河海大学工程原位测试资料(精)

1、工程地质原位测试第一章 静力载荷试验1. 原位测试 : 就是在土原来所处位置基本保持土的天然结构，天然含水量及天然应力状态 测定土的性能方法。2. 静力载荷试验：保持地基土的天然状态和模拟建筑物的荷载条件，通过一定面积的承压 板向地基施加竖向荷载，观察地基土变形和强度规律的一种原位试验。3. 试验过程：在承压板上逐级加荷，观测记录各级压力下沉降量 S 随时间变化情况；一般待前级压力沉降稳定后，在加下一级压力；直到某级压力下沉降量随时间增长而不能稳定到一定值；得出各级压力 P 对应的稳定沉降值 S，及最后级荷载下沉降量 S 的趋势值； 作出 PS关系曲线。4. 载荷试验基本理论体现在三方面： 直

2、线变形阶段：压密阶段 ,压力小于比例界限 P0，PS为直线关系。 剪切变形阶段：当压力 P0Pi Pu （极限），PS呈曲线关系，除土体压密外，还 有局部剪切破坏。 破坏阶段：压力 PiPu，即使压力增加极小沉降急剧增加。5. 载荷试验技术要求：（1）试验位置选择：依据场地均匀性，结合上部工程要求，选择有代表性地点。（2）试坑宽度：为承压板直径 45 倍，至少 3 倍，以满足半空间表面受荷边界条件。（3）加荷等级：第一级施加荷载（包括设备重量）宜接近于挖除土的自重。此后每级加荷重量与土的力学强度有关，一般为预估极限承载力 1/81/10。 一般软粘土每级加荷增量为 0.10.25kg/cm。（

3、4）沉降观测：采用慢速法：对于土体，每级荷载施加后，间隔 5min、 5min、 10min、10min、15min、 15min 测读一次沉降，以后间隔 30min 测读一次沉降，当连续 2h、且每小时沉降量不大于 0.1mm 时，可认为沉降达到稳定标准，可施加下一级荷载。对于岩体，间隔1min、2min、2min、5min、测读一次沉降，以后间隔10min测读一次，当连续三次读数之差小于0.01mm 时，可认为沉降达到稳定标准，可施加下一级荷载。采用快速法：每加一级荷载按间隔15min 观测一次沉降，每一级荷载维持2h，即可施加下一级荷载，最后一级荷载可观测至达到上述沉降相对稳定标准或仍维

4、持 2 小时。 采用等沉降速率法：控制承压板以一定的沉降速率沉降，测读与沉降相应的所施加荷载，直至试验达到破坏阶段（5）试验终止条件：1）载荷试验一般加荷到设计承载力2 倍即可终止试验。2）从积累经验出发，加荷到破坏荷载为好。3）出现下列现象可认为已达到极限条件：承压板周围土面出现明显裂缝并隆起。24 小时沉降速度无减小趋势或加荷后沉降急剧增加。总沉降已达承压板直径或宽度1/12。本级荷载的沉降量急剧增加，PS曲线出现陡降段。6. 确定地基土的承载力的方法：强度控制法 相对沉降控制法 极限荷载法7. 试验资料整理内容：检查原始资料 效正沉降数据 绘制效正后 PS曲线8. 桩基承载力自平衡试验通

5、过荷载箱与钢筋笼连接后安装在桩身下部，并将高压油管和位移棒一起引到地面，试验时从桩顶通过高压油管对荷载箱内腔施加压力，箱顶底被推开，产生向上、下推力，从而产生桩周土的侧摩擦阻力和端阻力，直到终止试验，将桩侧土的摩阻力与桩端土阻力迭加而得到单桩极限承载力，实质上利用桩自身反力平衡实现对桩身加载。第二章 动力触探试验9. 动力触探（ DPT）：利用一定落锤的能量，将一定尺寸，一定形状的探头打入土中，根据打入的难易程度（可用贯入度；锤击数或探头单位面积贯入阻力）来判断土层性质的一种原位测试方法。将探头换为标准贯入器，则称为标准贯入试验。10. 轻、重、超重型动探的试验要点（1）轻型动力触探：1）试验

6、设备 :由锥形探头，触探杆，穿心锤三部分。触探杆直径一般25mm 金属杆，每根长 1m，穿心锤 10kg。2）试验要点： 先用钻具钻至试验标高，然后对所试验土层连续锤击贯入，测记每贯入30cm的锤击数 N10。 试验时每次穿心锤落距50cm，自由下落，探杆垂直。 遇硬土层，可先用钻具穿过硬层，再连续贯入，贯入深度小于4.0m 粘性土。 根据贯入击数查表求地基土承载力。（2）重型动力触探：1）设备：触探头，触探杆，穿心锤2）穿心锤每次落距76cm，保持自由下落 ,使探头连续贯入，贯入速率1530击/min3）记录贯入深度和锤击数：记录一阵击贯入量和相应锤击数。一般5 击为一阵击，软土一阵击小于5

7、 击。密实硬土可记录每贯入10cm 锤击数。4）根据一阵击的锤击数和贯入量按下式换算成每贯入10cm 的锤击数 N63.5。N63.5=N.10(cm)/S(cm)s 一阵击的贯入量n 一阵击的击数5）对于砂土，松散 中密的园砾，卵石，触探深度在 115.0m 范围内，一般不考虑侧壁摩擦影响。6）触探杆长度效正：当杆长大于2.0m 按下式效正：0 N63.5= ?N63.5 N63.5：修正后的锤击数：长度修正系数 ,可查表0N63.5：实测的锤击数（贯入10cm)7）地下水影响效正：对地下水位虑以下中粗砂，砂砾，圆砾，考虑地下水对锤击数影响效正：经地下水影响效正后锤击数'.5：经长度

8、效正但未经地下水效正N638）适用范围及应用适用于砂土，碎石土，贯入深度在120m划分土层和确定滑动面位置确定承载力确定砂土孔隙比及密度（3）超重型动力触探：1）主要解决密实的卵石，埋深大或厚度大的卵石层。2）设备：锤重120kg，落距 1.0m，探杆直径 5063mm,记录 N120，每贯入 10cm锤击数。11. 标准贯入试验：是动力触探的一种，是一种在现场用63.5kg 的穿心锤，以76cm 的落距自由落下，将一定规格的对开管式的贯入器打入土中，记录打入30cm 的锤击数（即标准贯入击数N） ,并以此评价土的工程性质的原位试验。12. 标准贯入试验要点与钻探配合进行 ,先钻到需要进行试验

9、土层标高以上约 15cm,清孔后换用标准贯入器 ,并量得深度尺寸。以 1530击 /min 贯入速率将贯入器打入试验土层中，先打 15cm 不记击数，继续贯入 30cm，记录锤击数，若贯入击数较大，也可记录小于 30cm 的锤击数，按下式换算成贯入 30cm 锤击数 N。 N=30n/s。拔出贯入器，取出贯入器中土样进行编录及鉴别。若需进行下一深度贯入实验，重复上述步骤,一般每 1.01.5m 进行一次。若不能保证孔壁稳定，可用泥浆或套管护壁。13. 影响因素及效正触探杆长度影响：当用标贯击数查表确定承载力及指标应对锤击数进行触探杆长度效正。地下水影响：对于有效粒 d10 在 0.10.05m

10、m范围内饱和粉细砂，其密度大于某一临界密度时，贯入阻力将会偏大（透水性小 ,标贯产生孔隙水压力使 N 偏大）相应于此临界密度锤击数为 15 击，当贯入击数 15 击时，可用下式修正1 N=15+( ? N'-15)2N':未经效正击数 , ：杆长修正系数土的自重压力影响：依据室内试验，砂土自重压力对标贯试验有很大影响，表现在同样标贯击数不同深度砂土，相对密度可能不同，主要是砂土自重应力影响 N 击数在评价砂土液化时建议采用下式修正：Nf=CN ? N'Nf ：效正为相当于自重压力等于98kpa(1t/ft2)的标准贯入试验锤击数v：实测处砂土有效上覆压力（kpa)CN：

11、修正系数第三章 静力触探试验14. 静力触探试验：用静力将探头以一定的速率压入土中 ,利用探头内力的传感器 ,通过电子量测仪器将探头受到贯入阻力记录下来 ,由于贯入阻力与土层性质有关 , 因此通过贯入阻力变化情况 ,达到了解土层工程性质目的。15. 探头的工作原理：静力触探就是通过探头传感器实现一系列量的转换：土的强度 土的阻力 传感器应变 电阻变化 电压变化及输出 电子仪器放大器记录下来 测定土的强度指标实现上述目的需运用三个方面原理材料弹性变形虎克定律电量变化电阻率定律电桥原理16. 要整理四个方面的内容初读数处理 贯入阻力计算 摩阻比计算 划分土层标准第四章 十字板剪切试验17. 十字板

12、剪切试验：在钻孔内直接测定软粘土的抗剪强度。它所测得抗剪强度值相当于不排水剪的抗剪强度或残余抗剪强度，或无侧限抗压强度 1/2。它是一种通过对插入地基土中的规定形状和尺寸的十字板头施加扭矩，使十字板头在土体中等速扭转形成圆柱状破坏面，经过换算评定地基土不排水抗剪强度的现场试验。18十字板剪切试验在工程中主要用于以下四个方面（1）测定原位应力条件下软黏土的不排水抗剪强度（2）评定软黏土的灵敏度（3）计算地基土的承载力（4）判断软黏土的固结历史19. 十字板剪切试验的基本原理原理：通过施加扭力矩使插入土层试验深度的十字板头转动，将土体剪损，测出土体抵抗剪损的最大力矩，由力矩平衡条件计算出土体的不排

13、水强度 Cu 值（假定 0），在计算过程中作如下几点假定：（1）旋转十字板头在土体中形成圆柱形剪损面，剪损面高度和直径与十字板头高度和直径相同；（2）剪损面上各点抗剪强度相等；（3）剪损面上各处强度同时发挥作用，同时达到极限状态。在假定的条件下，可以根据施加板头上的最大扭力矩Mmax 等于圆柱体顶底面和侧面上土体抵抗力矩之和，计算出土体抗剪强度：20. 影响十字板剪切试验成果的主要因素（1）土的各项异性及成层性（2）十字板的几何尺寸（径高比和形状等）（3）十字板的旋转速率（4）十字板插入土层内扰动影响第五章 旁压试验21. 旁压试验：是岩土工程勘察中的一种常用现场测试方法。现场试验时把一个圆柱

14、形充满水的旁压器探头置于钻孔中预测深度，由管路向旁压器注水，通过旁压器的膨胀向钻孔侧壁土体施加侧向压力使土体变形，并通过量测装置测出施加的压力和土变形之间的关系，然后绘制应力 应变关系曲线，用弹性理论计算公式来确定地基土的承载力和旁压模量等有关参数。22. 旁压试验基本原理（1）旁压试验可理想化为圆柱孔穴扩张课题，属轴对称平面应变问题。（2）典型的旁压曲线由压力p体积变化量 V 或压力 p 水位下降值 S 曲线可划分为三段： .曲线 AB: 初始阶段.直线 BC:似弹性阶段.曲线 CD:塑形阶段（3）依据旁压曲线似弹性阶段斜率，由圆柱扩张轴对称平面应变的弹性理论解，可得旁压模量 Em 和旁压变

15、形参数 Gm：23. 弹性膜约束力：由于弹性膜具有一定厚度，在试验过程中施加压力并未全部传递给土体，同时，弹性膜本身侧限作用使压力受到损失，这种损失值称为弹性膜约束力。24. 仪器综合变形：由于旁压仪的调压阀，量管，导管压力计等在加压过程中会产生变形，造成水位下降或体积损失，这种水位下降或体积损失值称为仪器综合变形。25. 试验终止条件与旁压仪量管容积、调压阀的工作能力和弹性膜耐压力有关。26. 资料整理三方面内容：（1）压力及变形量较正（2）绘制旁压试验曲线（3）特征值的确定：初始压力 p0、临塑压力 pf、极限压力 pl 第六章 扁铲侧胀试验27扁铲侧胀试验：最早由意大利人马尔歇蒂创立的一

16、种原位测试方法。尽管这种新型试验设备从生产到如今时间不长，但它以设备经济、操作简单、实验结果的重复性好、兼自钻式旁压与静力触探于一体从而获得更多岩土特性参数等优点，很快获得国际岩土工程界关注，并在全球四十多个国家广泛应用。在我国越来越多单位将扁铲侧胀试验应用到岩土工程勘察中。28. 工程应用的四个方面：（1）土层划分及定名（2）估计土的应力历史（3）计算土的静止侧压力系数k 和侧向基床系数（4）计算土的不排水强度29. 基本原理扁铲侧胀试验中扁铲探头是一个具有特定规格的不锈钢钢板，在扁铲的一侧安装了一圆形钢磨片。并通过一条穿过探杆的气电管路与地表的测控箱连接，气电管路用以传输气压和传递电信号。

17、测控箱通过气压管和一个气源相连，以提供气压使膜片膨胀。试验由贯人扁铲探头开始，在贯入至某一深度后暂停，使用测控箱操作使膜片充气膨胀，在充气鼓胀过程中得到如下两个读数：A 读数：膜片鼓胀距离基座0.05 时的气压值；B 读数：膜片鼓胀距离基座1.10 时的气压值。在到达 B 点之后，通过测控箱上的气压调控器释放气压，使膜片缓慢回缩到距离基座 0.05mm 时，此时的气压值记为 C 读数然后，探头继续往下贯人至下一试验深度。在每一试验深度都重复上述试验过程，读取 A 、B 的读数，在需要的时候测记 C 读数。扁铲试验时，整个膨胀过程中膜片的变形量较小，因而可将其视为弹性变形过程。膜片的向外鼓胀可假

18、设为在无限弹性介质内部，在圆形膜片面积上施加均布荷载p。如果弹性介质的弹性模量为E，泊松比为 ，膜上任一点的位移量S 为：（6-1） S(r)式中： R.钢膜片的半径r.膜上任一点到膜片中心点的距离当 r=0 时，由式（ 6-1）可得膜片中心点的位移量 S（0）按下式计算： 4R?p1-2 （6-2） S(0)= E将公式（ 6-2）加以变换，得E4R=?p（ 6-3） 1- 2 S0公式（ 6-3）中， R 和 S（0）分别为膜片的半径（ 30 ）和膜片中心的位移量（ 1.10）为已知值 , 而p 即为膜片从基座鼓胀到距基座 1.10 时的压力增量（ p1-p0)。因此，公式（ 6-3）表示

19、压力增量与被测试土的性质直接相关从而达到了解不同地基土工程特性的目的。30. 扁铲探头膜片的标定膜片的标定就是为了克服膜片本身的刚度对试验结果的影响，通过标定可以得到膜片的标定值 A 、B，可用于对 A 、 B、 C 读数进行修正。标定应在试验前和试验后各进行一次，并检查前后两次标定值的差别，以判断试验结果的可靠性。标定A 和B 值：A 是采用率定气压计通过对扁铲探头抽真空，使膜片从自由位置回缩到距离基座 0.05（ A 位置）时所需的压力（应该是吸力）；而 B 是通过对扁铲探头充气，使膜片从自由位置到 B 位置时所需的气压力。()第七章 现场波速测试31. 测试方法：地震折射波法单孔波速法

20、面波法 跨孔波速法32. 波速测试应用： 测定地基土的动弹性参数 划分场地土类型和场地类别 判别砂土液化 计算场地的卓越周期33. 计算1）土层的等效剪切波速计算公式为：ndi Vse=d0/t t=i=1Vsi式中 : Vse : 土层等效剪切波速（ m/s）；d0: 计算深度（ m），取覆盖层厚度和20m 二者的较小值；t : 剪切波在地面至计算深度之间的传播时间；di : 计算深度范围内第i 层土层的厚度；Vsi : 计算深度范围内第i 层土层的剪切波速；n : 计算深度范围内土层的分层数。规范中场地覆盖层厚度的定义为：一般情况下，应按地面至剪切波速大于 500（m/s)的土层顶面确定。

21、当地面 5m 以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速 2.5 倍土层，且其下卧岩土的 Vse 均不小于 400（m/s)时，可按地面至该土层顶面距离确定。剪切波速大于500（ m/s）的孤石、透镜体视同周围土层。土层中的火山岩硬夹层，应视作刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。2）计算场地的卓越周期：卓越周期：地震波在土层中传播时，经过不同性质界面的多次反射，将出现不同周期的地震波，若某一周期的地震波与地表土层固有周期相近时，由于共震作用，这种地震波振幅得到放大，此周期称为卓越周期。n4hi T= i=1Vsihi：第层土层厚度 (m) Ti ：场地卓越周期 (s)V ：第层土的横波速度 (m/s)

22、 sin：土层的层数第八章 岩体声波测试34. 声波透射法：在预埋声测管之间发射并接收声波，通过实测声波在砼介质中传播声时、频率、波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。35. 声波仪的三大部分及各自含义声波仪是用来测试声波传播速度及频谱的一种电子装置，主要由三大部分组成:（1）声波换能器：是一种转换能量形式的装置，声能与电能互相转换，主要元件是一种天然或人工的晶体或陶瓷，称为压电晶体，具有独特压电效应。（2）声波接收机：起显示作用，是显示由接收换能器所收到岩体声波的机器，分为数码显示和时标记时。（3）声波发射机：主要部件是振荡器，振荡器产生一定频率的电脉冲经放大后由探头转换

23、为声波，且振荡器频率是可调，以取得各种频率声波满足各种探测要求。36. 声波测井主要解决的四个问题：查明钻孔所通过的各地层层位，断层破碎带，岩体破碎程度和分布范围。 波速对岩体风化也有明显反应，并进行风化带划分。波速测井对裂隙发育程度作出定量评价。也可准确地测出软弱夹层埋深及厚度。37. 山岩压力：由于围岩变形破坏形成松动岩体施加于隧洞之上的压力称为山岩压力。第九章 岩体变形试验 岩石点荷载试验38. 岩体变形试验：指在一定荷载条件下，为研究岩体变形规律，测定工程中所需要的岩体变形特征指标（变形模量、弹性模量、泊松比、变形系数）而进行岩体现场试验。39. 岩体抗力系数：假定内水压力与变形成正比，其比例系数即为岩石弹性抗力系数，简称抗力系数。 Ek=:k: 岩石抗力系数 (kN/m2) (1+ ).r0 E:岩石弹性模量 (kpa)r0 试洞半径(m) :泊松比40. 点荷载试验的基本原理：通过两压点对试样施加集中荷载，直至试样破坏，通过计算求得试样点荷载强度指数，最后求出无侧限抗压强度及抗拉强度。41. 点荷载试验试件尺寸应符合下列规定 :（1）试样形状和大小尽量保持相，不能相差太大。（2）采用岩芯作径向试验：试件长度与直径之比不应小于1。（3）采用岩心作轴向试验：加荷两点间距与直径之比为0.31.