土体原位测试指导书.doc

土体原位测试指导书孟高头中国地质大学工程学院二OO四年春前言土体原位测试方法是培养学生动手能力，并将其应用于工程勘察生产实践的不可缺少的步骤，它可为建筑物地基设计和施工提供不可缺少的依据和参数。本书在编写过程中，根据生产实践和多年的教学与科研经验，丰富和完善了本原位测试方法，可供岩土工程、工程地质、工民建、地质工程、环境地质等专业的学生学习之用，也可供有关教学与生产人员参考与实践。读者在使用本指导书时，应参阅土体原位测试机理、方法及其工程应用教材，教材中叙述得更全面详细。读者在测试前一定要认真阅读有关章节，在测试时，认真观看老师和其它指导人员的操作，后亲自动手操作才不易产生安全问题，也不易把仪器搞坏。由于作者水平有限，不当之处，敬请批评与指正。编者2004年3月目录一、静力触探测试（1）二、预钻式旁压测试 （4）三、野外十字板测试 （8）测试一静力触探测试静力触探（Static cone penetration test，简称CPT）是最常用的原位测试方法。是将静力触探头借助机械力被压入土中，同时测记触探参数的原位测试法。它的种类很多，有单桥、双桥、孔压静探。为便于学生或初学者了解测试过程，采用人工记录和人工通过机械贯入法。一、测试目的：用静力触探表求取土层的强度指标和划分土类。二、适用范围：一般情况下适用于粘性土、粉土、砂土、有机土。三、测试方法：双桥静力触探，人工记录法。四、仪器设备：1双桥探头2探头率定架3压入装置4探杆5电缆6测量仪7地锚五、操作步骤1探头率定及画出率定曲线，求出探头率定系数K；2安装静力触探设备；3将双桥探头安装到探杆上，用穿过探杆的电缆将探头和测量仪连接起来；4摇动手把，将探头压入地表下1m处，将测量仪调零；5继续贯入，每10cm间隔记录一次深度（h）、锥尖阻力（qc）和侧壁摩阻力（fs）电测值；6每贯入23m调零一次，并记录回零值；7贯入到预定深度停止，或反力装置失效时停止贯入；8起拔探杆开始时，记录回零值；9将探头按规定程序卸下，并擦拭探杆，装箱。六、成果整理1校正原始数据式中：；：实测值x：相应深度处零漂修正量，分正负2计算：FR()=(fs/qc)1003画图分别画出各触探参数与触探深度（h）关系曲线。注：深度为纵坐标，向下为正，触探参数为横坐标。七、注意事项1安装触探头时，应注意密封防水和正确操作，否则会导致测试失败。所以安装时应在有经验的人的指导下进行，初学者不宜急于求成。2手摇压入主机使探头贯入时和接换探杆时，不可松手，以防手把弹回伤人，注意人员和仪器安全，严禁测试时玩耍打闹。3整个测试要善始善终，即帮助安装静探设备和测试完备时清理设备和将设备运回室内指定地点。4学生在试验前必须预习教材中有关内容，教师应事先指明有关章节。如时间容许，也可分次做不同的静探测试。八、测试记录格式表1静力触探记录表工程编号：探头编号： 操作者：孔号：探头系数： kc= 计算者： kf= ku=水位埋深：孔深：测试日期：深度（m）锥头阻力qc(kPa)侧壁摩阻力fs(kPa)孔压U（kPa）(%)备注读数回零校正值qc读数回零校正值fsUmaxU00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.22.83.03.23.43.63.84.04.14.24.34.44.54.64.74.84.95.0测试二： 预钻式旁压测试预钻式旁压测试（Prebored pressuremeter test，简称PMT）是工程勘察中常用的原位测试技术。它是将旁压器放在预先钻好的钻孔中某一预定深度，然后加压，使旁压器横向膨胀以压缩孔壁岩土体，测出孔壁岩土体的受力与体积变化的关系曲线，从而可求出地基承载力等诸多有用指标。它比载荷试验轻便，精度也很高。一、测试目的：用旁压试验求地基承载力和旁压模量。二、适用范围，适用于一般粘性土、粉土、砂土、填土，不适用于淤泥类的特软土，如配钻机钻孔和仪器的承压能力足够大，还可用于碎石土、卵砾石土，风化层及岩体。三、测试方法：预钻式旁压测试。四、仪器设备：1旁压器2控制箱或监测装置3加压装置：高压氮气瓶或高压打气筒4成孔工具五、操作步骤2旁压率定：包括两方面，一是旁压器弹性膜约束力的率定；二是仪器综合变形率定。画上述两种率定曲线，求出仪器综合变形校正系数，；2将洁净水（凉白开水）灌入水箱，将旁压仪安装好。3人工预先钻孔到预定深度。4将旁压仪放入钻孔中。5打开仪器上相应阀门，记录静水压力和测管中相应水位下降值S。6通过调压阀分级加压，每级压力下观测3分钟，记录每分钟的测管水位下降值。分级加压的大小标准视岩土体强度及先小后大再小的原则进行，一般应加10级压力，记录每级压力值和相应的测管水位下降值。7测试终止条件：测管水位下降值达到最大允许值，此仪器为34cm。所加压力达到仪器最大额定值。满足上述任一条件，测试必须立即终止，并卸压，否则将损坏仪器。六、成果整理1数据校正压力校正：P=Pm+Pw-Pi式中，P校正后的压力（kPa）；Pm压力表读数（kPa）；Pw静水压力（kPa）；Pi弹性膜约束力曲线上与测管水位下降值相对应的弹性膜约束力（kPa）；测管水位下降值校正S=Sm-(Pm+Pw)式中，S校正后的测管水位下降值（cm）；Sm实测测管水位下降观测值（cm）；仪器综合变形校正系数（cm/kPa）；其它符号意义同前。2作图以校正后P（压力）为纵坐标，水位降S为横坐标作图。绘制PS曲线时，先用直尺连直线段，再用曲线板连首曲线段和尾曲线段。3计算按下式计算地基承载力特征值fak：fak=Pf-P0式中：PfP-S曲线上直线段终点所对应的压力值；P0岩土体原位水平应力值，也可由PS曲线上按一定规则求得。按下式计算旁压模量值Em：式中：岩土体泊松比值；Sc与测试腔原始体积相当的测管水位下降值（cm），PY型旁压仪为32.1cm。S0，SfPS曲线上直线段两端点所对应的测管水位下降值（cm）；PS曲线上直线段斜率（kPa/cm）。七、注意事项：1测试前预习教材有关章节。2预先钻孔应垂直，孔径比旁压器直径大28mm，以4mm为宜。钻孔横截面应呈完整的圆形。3加压等级数应使PS曲线出现首曲线段、直线段和尾曲线段，并对曲线有所控制，每段中应有34个点。4测管水位下降不得或严禁超过35cm。5测试完毕后，应排空旁压器中的水，才能上提旁压器，然后排尽控制箱中的水，以免管路锈蚀和堵塞。八、测试记录格式表2弹性膜约束力校正试验记录表弹性膜编号：实验者：旁压器编号：日期：静水压力旁压器中腔中点至测管水面高度： (cm)压力P1(kpa)测管水位下降值（累计值）(cm)体积增量V(cm3)备注压力表读数总压力1min2min3min3min表3仪器综合变形校正试验记录表仪器名称：PY3A试验者：仪器编号：日期：压力P(kpa)测管水位下降值S（cm）(累计值)体积增量V（cm3）压力表读数0min1min2min3min3min200300400500600700800表4旁压试验记录表工程名称： 试验点号：试验者：工程地点：旁压器号：计算者：试验孔号：成孔工具： 试验日期：孔口标高（m）：试验深度(m)：地下水位深度(m)：测管水面离孔口高度（m）：旁压器中腔所受静压力（kpa）：试验土层描述： 备注：压力P(kPa)测管水位下降值（累计值）(cm)体积增量压力表读数总压力校正值校正后0min1min2min3min 校正值校正后V(cm3)0测试三： 野外十字板测试野外十字板测试是饱和软土地区常用的工程勘察仪器，它是将用钢特制十字板头，借助机械力压入饱和软土中的预定深度，然后通过施加扭力装置旋转十字板头，以测试饱和软土的不排水抗剪强度，其精度很高，可用于工程设计。一、测试目的用野外十字板测试以求得饱和软土的不排水抗剪强度。二、适用范围一般情况下，仅适用于饱和的软土，包括淤泥类土、粉土。三、测试方法电测十字板法四、仪器设备1静力触探十字板两用压入主机2施加扭力装置3十字板头及其传感器4探杆5测量仪6地锚五、操作步骤1十字板头传感器率定。2按照一定程序安装好十字板头及传感器，注意接头之间要拧紧防水，并将电缆线及探杆穿过施加扭力装置。3将压入主机安装好。4将施加扭力装置放在压入主机上。5将测量电缆接到测量仪上。6然后将十字板头垂直压入土中预定深度，并用卡盘卡住钻杆，记录测量仪上的读数或调零，然后摇动施加扭力装置上的手把，每转动一圈，地下的十字板头旋转一度，并记录一次测量仪上的读数，测得峰值后，再摇动6圈并记录相应读数。7松开钻杆夹具，用扳手或管钳快速将探杆按顺时针方向旋转36圈，使十字板头周围的土充分拢动后，立即拧紧钻杆夹具，然后摇动手把，重复步骤6和7。8完成某深度测试后，可将十字板头压入下一深度继续进行测试，重复步骤6和7。9终止试验，当完成预定的几点测试后，应立即逐节起拔探杆和十字板头，清洗干净，并拆除压入主机。六、测试成果整理1求出传感器率定系数（参见教材208页）；2绘出抗剪强度与十字板转角关系曲线，求出峰值强度，或直接从表中求出峰值；3计算：按下式计算土的抗剪强度：Cu=10kRy 式中：分别为原状土抗剪强度（峰值强度）和扰动土抗剪强度（扰动土峰值强度）；kPa; K与十字板头尺寸有关的常数，Ry,Re分别为原状土和扰动土剪切破坏时的读数。D、H分别为十字板头直径和高度（cm）.按下式计算土的灵敏度St，七、注意事项：1测试前必须预习教材中野外十字板测试有关内容2安装仪器应在教师或测试员指导下进行，严禁野蛮操作八、测试记录格式表5十字板剪切测