岩土工程勘察第8章-旁压试验ppt（图文丰富共46）

第8章旁压试试验主讲：崔德德山目录1.概述2.试验基本原原理3.试验仪器设设备与安装装4.技术要求与与试验方法法5.资料整理与与分析6.主要影响因因素7.工程应用8.下一课：扁铲侧胀试试验1.概述旁压仪试验验是在现场场钻孔中进进行的一种种水平向荷荷载试验。。具体试验验方法是将将一个圆柱柱形的旁压压器放到钻钻孔内设计计标高，加加压使得旁旁压器横向向膨胀，根根据试验的的读数可以以得到钻孔孔横向扩张张的体积-压力或应力力-应变关系曲曲线，据此此可用来估估计地基承承载力，测测定土的强强度参数、、变形参数数、基床系系数，估算算基础沉降降、单桩承承载力与沉沉降。1.概述旁压试验于于1930年起源于德德国，最初初是在钻孔孔内进行侧侧向载荷试试验的仪器器，这也就就是最早的的单腔式旁旁压仪。1957年，法国工工程师路易易斯-梅纳研制成成功三腔式式旁压仪。。现在旁压仪仪器包括预预钻式、自自钻式和压压入式三种种，国内国国外都是以以预钻式为为主预钻式旁压压仪的原理是预预先用钻具具钻出一个个符合要求求的垂直钻钻孔，将旁旁压器放入入钻孔内的的设计标高高，然后进进行旁压试试验。自钻式旁压压仪是将旁压仪仪设备和钻钻机一体化化，将旁压压器安装在在钻杆上，，在旁压器器的端部安安装钻头，，钻头在钻钻进时，将将切碎的土土屑从旁压压器(钻杆)的空心部位位用泥浆带带走，至预预定标高后后进行旁压压试验。自钻式旁压压试验的优优越性就是是最大限度度地保证了了地基土的的原状性。。1.概述压入式旁压压试验又分为圆锥锥压入式和和圆筒压入入式，都是是用静力将将旁压器压压入指定的的试验深度度进行试验验，压入式式旁压试验验在压入过过程中对周周围有挤土土效应，对对试验结果果有一定的的影响，目目前，国际际上出现一一种将旁压压腔与静力力触探探头头组合在一一起的仪器器，在静力力触探试验验的过程中中可随时停停止贯入进进行旁压试试验，从旁旁压试验的的角度，这这应属于压压入式。1.概述预钻式旁压压试验适用用于粘性土土、粉土、、砂土、碎碎石土、残残积土、极极软岩和软软岩。自钻式旁压压试验适用用于粘性土土、粉土、、砂土，尤尤其适用于于软土。仪器名称型号厂家配置价格(万元)特点梅纳旁压仪G-AM法国APAGEO比较烦琐,不详细列举.主要包括:读数仪(主机),探头,压力源(氮气瓶),连接管路.(数据采集,分析,打印)选配.16使用广泛,知名度高,性能稳定.功能齐全.压力能达到10MPa,但最进该厂家提供仪器质量有所下降.钻孔旁压仪ELASTMETER-2日本OYO读数仪,探头,手动压力泵.连接管路,标定筒和工具箱.自动采集和数据分析(选配)40试验压力大(做岩石),能达到20MPa,可以随钻测量和预钻测量,性能超稳定,完全适应恶劣环境.孔径范围大钻孔旁压仪LLTTYPE-M日本OYO同上.40压力范围小2.5MPa,使用于软土.个人感觉实用性不大,国产完全可以取代.同ELASTER-2使用液压源钻孔旁压仪

TEXAM加拿大ROCTEST压力表和压力源油罐,探头,管路,工具包和防冻液19仪器配件齐全,设计新颖,更为轻便,完全水压.自钻式旁压仪MarkVIIId3臂式英国cambridge包括自钻旁压组件,钻进设备和用于回旋钻进的附件.226(包括厂家调试和培训)适用于软土,沙土等成孔质量不佳的旁压试验.旁压仪PY-3江苏省溧阳县仪器厂

/温州也有一家,但不知道厂家名配置同梅纳旁压仪差不多,但是配件很多.备用件也很多.6数字显示,自动记录,价格便宜,但是压力只能做到5MPa,而且做不了深孔试验.2.试验基本原原理旁压试验可可理想化为为圆柱孔穴穴扩张课题题，为轴对对称平面应应变问题。。典型的旁旁压曲线(压力P-体积变化量量V曲线或压力力p-测管水位下下降值S)可分为三段段，I段〔曲线AB):初步阶段，，反映孔壁壁受扰动土土的压缩;II段(直线BC):似弹性阶段段，压力与与体积变化化量大致成成直线关系系;III段(曲线CD):塑性阶段，，随着压力力的增大，，体积变化化量逐渐增增加，最后后急剧增大大，达到破破坏。I-II段的界限压压力相当于于初始水平平压力po,II-III段的界限压压力相当于于临塑压力力pf,III段末尾渐近近线的压力力为极限压压力Pl。VABCDplpfpopIIIIII2.试验基本原原理依据旁压曲曲线似弹性性阶段(BC段)的斜率，由由圆柱扩张张轴对称平平面应变的的弹性理论论解，可得得旁压模量量EM,和旁压剪切切模量GM。2.试验基本原原理工作时，由由加压装置置将较低的的气压转换换为较高压压力的水压压。并通过过高压导管管传至旁压压器，使弹弹性膜膨胀胀导致地基基孔壁受压压而产生相相应的变形形。根据所测结结果，得到到压力p和位移值S间的关系,即旁压曲线线。从而得得到地基土土层的临塑塑压力，极极限压力、、旁压模量量等有关土土力学指标标。3.试验仪器设设备与安装装3.1预钻式旁压压仪预钻式旁压压仪由旁压压器、控制制单元和管管路三部分分组成。3.2自钻式旁压压仪自钻式旁压压仪通常由由三部分组组成:包含自钻机机构的探头头部分;设置在地面面的控制单单元;连接控制单单元和探头头的管路部部分。3.1预钻式旁压压仪(1)旁压器旁压器是对对孔壁土(岩)体直接施加加压力的部部分，是旁旁压仪最重重要的部件件。它由金属骨架、、密封的橡橡皮膜和膜膜外护铠组组成。旁压器分单单腔式和三三腔式两种种，目前常常用的是三三腔式。三三腔式旁压压器由测量量腔(中腔)和上下两个个护腔构成成。测量腔腔和护腔互互不相通，，但两个护护腔是互通通的，并把把测量腔夹夹在中间。。试验时有有压介质(水或油)从控制单元元通过中间间管路系统统进入测量量腔，使橡橡皮膜沿径径向膨胀，，孔周土(岩)体受压呈圆圆柱形扩张张，从而可可以量测孔孔壁压力与与钻孔体积积变化的关关系。3.1预钻式旁压压仪(2)控制单元控制单元位位于地表，，通常是设设置在三脚脚架上的一一个箱式结结构。其功功能是控制制试验压力力和测读旁旁压器体积积(应变)的变化。一一般由压力力源(高压氮气瓶瓶)、调压器、、测管、水水箱、各类类阀门、压压力表、管管路和箱式式结构架等等组成。3.1预钻式旁压压仪(3)管路系统管路系统是是用于连接接旁压器和和控制单元元、输送和和传递压力力与体积信信息的系统统，通常包包括气路、、水(油)路和电路。。3.2自钻式旁压压仪自钻的原理理是把装有有旁压器的的薄壁取样样器用某一一速率压入入土中，同同时用几个个转动的刀刀片将进入入取样器内内的土芯弄弄碎，形成成钻屑，钻钻屑因刀片片标高处射射出的液体体作用而变变成悬浮液液，从旁压压器的中央央通过钻杆杆空心孔排排到地面。。4.技术要求求与试验验方法一、试验验前准备备工作二、仪器器校正三、预钻钻成孔一、试验验前准备备工作使用前，，必须熟熟悉仪器器的基本本原理、、管路图图和各阀阀门的作作用，并并按下列列步骤做做好准备备工作:1.向水箱注注满蒸馏馏水或干干净的冷冷开水。。2.连通管路路。3.注水:打开高压压气瓶阀阀门并调调节其上上减压器器，使其其输出压压力为0.15MPa左右。。。4.调零:把旁压器器垂直提提高，使使其测试试腔的中中点与目目测管"0"刻度相起起平。5.检查传感感器和记记录仪的的连接等等是否处处于正常常工况。。并设置置好试验验时间标标准。二、仪器器校正试验前，，应对仪仪器进行行弹性膜膜(包括保护护套)约束力校校正和仪仪器综合合变形校校正，具具体项目目按下列列情况确确定:弹性膜约约束力校校正方法法是:将旁压器器竖立地地面，按按试验加加压步骤骤适当加加压(0.05MPa左右即可可)使其自由由膨胀。。先加压压，当测测水管水水位降至至近36cm时，退压压至零，，如此反反复5次以上。。再进行行正式校校正，其其具体操操作、观观测时间间等均按按上述正正式试验验步骤进进行。压压力增量量采用10kPa，按1min的相对稳稳定时间间测记压压力及水水位下降降值，并并据此绘绘制弹性性膜约束束力校正正曲线图图，如图图所示。。二、仪器器校正仪器综合合变形校校正方法法是:联接好合合适长度度的导管管，注水水至要求求高度后后，将旁旁压器放放入校正正筒内，，在旁压压器受到到刚性限限制的状状态下进进行。按按试验加加压步骤骤对旁压压器加压压，压力力增量为为100kPa,逐级加压压至800kPa以上后，，终止校校正试验验。各级级压力下下的观测测时间等等均与正正式试验验一致，，根据所所测压力力与水位位下降值值绘制其其关系曲曲线.曲线应为为一斜线线，如图图所示。。其直线对对P轴的斜率率△S/△P即为仪器器综合变形校正正系数a。三、预钻钻成孔针对不同同性质的的土层及及深度，，可选用用与其相相应的提提土器或或与其相相适应的的钻机钻钻头。例例如，对对于软塑塑流塑状状态的土土层，宜宜选用提提土器;对于坚硬硬-可塑状态态的土层层，可采采用勺型型钻;对于钻孔孔孔壁稳稳定性差差的土层层，宜采采用泥浆浆护壁钻钻进。孔径根据据土层情情况和选选用的旁旁压器外外径确定定，一般般要求比比所用旁旁压器外外径大2-3mm为宜，不不允许过过大。钻钻孔深度度应以旁旁压器测测试腔中中点处为为试验深深度。三、预钻成成孔开孔至预定定深度以下下35cm处三、预钻成成孔值得注意的的是，试验验必须在同同一土层，，否则，不不但试验资资料难以应应用，且当当上、下两两种上层差差异过大时时，会造成成试验中旁旁压器弹性性膜的破裂裂，导致试试验失败。。另外。钻钻孔中取过过土样或进进行过标贯贯试验的孔孔段，由于于土体已经经受到不同同程度的扰扰动，不宜宜进行旁压压试验。四、试验成孔后，应应尽快进行行试验。压压力增量等等级和相对对稳定时间间(观察时间)标准可根据据现场情况况及有关旁旁压试验规规程选取。。其中：压压力增量建建议选取预预估临塑压压力pf的1/8-1/12.如不易预估估。根据《PY型预钻式旁旁压试验规规程》，压力增量量可参考下下表确定。。四、试验各级压力下下的观测时时间，可根根据土的特特征等具体体情况。采采用1min或2min，按下列时时间顺序测测记测量管管的水位下下降值S。（1）观测时间间为1min时:15s,30s,60s;（2）观测时间间为2min时:15s,30s,60s,120s.四、试验当测管水位位下降接近近40cm或水位急剧剧下降无法法稳定时，，应立即终终止试验，，以防弹性性膜胀破。。可根据现现场情况，，采用下列列方法之一一终止试验验:四、试验（1）尚需进行行试验时:当试验深度度小于2m.可迅速将调调压阀按逆逆时针方向向旋至最松松位置，使使所加压力力为零。利利用弹性膜膜的回弹，，迫使旁压压器内的水水回至测管管，取出旁旁压器。（2）试验全部部结束:利用试验中中当时系统统内的压力力将水排净净后旋松调调压阀。导导压管快速速接头取下下后，应罩罩上保护套套，严防泥泥沙等杂物物带入仪器器管道口若若准备较长长时间不使使用仪器时时，须将仪仪器内部所所有水排尽尽，并擦净净外表，放放置在阴凉凉、干燥处处。另外，在试试验过程中中，如由于于钻孔直径径过大或被被测岩土体体的弹性区区较大时，，有可能发发生水量不不够的情况况，即岩土土体仍处在在弹性区域域内，而施施加压力尚尚远离仪器器最大压力力值。且位位移已达到到320mm以上，此时时,如要继续试试验，则应应进行补水水。5.资料整理与与分析在试验资料料整理时，，应分别对对各级压力力和相应的的扩张体积积(或径向增量量)进行约束力力和体积校校正。=0.002P(kPa)S(cm)Pm(kPa)Pt=Pm+PwPiPSm(3min)Si=(Pm+Pw)S000.0Pw13850.20.026080.0761.724506344194.10.1263.974758852365.80.1765.62410011357567.00.2266.774.......5.资料整理与与分析绘制旁压曲曲线用校正后的的压力P和校正后的的测管水位位下降值S，绘制p-S曲线，即旁旁压曲线。。曲线的作作图可按下下列步骤进进行:（1）定坐标:选用厘米格格记录纸，，以S(cm)为纵坐标，，1cm代表5cm水位下降值值;以P为横坐标，，比例可以以自行选定定。(2)根据校正后后各级压力力P和对应的测测管水位下下降值S，分别将其其确定在选选定的坐标标上，然后后先连直线线段并两端端延长，与与纵轴相交交的截距即即为So;再用曲线板板连曲线部部分，定出出曲线与直直线段的切切点，此点点为直线段段的终点。。6.主要影响因因素成孔质量加压方式旁压仪构造造和规格旁压测试临临界深度影影响1、成孔质质量（这对对于预钻式式旁压试验验来说是非非常重要））软土的扰动动对测试结结果的影响响很大，必必须根据土土类选择不不同的钻孔孔方法成孔应该是是垂直，且且其直径与与旁压器吻吻合的好。。加压方式分分为加加压速率与与加压等级级两个方面面加压等级一般按预估估土的临塑塑压力或极极限压力而而定，为它它们的1/8—1/12加荷速率反映了不同同的试验条条件，如排排水或不排排水快速法：1、2、3min慢速法：5、10min不同的加压压速率对临临塑荷载影影响不大，，而对于极极限荷载影影响比较大大。旁压器的有有效长(l)、径(D)比是设计旁旁压器的关关键参数。。当单单腔腔式式有有效效长长径径比比为为10时，，与与三三腔腔式式旁旁压压器器所所取取得得变变形形模模量量的的结结果果没没有有明明显显的的差差别别，，但但单单腔腔式式的的临临塑塑压压力力和和极极限限压压力力则则偏偏小小。。3.旁压压器器构构造造和和规规格格在均均质质土土层层中中测测试试，，Pf自地地表表向向下下