驗(yàn)正常進(jìn)行的前提,標(biāo)定共包標(biāo)定共包括兩項(xiàng)內(nèi)容括兩項(xiàng)內(nèi)容:彈性膜約束力標(biāo)定彈性膜約束力標(biāo)定、儀器綜合變形標(biāo)定儀器綜合變形標(biāo)定。p 什么情況下需要進(jìn)行標(biāo)定什么情況下需要進(jìn)行標(biāo)定?1）旁壓儀首次使用或較長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)）旁壓儀首次使用或較長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí);2）更換彈性膜需進(jìn)行彈性膜約束力標(biāo)定）更換彈性膜需進(jìn)行彈性膜約束力標(biāo)定,為提高壓力精度為提高壓力精度,彈彈 性膜經(jīng)多次試驗(yàn)后性膜經(jīng)多次試驗(yàn)后,應(yīng)

25、進(jìn)行彈性膜復(fù)核校正應(yīng)進(jìn)行彈性膜復(fù)核校正;3）加長(zhǎng)或縮短導(dǎo)管時(shí)）加長(zhǎng)或縮短導(dǎo)管時(shí),需進(jìn)行儀器綜合變形標(biāo)定。需進(jìn)行儀器綜合變形標(biāo)定。（二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正（二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正 2021/3/262021/3/263131測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定是保證旁壓試驗(yàn)正常進(jìn)行的前提測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定是保證旁壓試驗(yàn)正常進(jìn)行的前提,標(biāo)定共包標(biāo)定共包括兩項(xiàng)內(nèi)容括兩項(xiàng)內(nèi)容:彈性膜約束力標(biāo)定彈性膜約束力標(biāo)定、儀器綜合變形標(biāo)定儀器綜合變形標(biāo)定。p 1彈性膜約束力的標(biāo)定彈性膜約束力的標(biāo)定 標(biāo)定的目的是確定標(biāo)定的目的是確定在某一體積增量時(shí)消耗于彈性膜本身的壓在某一體積增量時(shí)消耗于彈性膜本身的壓力值力值。標(biāo)定前。標(biāo)定前,適當(dāng)加壓

26、（適當(dāng)加壓（0.05MPa）之后）之后,當(dāng)目測(cè)水管水位降至當(dāng)目測(cè)水管水位降至36cm時(shí)時(shí),退壓至零（旁壓器中腔的中點(diǎn)與目測(cè)管水位齊平）退壓至零（旁壓器中腔的中點(diǎn)與目測(cè)管水位齊平）,使彈使彈性膜呈不受壓的狀態(tài)性膜呈不受壓的狀態(tài),如此反復(fù)如此反復(fù)5次次,之后開(kāi)始校正。之后開(kāi)始校正。 （二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正（二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正 2021/3/262021/3/263232 校正時(shí)校正時(shí),按試驗(yàn)的壓力增量（按試驗(yàn)的壓力增量（10kPa）逐級(jí)加壓）逐級(jí)加壓,并按試驗(yàn)的并按試驗(yàn)的測(cè)讀時(shí)間（測(cè)讀時(shí)間（1min觀測(cè)）記錄測(cè)管水位下降值觀測(cè)）記錄測(cè)管水位下降值(或體積擴(kuò)張值或體積擴(kuò)張值)。最后繪壓力最

27、后繪壓力P與水位下降值與水位下降值s的的Ps曲線曲線,見(jiàn)下圖。見(jiàn)下圖。 彈性膜約束力校正曲線示意圖彈性膜約束力校正曲線示意圖2021/3/262021/3/263333p 2儀器綜合變形值的標(biāo)定儀器綜合變形值的標(biāo)定 主要是標(biāo)定主要是標(biāo)定量管中的液體在到達(dá)旁壓器主腔以前的體積量管中的液體在到達(dá)旁壓器主腔以前的體積損失值損失值。此。此損失值損失值主要是主要是測(cè)管及管路中充滿受壓液體后所產(chǎn)測(cè)管及管路中充滿受壓液體后所產(chǎn)生的膨脹。生的膨脹。 率定前將旁壓器放存一內(nèi)徑比旁壓器外徑略大的厚壁鋼率定前將旁壓器放存一內(nèi)徑比旁壓器外徑略大的厚壁鋼管（校正筒）內(nèi)管（校正筒）內(nèi),使旁壓器在側(cè)限條件下分級(jí)加壓使旁壓器

28、在側(cè)限條件下分級(jí)加壓,壓力增量一壓力增量一般為般為100 kPa,加壓加壓57級(jí)后終止試驗(yàn)。在各級(jí)壓力下的觀測(cè)級(jí)后終止試驗(yàn)。在各級(jí)壓力下的觀測(cè)時(shí)間與正式試驗(yàn)一樣時(shí)間與正式試驗(yàn)一樣(即即15s、30s、60s、120s),測(cè)量壓力與測(cè)量壓力與擴(kuò)張?bào)w積的關(guān)系擴(kuò)張?bào)w積的關(guān)系,通常為直線關(guān)系。通常為直線關(guān)系。 （二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正（二）測(cè)試設(shè)備的標(biāo)定、校正 2021/3/262021/3/263434取直線的斜率取直線的斜率 為為綜合變形校正系數(shù)綜合變形校正系數(shù)。見(jiàn)下圖。見(jiàn)下圖。 ps儀器綜合變形校正曲線示意圖儀器綜合變形校正曲線示意圖 2021/3/262021/3/263535（三）保證鉆孔

29、質(zhì)量是試驗(yàn)的關(guān)鍵（三）保證鉆孔質(zhì)量是試驗(yàn)的關(guān)鍵p 1預(yù)鉆式旁壓儀預(yù)鉆式旁壓儀 針對(duì)不同性質(zhì)的土層及深度針對(duì)不同性質(zhì)的土層及深度,可選用與其相應(yīng)的提土器或可選用與其相應(yīng)的提土器或與其相適應(yīng)的鉆機(jī)鉆頭。例如與其相適應(yīng)的鉆機(jī)鉆頭。例如,對(duì)于軟塑流塑狀態(tài)的土層對(duì)于軟塑流塑狀態(tài)的土層,宜宜選用提土器選用提土器;對(duì)于堅(jiān)硬可塑狀態(tài)的土層對(duì)于堅(jiān)硬可塑狀態(tài)的土層,可采用勺型鉆可采用勺型鉆;對(duì)于鉆對(duì)于鉆孔孔壁穩(wěn)定性差的土層孔孔壁穩(wěn)定性差的土層,宜采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)。宜采用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)。 對(duì)預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)對(duì)預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn),要求盡量減少孔壁土的擾動(dòng)要求盡量減少孔壁土的擾動(dòng),使鉆孔截使鉆孔截面為完整的圓形面為完整的圓形,

30、其孔徑應(yīng)略大于旁壓器外徑其孔徑應(yīng)略大于旁壓器外徑,一般大一般大23mm。對(duì)孔壁穩(wěn)定性差的土層對(duì)孔壁穩(wěn)定性差的土層,宜采用泥漿護(hù)壁。成孔后應(yīng)盡快進(jìn)行宜采用泥漿護(hù)壁。成孔后應(yīng)盡快進(jìn)行試驗(yàn)以免縮孔試驗(yàn)以免縮孔,間隔時(shí)間一般不宜超過(guò)間隔時(shí)間一般不宜超過(guò)15min。 2021/3/262021/3/263636 旁壓試驗(yàn)的可靠性關(guān)鍵在于成孔質(zhì)量的好壞旁壓試驗(yàn)的可靠性關(guān)鍵在于成孔質(zhì)量的好壞,鉆孔直徑應(yīng)鉆孔直徑應(yīng)與旁壓器的直徑相適應(yīng)與旁壓器的直徑相適應(yīng),孔徑太小孔徑太小,放入旁壓器會(huì)發(fā)生困難放入旁壓器會(huì)發(fā)生困難,或因或因放入而擾動(dòng)土體放入而擾動(dòng)土體;孔徑太大孔徑太大,很大一部分能量消耗在孔穴上很大一部分能量

31、消耗在孔穴上,無(wú)法無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)進(jìn)行試驗(yàn),下圖反映了成孔質(zhì)量對(duì)旁壓曲線的影響。下圖反映了成孔質(zhì)量對(duì)旁壓曲線的影響。 預(yù)鉆成孔的孔壁要求垂直、光滑預(yù)鉆成孔的孔壁要求垂直、光滑,孔形圓整孔形圓整,并盡量減少對(duì)并盡量減少對(duì)孔壁土體的擾動(dòng)孔壁土體的擾動(dòng),并保持孔壁土層的天然含水量。并保持孔壁土層的天然含水量。p 1預(yù)鉆式旁壓儀預(yù)鉆式旁壓儀2021/3/262021/3/263737a線線正常的旁壓曲線正常的旁壓曲線;b線線反映孔壁嚴(yán)重?cái)_動(dòng)反映孔壁嚴(yán)重?cái)_動(dòng),因旁因旁壓器體積容量不夠而迫使試驗(yàn)終壓器體積容量不夠而迫使試驗(yàn)終止止;c線線反映孔徑太大反映孔徑太大,旁壓器的旁壓器的膨脹量有相當(dāng)一部分消耗在空穴膨脹

32、量有相當(dāng)一部分消耗在空穴體積上體積上,試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行;d線線鉆孔直徑太小鉆孔直徑太小,或有縮孔或有縮孔現(xiàn)象現(xiàn)象,試驗(yàn)前孔壁已受到擠壓試驗(yàn)前孔壁已受到擠壓,故故曲線沒(méi)有前段。曲線沒(méi)有前段。 p 1預(yù)鉆式旁壓儀預(yù)鉆式旁壓儀2021/3/262021/3/263838p2自鉆式旁壓儀自鉆式旁壓儀 對(duì)自鉆旁壓試驗(yàn)對(duì)自鉆旁壓試驗(yàn),鉆頭離刃口的距離、鉆頭的轉(zhuǎn)速、鉆頭離刃口的距離、鉆頭的轉(zhuǎn)速、鉆進(jìn)進(jìn)尺速度鉆進(jìn)進(jìn)尺速度,泥漿壓力和流量應(yīng)做合理的選擇泥漿壓力和流量應(yīng)做合理的選擇,才能達(dá)到才能達(dá)到最佳的效果。在粘性土中最佳的效果。在粘性土中,自鉆式旁壓儀自鉆就位后自鉆式旁壓儀自鉆就位后,會(huì)有會(huì)有一定的超

33、孔隙壓力出現(xiàn)一定的超孔隙壓力出現(xiàn),應(yīng)靜待消散應(yīng)靜待消散(12h),然后才能開(kāi)然后才能開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)。始進(jìn)行試驗(yàn)。（三）保證鉆孔質(zhì)量是試驗(yàn)的關(guān)鍵（三）保證鉆孔質(zhì)量是試驗(yàn)的關(guān)鍵2021/3/262021/3/263939（四）加荷等級(jí)和變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)（四）加荷等級(jí)和變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn) 加荷等級(jí)加荷等級(jí)一般為預(yù)計(jì)臨塑壓力的一般為預(yù)計(jì)臨塑壓力的15l7。各級(jí)壓。各級(jí)壓力增量可相等力增量可相等,也可不等也可不等;如不易預(yù)估如不易預(yù)估,根據(jù)我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)PY型預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)規(guī)程型預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)規(guī)程（JGJ6990）。）。壓力增量建議值表壓力增量建議值表 2021/3/262021/3/264040 變

34、形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),即指每級(jí)壓力下測(cè)體積變化的觀測(cè)即指每級(jí)壓力下測(cè)體積變化的觀測(cè)時(shí)間。各級(jí)壓力下的觀測(cè)時(shí)間時(shí)間。各級(jí)壓力下的觀測(cè)時(shí)間,可根據(jù)土的特征等具體情可根據(jù)土的特征等具體情況況,采用采用1min或或2min,按下列時(shí)間順序測(cè)記測(cè)量管的水位按下列時(shí)間順序測(cè)記測(cè)量管的水位下降值下降值s。 (1)觀測(cè)時(shí)間為觀測(cè)時(shí)間為1min時(shí)時(shí):15s、30 s、60s; (2)觀測(cè)時(shí)間為觀測(cè)時(shí)間為2min時(shí)時(shí):15s、30 s、60 s、120 s。 2021/3/262021/3/264141（五）試驗(yàn)終止（五）試驗(yàn)終止 當(dāng)測(cè)管水位下降接近當(dāng)測(cè)管水位下降接近40cm或水位急劇下降無(wú)法穩(wěn)定或水位急劇下降

35、無(wú)法穩(wěn)定時(shí)時(shí),應(yīng)立即終止試驗(yàn)應(yīng)立即終止試驗(yàn),以防彈性膜脹破。以防彈性膜脹破?？筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,采采用下列方法之一終止試驗(yàn)用下列方法之一終止試驗(yàn):p (1)尚需進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)尚需進(jìn)行試驗(yàn)時(shí): 當(dāng)試驗(yàn)深度小于當(dāng)試驗(yàn)深度小于2m,可迅速將調(diào)壓閥按逆時(shí)針?lè)较蛐磷钏煽裳杆賹⒄{(diào)壓閥按逆時(shí)針?lè)较蛐磷钏晌恢梦恢?使所加壓力為零。利用彈性膜的回彈使所加壓力為零。利用彈性膜的回彈,迫使旁壓器內(nèi)的水回迫使旁壓器內(nèi)的水回至測(cè)管。當(dāng)水位接近至測(cè)管。當(dāng)水位接近“0”位時(shí)位時(shí),關(guān)閉調(diào)壓閥關(guān)閉調(diào)壓閥,取出旁壓器。取出旁壓器。2021/3/262021/3/264242 當(dāng)試驗(yàn)深度大于當(dāng)試驗(yàn)深度大于2m時(shí)時(shí),打開(kāi)水

36、箱蓋打開(kāi)水箱蓋,利用系統(tǒng)內(nèi)的壓力利用系統(tǒng)內(nèi)的壓力,使使旁壓器里的水回至水箱備用。旋松調(diào)壓閥旁壓器里的水回至水箱備用。旋松調(diào)壓閥,使系統(tǒng)壓力為零使系統(tǒng)壓力為零,取出旁壓器。取出旁壓器。p (2)試驗(yàn)全部結(jié)束試驗(yàn)全部結(jié)束: 利用試驗(yàn)中當(dāng)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的壓力將水排凈后旋松調(diào)壓閥。利用試驗(yàn)中當(dāng)時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的壓力將水排凈后旋松調(diào)壓閥。導(dǎo)壓管快速接頭取下后導(dǎo)壓管快速接頭取下后,應(yīng)罩上保護(hù)套應(yīng)罩上保護(hù)套,嚴(yán)防泥沙等雜物帶入嚴(yán)防泥沙等雜物帶入儀器管道。儀器管道。（五）試驗(yàn)終止（五）試驗(yàn)終止2021/3/262021/3/264343（六）注意事項(xiàng)（六）注意事項(xiàng): :p 1一次試驗(yàn)必須在同一土層一次試驗(yàn)必須在同一土層,否

37、則否則,不但試驗(yàn)資料難以應(yīng)不但試驗(yàn)資料難以應(yīng)用用,而當(dāng)上、下兩種土層差異過(guò)大時(shí)而當(dāng)上、下兩種土層差異過(guò)大時(shí),會(huì)造成試驗(yàn)中旁壓器彈會(huì)造成試驗(yàn)中旁壓器彈性膜的破裂性膜的破裂,導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。導(dǎo)致試驗(yàn)失敗。p 2鉆孔中取過(guò)土樣或進(jìn)行過(guò)標(biāo)貫試驗(yàn)的孔段鉆孔中取過(guò)土樣或進(jìn)行過(guò)標(biāo)貫試驗(yàn)的孔段,由于土體由于土體已經(jīng)受到已經(jīng)受到不同程度的擾動(dòng)不同程度的擾動(dòng),不宜進(jìn)行旁壓試驗(yàn)。不宜進(jìn)行旁壓試驗(yàn)。p 3試驗(yàn)點(diǎn)的垂直間距應(yīng)根據(jù)地層條件和工程要求確定試驗(yàn)點(diǎn)的垂直間距應(yīng)根據(jù)地層條件和工程要求確定,但不宜小于但不宜小于1m;試驗(yàn)孔與已鉆孔的水平距離也應(yīng)不小于試驗(yàn)孔與已鉆孔的水平距離也應(yīng)不小于1m。2021/3/262021/

38、3/264444p4在試驗(yàn)過(guò)程中在試驗(yàn)過(guò)程中,如由于鉆孔直徑過(guò)大或被測(cè)巖土體如由于鉆孔直徑過(guò)大或被測(cè)巖土體的彈性區(qū)較大時(shí)的彈性區(qū)較大時(shí),可能水量不夠可能水量不夠,即巖土體仍處在彈性區(qū)即巖土體仍處在彈性區(qū)域內(nèi)域內(nèi),而施加壓力尚未達(dá)到儀器最大壓力值而施加壓力尚未達(dá)到儀器最大壓力值,且位移量已且位移量已達(dá)到達(dá)到320mm以上。此時(shí)以上。此時(shí),如要繼續(xù)試驗(yàn)如要繼續(xù)試驗(yàn),則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)水。則應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)水。p5試驗(yàn)完畢試驗(yàn)完畢,若準(zhǔn)備較長(zhǎng)時(shí)間不使用儀器若準(zhǔn)備較長(zhǎng)時(shí)間不使用儀器,須將儀器內(nèi)須將儀器內(nèi)部所有水排盡部所有水排盡,并擦凈外表并擦凈外表,放在陰涼、干燥處。放在陰涼、干燥處。（六）注意事項(xiàng)（六）注意事項(xiàng):

39、:2021/3/262021/3/264545五、試驗(yàn)資料整理及影響因素分析五、試驗(yàn)資料整理及影響因素分析 u（一）試驗(yàn)結(jié)果校正（一）試驗(yàn)結(jié)果校正u（二）旁壓曲線的繪制（二）旁壓曲線的繪制u（三）特征壓力值的確定（三）特征壓力值的確定u（四）影響因素分析（四）影響因素分析 2021/3/262021/3/264646（一）壓力與測(cè)管水位下降的校正（一）壓力與測(cè)管水位下降的校正 繪制繪制ps曲線前曲線前,要對(duì)原始資料進(jìn)行整理要對(duì)原始資料進(jìn)行整理,主要是對(duì)各主要是對(duì)各級(jí)壓力和相應(yīng)的測(cè)管水位下降值進(jìn)行校正。級(jí)壓力和相應(yīng)的測(cè)管水位下降值進(jìn)行校正。校正公式如下校正公式如下:1壓力校正公式壓力校正公式:p

40、校正后的壓力校正后的壓力,kPa;pm壓力表讀數(shù)壓力表讀數(shù),kPa;pw靜水壓力靜水壓力,kPa;pi彈性膜約束力彈性膜約束力,可查彈性膜約束力校正曲線可查彈性膜約束力校正曲線, kPa; iwmpppp 2021/3/262021/3/264747 對(duì)式中對(duì)式中pw的計(jì)算應(yīng)考慮無(wú)地下水和有地下水兩種條件的計(jì)算應(yīng)考慮無(wú)地下水和有地下水兩種條件,見(jiàn)靜水壓力計(jì)算示意圖。見(jiàn)靜水壓力計(jì)算示意圖。（1）無(wú)地下水時(shí)）無(wú)地下水時(shí), pw(h0z)w（2）有地下水時(shí)）有地下水時(shí), pw(h0hw)wh0測(cè)管水面離孔口的高度測(cè)管水面離孔口的高度; z地面至旁壓器中腔中點(diǎn)的距離地面至旁壓器中腔中點(diǎn)的距離;hw地下

41、水位離孔口的距離地下水位離孔口的距離; w水的密度水的密度,gcm3。 靜水壓力計(jì)算示意圖靜水壓力計(jì)算示意圖 （一）壓力與測(cè)管水位下降的校正（一）壓力與測(cè)管水位下降的校正2021/3/262021/3/2648482 2測(cè)管水位下降值（或體積）校正公式如下測(cè)管水位下降值（或體積）校正公式如下: :SSm(pm十十pw)VVm(pm十十pw)S、V校正后的測(cè)管水位下降值（體積）校正后的測(cè)管水位下降值（體積）;Sm 、Vm實(shí)測(cè)測(cè)管水位下降值（體積）實(shí)測(cè)測(cè)管水位下降值（體積）;儀器綜合變形校正系數(shù)儀器綜合變形校正系數(shù),由綜合校正曲線查得由綜合校正曲線查得,cm/kPa;其他符號(hào)同前。其他符號(hào)同前。

42、（一）壓力與測(cè)管水位下降的校正（一）壓力與測(cè)管水位下降的校正2021/3/262021/3/264949（二）旁壓曲線的繪制（二）旁壓曲線的繪制p 1旁壓曲線參數(shù)旁壓曲線參數(shù) 繪制修正后的壓力繪制修正后的壓力p和測(cè)管水位下降值和測(cè)管水位下降值S曲線。國(guó)外常曲線。國(guó)外常用用PV曲線代替曲線代替P一一S曲線曲線,V為測(cè)管內(nèi)水的體積變化量。由為測(cè)管內(nèi)水的體積變化量。由P一一S曲線經(jīng)換算后繪曲線經(jīng)換算后繪PV曲線。曲線。換算公式為換算公式為:VAS V換算后的體積變形量換算后的體積變形量,cm3; A測(cè)管內(nèi)截面積測(cè)管內(nèi)截面積,cm; S測(cè)管水位下降值測(cè)管水位下降值,cm。2021/3/262021/3

43、/265050p 2旁壓曲線繪制步驟旁壓曲線繪制步驟(1)定坐標(biāo)定坐標(biāo):在直角坐標(biāo)系中在直角坐標(biāo)系中,以以V或或S(cm)為縱坐標(biāo)為縱坐標(biāo),p為橫坐為橫坐標(biāo)標(biāo),比例可以根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的大小自行選定。比例可以根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的大小自行選定。(2)根據(jù)校正后各級(jí)壓力根據(jù)校正后各級(jí)壓力p和對(duì)應(yīng)的測(cè)管水位下降值和對(duì)應(yīng)的測(cè)管水位下降值S,分別分別將其確定在選定的坐標(biāo)上將其確定在選定的坐標(biāo)上,然后先連直線段并兩端延長(zhǎng)然后先連直線段并兩端延長(zhǎng),與縱與縱軸相交的截距即為軸相交的截距即為S0;再用曲線板連曲線部分再用曲線板連曲線部分,定出曲線與定出曲線與直線段的切點(diǎn)直線段的切點(diǎn),此點(diǎn)為直線段的終點(diǎn)。此點(diǎn)為直線段的終點(diǎn)

44、。 由此可繪制預(yù)鉆式旁壓曲線由此可繪制預(yù)鉆式旁壓曲線P一一V曲線曲線,見(jiàn)下圖。見(jiàn)下圖。2021/3/262021/3/265151pV旁壓曲線旁壓曲線 圖中蠕變曲線為圖中蠕變曲線為pV6030,其中其中V6030為該壓為該壓力下經(jīng)力下經(jīng)60s與與30s的體積差。的體積差。2021/3/262021/3/265252p 3曲線分析曲線分析PV曲線可分為三段曲線可分為三段:段段首曲線段為初步階段首曲線段為初步階段;段段似彈性階段似彈性階段,壓力與體積變化量大致成直線關(guān)壓力與體積變化量大致成直線關(guān)系系;段段尾曲線段處于塑性階段尾曲線段處于塑性階段,隨壓力的增大隨壓力的增大,體積變體積變化量迅速增加。

45、化量迅速增加。 （二）旁壓曲線的繪制（二）旁壓曲線的繪制2021/3/262021/3/265353（三）特征壓力值的確定（三）特征壓力值的確定1原位水平土壓力（初始?jí)毫Γ┰凰酵翂毫Γǔ跏級(jí)毫Γ﹑0 原位水平土壓力原位水平土壓力p0值值:直線段延長(zhǎng)與縱軸相交于直線段延長(zhǎng)與縱軸相交于V0（或（或S0）,與與V0（或（或S0）對(duì)應(yīng)的壓力為）對(duì)應(yīng)的壓力為p0。2臨塑壓力臨塑壓力pf 兩種方法確定兩種方法確定:（1）直線段的終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力為）直線段的終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力為pf。（2）按各級(jí)壓力下）按各級(jí)壓力下3060s的體積增量的體積增量S6030或或30120s的的體積增量體積增量S12030與壓

46、力與壓力p的關(guān)系曲線輔助分析確定的關(guān)系曲線輔助分析確定,如圖所示。如圖所示。2021/3/262021/3/265454pS旁壓曲線旁壓曲線 2021/3/262021/3/2655553極限壓力極限壓力pl（1）手工外推法）手工外推法 憑眼力將曲線用曲線板加以延伸且與實(shí)測(cè)曲線光滑憑眼力將曲線用曲線板加以延伸且與實(shí)測(cè)曲線光滑自然地連接自然地連接,取取S2S0Sf所對(duì)應(yīng)的壓力為極限壓力所對(duì)應(yīng)的壓力為極限壓力pl。 （2）倒數(shù)曲線法）倒數(shù)曲線法 把臨塑壓力把臨塑壓力pf以后曲線部分各點(diǎn)的水位下降值以后曲線部分各點(diǎn)的水位下降值S取倒取倒數(shù)數(shù)1S與與S所對(duì)應(yīng)的壓力所對(duì)應(yīng)的壓力p作作p(1S)關(guān)系曲線關(guān)

47、系曲線,此曲線此曲線為一近似直線。在直線上取為一近似直線。在直線上取1(2S0Sf)所對(duì)應(yīng)的壓力為所對(duì)應(yīng)的壓力為極限壓力極限壓力pl。 （三）特征壓力值的確定（三）特征壓力值的確定2021/3/262021/3/265656（四）影響成果和精度的主要因素（四）影響成果和精度的主要因素 1. 成孔質(zhì)量成孔質(zhì)量 對(duì)對(duì)預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn),成孔質(zhì)量是試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵成孔質(zhì)量是試驗(yàn)成敗的關(guān)鍵,除要除要求鉆孔垂直、橫截面呈圓形外求鉆孔垂直、橫截面呈圓形外,還要還要:鉆孔大小必須與旁壓器直徑相匹配鉆孔大小必須與旁壓器直徑相匹配;孔壁土體要盡量少受擾動(dòng)。孔壁土體要盡量少受擾動(dòng)。 對(duì)對(duì)自鉆式旁壓試驗(yàn)自鉆

48、式旁壓試驗(yàn)而言而言,鉆頭與切消器刃腳底邊的相鉆頭與切消器刃腳底邊的相對(duì)位置對(duì)孔壁土層的擾動(dòng)與否有密切關(guān)系對(duì)位置對(duì)孔壁土層的擾動(dòng)與否有密切關(guān)系;應(yīng)根據(jù)地層情況應(yīng)根據(jù)地層情況加以調(diào)整加以調(diào)整,土層愈軟二者距離愈大土層愈軟二者距離愈大,對(duì)硬塑土層和密實(shí)砂對(duì)硬塑土層和密實(shí)砂,則則兩者調(diào)至齊平兩者調(diào)至齊平,甚至鉆頭超前。甚至鉆頭超前。 2021/3/262021/3/2657572. 加壓方式加壓方式 對(duì)預(yù)鉆式對(duì)預(yù)鉆式,加壓等級(jí)選擇不當(dāng)會(huì)影響試驗(yàn)參數(shù)的確加壓等級(jí)選擇不當(dāng)會(huì)影響試驗(yàn)參數(shù)的確定定,如過(guò)密則試驗(yàn)歷時(shí)過(guò)長(zhǎng)如過(guò)密則試驗(yàn)歷時(shí)過(guò)長(zhǎng),過(guò)稀則不易獲得過(guò)稀則不易獲得p0及及pf值。值。 加荷速率加荷速率(或

49、相對(duì)穩(wěn)定時(shí)間或相對(duì)穩(wěn)定時(shí)間)反映了排水條件反映了排水條件,采用采用1、2、3min的加荷速率的加荷速率,稱快速法稱快速法;5、10min為慢速法。不為慢速法。不同的加荷速率對(duì)極限壓力值影響較大同的加荷速率對(duì)極限壓力值影響較大,一般用快速法。一般用快速法。 （四）影響成果和精度的主要因素（四）影響成果和精度的主要因素 2021/3/262021/3/2658583孔壁土層擾動(dòng)的影響孔壁土層擾動(dòng)的影響 孔壁土層擾動(dòng)對(duì)自鉆式旁壓試驗(yàn)成果有很大影響孔壁土層擾動(dòng)對(duì)自鉆式旁壓試驗(yàn)成果有很大影響,其影響程度其影響程度可通過(guò)比較自鉆式與預(yù)鉆式旁壓曲線的特征值加以了解。法國(guó)曾可通過(guò)比較自鉆式與預(yù)鉆式旁壓曲線的特

50、征值加以了解。法國(guó)曾在同一地點(diǎn)、同一深度做二類(lèi)試驗(yàn)在同一地點(diǎn)、同一深度做二類(lèi)試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)下圖。由圖看出結(jié)果見(jiàn)下圖。由圖看出:u(1) 自鉆式自鉆式(SBPMT)p0（55kPa）小于預(yù)鉆式）小于預(yù)鉆式(PMT)的的p0(73kPa);u(2) 兩者的兩者的pf值很接近值很接近,但其應(yīng)變差別很大但其應(yīng)變差別很大,故兩者的旁壓模量大故兩者的旁壓模量大不相同不相同,自鉆式的模量明顯大于預(yù)鉆式的自鉆式的模量明顯大于預(yù)鉆式的(對(duì)粘土約大對(duì)粘土約大2.6倍倍)。u(3) 兩者的兩者的pl很接近。很接近。（四）影響成果和精度的主要因素（四）影響成果和精度的主要因素 2021/3/262021/3/26595

51、9自鉆式與預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)比較自鉆式與預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)比較 2021/3/262021/3/266060六、試驗(yàn)成果分析及工程應(yīng)用六、試驗(yàn)成果分析及工程應(yīng)用u（一）試驗(yàn)成果分析（一）試驗(yàn)成果分析u（二）試驗(yàn)成果的工程應(yīng)用（二）試驗(yàn)成果的工程應(yīng)用 2021/3/262021/3/266161（一）試驗(yàn)成果分析（一）試驗(yàn)成果分析 1土的強(qiáng)度參數(shù)分析土的強(qiáng)度參數(shù)分析（1）粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度）粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度n 1）當(dāng)孔壁壓力達(dá)到土體臨塑壓力）當(dāng)孔壁壓力達(dá)到土體臨塑壓力pf時(shí)時(shí),孔壁土體開(kāi)始孔壁土體開(kāi)始進(jìn)入塑性狀態(tài)進(jìn)入塑性狀態(tài),此時(shí)不排水抗剪強(qiáng)度參數(shù)此時(shí)不排水抗剪強(qiáng)度參數(shù)cu由下式獲得由下式獲得

52、: cupfp0 2021/3/262021/3/266262n 2）當(dāng)孔壁壓力達(dá)到土體極限壓力）當(dāng)孔壁壓力達(dá)到土體極限壓力pl時(shí)時(shí),旁壓腔周?chē)僚詨呵恢車(chē)馏w已形成一個(gè)塑性區(qū)體已形成一個(gè)塑性區(qū),塑性區(qū)外圍為彈性區(qū)塑性區(qū)外圍為彈性區(qū),cu由下式確由下式確定定:p*土的靜極限壓力土的靜極限壓力,p*plp0;G剪切模量。剪切模量。)cG(p*cuuln1 （1）粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度）粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度2021/3/262021/3/266363n 3）當(dāng)孔壁壓力界于臨塑壓力和極限壓力之間時(shí)）當(dāng)孔壁壓力界于臨塑壓力和極限壓力之間時(shí),由下由下式確定式確定:式中式中,VVV0)ln(VVcppu

53、l （1）粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度）粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度2021/3/262021/3/266464（2）砂土的有效內(nèi)摩擦角）砂土的有效內(nèi)摩擦角 在砂土中進(jìn)行旁壓試驗(yàn)屬于排水條件在砂土中進(jìn)行旁壓試驗(yàn)屬于排水條件,由于砂土的變由于砂土的變形涉及到剪脹與剪縮問(wèn)題形涉及到剪脹與剪縮問(wèn)題,目前還沒(méi)有方法能夠比較精確的目前還沒(méi)有方法能夠比較精確的評(píng)價(jià)砂土的有效內(nèi)摩擦角評(píng)價(jià)砂土的有效內(nèi)摩擦角,沿用沿用Menard（1970）提出的經(jīng)）提出的經(jīng)驗(yàn)公式驗(yàn)公式:24)25077ln(. 5 p* 2021/3/262021/3/2665652土的變形參數(shù)分析土的變形參數(shù)分析（1）旁壓模量）旁壓模量Em可按原理式

54、計(jì)算旁壓模量和旁壓剪切模量?；虿捎孟率娇砂丛硎接?jì)算旁壓模量和旁壓剪切模量。或采用下式: )(EGmm 12VpVVVEfcM)(2120 或或VpVVVGfcM)(20 2021/3/262021/3/266666（2）壓縮模量）壓縮模量Es,變形模量變形模量E0 由地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定由地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定:如鐵路工程地基土旁壓試驗(yàn)與荷載如鐵路工程地基土旁壓試驗(yàn)與荷載試驗(yàn)對(duì)比試驗(yàn)對(duì)比,得出以下估算地基土變形模量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。得出以下估算地基土變形模量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。變形模量變形模量: 黃土黃土:E03.723+0.00532Gm 一般粘性土一般粘性土:E01.836+0.00286Gm 硬粘土硬粘土:E01.026+0.00480Gm2土的變形參