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文檔簡介

任務4.2地基承載力檢驗第一節(jié)概述第二節(jié)荷載試驗的原理與儀器設備第三節(jié)試驗技術要求和操作步驟第四節(jié)試驗資料整理與應用第五節(jié)其它類型的載荷試驗巖土工程測試技術第一節(jié)

概述載荷試驗(PlateloadTest,簡稱PLT)是在現(xiàn)場用一個剛性承壓板逐級加荷,測定地基土、單樁或復合地基的壓力與變形特性的現(xiàn)場試驗。巖土工程測試技術巖土工程測試技術載荷試驗按承壓板的形狀有平板與螺旋板之分;按用途可分一般載荷和樁載荷;按承壓板的設置深度及特點分為淺層和深層平板載荷試驗。本章主要介紹淺層平板靜力載荷測試。巖土工程測試技術載荷試驗的應用:確定地基土的比例界限壓力、極限壓力;確定地基土的變形模量;估算地基土的不排水抗剪強度;確定地基土的基床反力系數(shù);估算地基土的固結系數(shù)。適用范圍:各種地基土,特別是各種填土和含碎石的土。優(yōu)點:對地基土不產(chǎn)生擾動,結果最可靠、最具有代表性,可直接用于工程設計。是確定承載力的最主要方法。缺點:價格昂貴、費時。巖土工程測試技術第二節(jié)載荷試驗的原理、儀器設備巖土工程測試技術一、載荷試驗原理0P/kPaS/mmP—S曲線P0Pu1、直線變性階段P≤P02、剪切變形階段P0<P<Pu3、破壞階段Pu≤P巖土工程測試技術1、加荷系統(tǒng)承壓板、加荷裝置2、反力系統(tǒng)重物、地錨3、量測系統(tǒng)支撐柱、基準梁、位移測量元件等。二、試驗儀器設備巖土工程測試技術第三節(jié)試驗技術要求和操作步驟一、試驗技術要求1、試坑的尺寸及要求2、承壓板的尺寸3、位移量測系統(tǒng)的安裝≥承壓板寬度的3倍≤20mm的砂墊層淺層平板載荷試驗≥0.25m2軟土、填土≥0.5m2強夯處理后的地基土>1m2一般粘性土地基:0.5m2碎石類土:碎石直徑的10~20倍巖石類土或均值密實土:0.1m2巖土工程測試技術4、加載方式慢速法:分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法;快速法:有地方經(jīng)驗時,分級加荷沉降非穩(wěn)定法。加荷等級的劃分為10~12級,不應小于8級,最大加載量不應小于地基承載量設計值的2倍。5、沉降觀測慢速法:每加一級荷載間隔5、5、10、10、15、15min測讀一次沉降,以后間隔30min測讀一次,連續(xù)2h,且每小時沉降量不大于0.1mm時可施加下一級荷載。快速法:每加一級荷載間隔15min測讀一次沉降,每級荷載維持2h可施加下一級荷載。河南城建學院巖土工程測試技術6、試驗終止條件承壓板周圍土體出現(xiàn)明顯的側向擠出;本級荷載的沉降量急劇增大,p-s曲線出現(xiàn)陡降段;某級荷載作用下24h沉降速率不能達到穩(wěn)定標準;總沉降量與承壓板直徑之比超過0.06。巖土工程測試技術千分表二、試驗設備的安裝及操作步驟巖土工程測試技術第四節(jié)試驗資料整理與應用1、繪制壓力-沉降量關系曲線P-s曲線的特征:I段直線段II段曲線段III段直線段一、試驗資料整理2、P-s曲線的修正圖解法最小二乘修正法河南城建學院巖土工程測試技術確定地基的承載能力試驗成果的應用確定地基土的變形模量確定地基土的基床反力系數(shù)估算地基土的不排水抗剪強度河南城建學院巖土工程測試技術二、地基的承載力確定(1)拐點法

比例界限P0作為地基承載力的標準值或特征值。(2)極限荷載法

PU<2P0,極限荷載的一半作為地基承載力特征值。(3)相對沉降法對于緩變曲線,s/b為一定值時所對應的荷載為地基承載力特征值。承壓板面積為0.25-0.50m2,s/b=0.01-0.015巖土工程測試技術三、計算變形模量E0

1、對于各向同性地基土,地表有超載(在地表以下一定深度)土的變形模量為:E0=I0I1K(1-u2)b2、對于各向同性地基土,地表無超載

E0=I0K(1-u2)b巖土工程測試技術四、計算地基沉降量(sj)巖土工程測試技術五、地基基床系數(shù)的確定

1、K0=(p2-p1)/(S2-S1)2、K0=E0/H

3、K=E0/[I0I1(1-u2)b]巖土工程測試技術六、估算地基土的不排水抗剪強度

τ

=c+σtanφPu

=c+σ土層側向應力tanφ巖土工程測試技術七、測試精度影響因素1、承壓板的尺寸的影響B(tài)<45cm(5000cm2)時,沉降量隨B的增加而降低;B

45cm(5000cm2)時,沉降量隨B的增加而增加;由于基礎寬度一般均超過30cm,所以B不宜太小。S(mm)045B(cm)巖土工程測試技術一般來說,最好與實際基礎面積相同;但承壓板尺寸太大則需大的壓力,有時難以達到。所以承壓板的面積應適中1000cm2

A

5000cm2。巖土工程測試技術2、承壓板埋深載荷測試的影響深度一般為1.5-2倍承壓板寬度(或直徑);在影響深度范圍內土性應保持一致,否則測試成果就不能反映出土層的真實性質;如果場地土層多,且都是重要的持力層,應分層做載荷試驗;如果土層較薄,達不到2倍承壓板的寬度,就應采用小的承壓板或螺旋板載荷試驗。3、地基土的均勻性巖土工程測試技術第五節(jié)其它類型的載荷試驗一、樁載荷試驗(樁靜載荷試驗)可以確定樁基的承載力巖土工程測試技術二、水平載荷試驗1.單樁水平載荷試驗2.地基土水平載荷試驗任務4.2鉆孔灌注樁檢測鉆孔灌注樁的檢測內容(一)施工前的檢測

(原材料檢驗、配合比檢驗、施工機具檢驗)(二)施工工程檢測(檢測筑島、檢測護筒、泥漿檢驗、混凝土質量檢驗)(三)樁完整性檢測(樁完整性檢驗、承載力檢驗)補充:灌注樁的施工(一)設計分類:

1、摩擦樁:(1)承載原理:主要考慮樁周土體摩擦承載。(2)影響因素:樁周土層土質、設計樁長及樁徑,樁底承載力一般僅考慮10%左右。

2、端承樁:(1)承載原理:主要考慮樁底巖體支撐。(2)影響因素:樁底巖層強度及嵌入深度、樁體自身強度、剛度。鉆孔灌注樁特點:施工噪音和振動小。不需大型設備,施工進度快。適應性強。直徑大,樁長,因而承載力大。水下、地下施工,質量難以保證。鉆孔灌注樁:是采用不同的鉆孔方法,在土中形成一定直徑的井孔到設計底標高后,將預好的鋼筋籠骨架吊入井孔中,然后灌注混凝土而形成的基礎。鉆孔澆筑砼安放鋼筋籠補充:灌注樁的施工成孔工藝:

1、鉆孔+泥漿護壁:(1)正循環(huán):A、原理:鉆孔過程中,鉆桿內泵壓水沖,泥漿外溢排出。B、特點:適合砂土地質,易護壁,但速度慢、沉渣不易清除。(2)反循環(huán):A、原理:鉆孔過程中,鉆桿內泵吸泥漿排出。B、特點:適合粘土地質,速度快,便于清理沉渣,但易塌孔。2、沖抓、沖擊+開挖:特點:適合有巖層樁、短樁、擴孔樁等。補充:灌注樁的施工常見缺陷:

1、水下灌注:

(1)斷樁(全斷面夾泥或夾砂)(2)局部截面夾泥或縮頸(圖2)(3)集中性氣孔(4)分散性泥團及“蜂窩”狀缺陷(圖2)(5)樁底沉渣或泥漿沉渣層過厚(6)樁頭低強區(qū)(7)樁孔深度不夠2、干孔灌注:

(1)因地下水漏入而形成的砼層狀離析,嚴重時成斷樁(2)砼局部嚴重離析(3)因護筒滲漏而形成的局部夾泥或“蜂窩”狀缺陷(4)樁底沉渣(圖3)補充:灌注樁的施工(三)樁完整性檢測樁基礎檢測方法:(一)直觀檢測主要檢驗樁身完整性(二)輻射能檢測主要檢測樁省完整性(三)靜力檢驗主要估算單樁承載力(四)動力檢測具有檢驗樁身完整性和單樁承載力的功能(三)樁完整性檢測-應力波反射法基樁動力檢測:

通過對樁的應力波傳播特性的測定和分析來評價樁的完整性,推算樁的承載力、樁側和樁端巖土阻力及打樁應力的檢測方法;樁身完整性:

反映樁身長度和截面尺寸、樁身材料密實性和連續(xù)性的綜合狀況;樁身缺陷:

指樁身斷裂、裂縫、縮頸、夾泥、離析、蜂窩、松散等現(xiàn)象;低應變反射波法:

在樁頂施加低能量沖擊荷載,實測加速度響應時程曲線,運用一維性波動理論的時域和頻域分析,對被檢樁的完整性進行評價的檢測方法。(三)樁完整性檢測-應力波反射法

二、基本原理反射波法源于應力波理論。基本原理是在樁頂進行豎向激振,彈性波沿著樁身向下傳播,在樁身存在明顯波阻抗界面(如樁底、斷樁或嚴重離析等部位)或樁身截面積變化(如縮徑或擴徑)部位,將產(chǎn)生反射波。一、適用范圍:1、檢測樁身混凝土的完整性,判定樁身缺陷位置及影響程度;2、推定缺陷類型及樁在樁身中的位置;3、可以對樁長進行校核;4、對樁身混凝土強度等級做出估計。三、特點:

便捷、價廉、便于普查檢測儀器與設備

檢測系統(tǒng)包括信號采集及處理儀、傳感器、激振設備和專用附件

(三)樁完整性檢測-應力波反射法(一)信號采集及處理儀應符合下列規(guī)定:

1、數(shù)據(jù)采集裝置的模-數(shù)轉換器不得低于12bit,

2、采樣間隔宜為10-500μs,可調

3、單通道采樣點不少于1024點

4、放大器增益大于60dB,可調,線性度良好,其頻響范圍應滿足5HZ-5KHZ(三)樁完整性檢測-應力波反射法(二)傳感器的性能要求:選用電式加速度傳感器或磁電式速度傳感器,頻響曲線的有效范圍應覆蓋整個測試信號的頻帶范圍(三)根據(jù)樁型和檢測目的,選擇不同材料和質量的力錘,以獲得所需的激振頻率和能量(三)樁完整性檢測-應力波反射法1、檢查設備(激振設備、傳感器等)是否連接完好,處于正常工作狀態(tài);2、樁頭處理:A、破除至新鮮堅硬砼;B、頂面干凈,貼傳感器及擊振點,要求打磨平滑,必要時進行烘干;C、準備2—4個傳感器貼點備用。D、該檢測應在成樁后14天左右進行(三)樁完整性檢測-應力波反射法4、傳感器安裝(1)采用石膏黃油等結合劑,粘貼要牢固,并與樁頂垂直;(2)對于混凝土樁:安裝在距樁中心1/2~2/3半徑處,且距離樁的主筋不宜小于50mm,樁徑小于1000mm時,不少于2個測點,樁徑大于1000mm時,不少于4個測點,(三)樁完整性檢測-應力波反射法3、激振:可備用不同重量和材料的擊錘擊振,用改變初始入射波脈沖寬度或頻率成分方式,采集所需波形。

A、剛度較小的錘頭,入射波脈沖較寬,含低頻成分較多,加上激振能量大,波表減較慢,適合于獲取長樁深度缺陷或樁端反射信號。

B、剛度較大的錘頭,入射波脈沖較窄,高頻成分較多,加上激振能量小,適合于樁身淺部缺陷的識別和定位。(1)混凝土灌注樁的激振點宜在樁頂中心部位;(2)激振錘和激振參數(shù)通過現(xiàn)場比對試驗選定;(3)采用力棒時,應自由下落;采用力錘敲擊時,作用力方向與樁頂面垂直。(三)樁完整性檢測-應力波反射法5、波形采集:A、每樁檢測次數(shù)不宜少于3次,必要時可增加測點,以確認檢測信號的真實性和一致性。B、對底返信號較弱波形可適當采取指數(shù)放大,以利于識別樁底。C、波形存盤要有清晰的樁號分類,以免混淆。D、對疑問樁要及時向施工一線當事人員了解異常情況,并調查施工鉆孔及澆筑原始記錄。(三)樁完整性檢測-應力波反射法6、數(shù)據(jù)分析:1、樁身波速確定:Cm—樁身波速平均值Ci—第i根樁的樁身波速計算值L—完整樁樁長N—樁的數(shù)量△f—幅頻曲線樁端相鄰諧振峰間的頻差,計算時不取第一和第二峰

2、樁身缺陷位置計算X—測點至樁身缺陷之間的距離(三)樁完整性檢測-應力波反射法測試系統(tǒng):(三)樁完整性檢測-應力波反射法完好樁:(三)樁完整性檢測-應力波反射法縮、擴徑樁:(三)樁完整性檢測-應力波反射法斷樁:(三)樁完整性檢測-應力波反射法短樁:(三)樁完整性檢測-應力波反射法較長樁:(三)樁完整性檢測-應力波反射法現(xiàn)場檢測及注意事項(1)被測樁應鑿去浮漿,樁頭平整;(2)設備檢查(3)激振方式和接收條件的選擇;(4)激振點的選擇(5)傳感器的放置(6)如何提高檢測的分辨率;(7)判別樁身淺部缺陷:可以同時采用橫向激振和水平速度型傳感器接收;(8)每根樁必須進行兩次及以上的重復測試(三)樁完整性檢測-應力波反射法三、實測曲線的判別(見書上圖形)(1)完整樁波形(2)擴徑樁波形(3)縮徑樁波形(三)樁完整性檢測-應力波反射法(一)缺陷存在可能性的判讀實測曲線

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