一静力载荷试验

1、静力载荷试验1. 试验的目的及意义（1）确定地基土的临塑荷载，极限荷载，为评定地基土的承载力提供依据；（2）确定地基土的变形模量；（3） 估算地基土的不排水抗剪强度；（4）确定地基土基床反力系数；2. 试验的适用范围浅层平板载荷试验适用于浅层地基土；深层平板载荷试验适用于埋深等于或大3m和地下水位以上的地基土； 螺旋板载荷试验适用于深层地基土或地下水位以下的地基土。载荷试验可适用于各种地基土， 特适用于各种填土及碎石的土。本节主要介绍浅层平板静力载荷试 验。本实验为浅层平板载荷试验。3. 试验的基本原理平板载荷试验是在拟建建筑场地上将一定尺寸和几何形状（方形或圆形）的刚性板，安放在被测的地基持

2、力层上，逐级增加荷载，并测得相 应的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，由此可 得到荷载（p）沉降（S）曲线（即P-S曲线）。典型的平板载荷试验 P-S曲线可以划分为三个阶 段，如右图所示。通过对P-S曲线进行计算分析，可以得到地基 土的承载力特征值 fak、变形模量 E。和基床反力 系数ks。直 线 变 形 阶 段剪切变形阶段破 坏 阶 段（或宽度）的深度范围内地基土平板载荷试验所反映的相当于承压板下倍承压板直径 的强度、变形的综合性状。浅层平板载荷试验适用浅层天然地基土，包括各种填土、含碎石的土等。也用于复合地基承载力评价。4. 试验仪器及制样工具仪器设备：载荷试验的设备由承压板、加荷装置及沉

3、降观测装置等部件组合而成。目前，组合型式多样，成套的定型设备已应用多年。（1） 承压板，有现场砌置和预制两种， 一般为预制厚钢板（或硬木板）。对承压板的要求是， 要有足够的刚度，在加荷过程中承压板本身的变形要小，而且其中心和边缘不能产生弯 曲和翘起；其形状宜为圆形（也有方形者），对密实粘性土和砂土， 承压面积一般为1000 5000cm2。对一般土多采用25005000cm2。按道理讲，承压板尺寸应与基础相近，但 不易做到。（2）加荷装置，加荷装置包括压力源、载荷台架或反力构架。加荷方式可分为两种，即 重物加荷和油压千斤顶反力加荷。1）重物加荷法，即在载荷台上放置重物，如铅块等。由于此法笨重，

4、劳动强度大，加荷不便，目前已很少采用（图4 3）。其优点是荷载稳定，在大型工地常用。；hirns秋肛址勇自.>bk2-轉煤！ J-ffi* ! f r, i-idjft,图3载荷台式加压装置（a）木质或铁质载荷台；（b ）低重心载荷台；1 载荷台；2钢锭；3混凝土平台；4 测点；5承压板2）油压千斤顶反力加荷法，即用油压千斤顶加荷，用地锚提供反力。由于此法加荷方 便，劳动强度相对较小，已被广泛采用，并有定型产品（图4-4）。采用油压千斤顶加压，必须注意两个问题：油压千斤顶的行程必须满足地基沉降要求。下入土中的地锚反力要大于最大加荷，以避免地锚上拔，试验半途而废。图4千斤顶式加压装置（a）

5、钢桁架式装置；（b）拉杆式装置；1 千斤顶；2 地锚；3桁架；4立柱；5 分立柱；6 拉杆（3）沉降观测装置，沉降观测仪表有百分表、沉降传感器或水准仪等。只要满足所规定的 精度要求及线性特性等条件，可任意选用其中一种来观测承压板的沉降。由于载荷试验所需荷载很大，要求一切装置必须牢固可靠、安全稳定。5. 试验步骤第一部分，设备安装：（1） 、下地锚、安横梁、基准梁、挖试坑等。地锚数量为4个，以试坑中心为中心点对称布置。然后根据试验要求，开挖试坑至试验深度。接着安装好横梁、基准梁等。该工作由老师事先完成。（2） 、放置承压板。在试坑的中心位置，根据承压板的大小铺设不超过20mm厚的砂 垫层并找平，

6、然后小心放置承压板。（3）、千斤顶和测力计的安装。以承压板为中心，从下往上依次放置千斤顶、测力计、垫片，并注意保持它们在一条垂直直线上。然后调整千斤顶，使整体稳定在承压板和横梁之间，形成完整的反力系统。（4）、沉降测量元件的安装。把百分表通过磁性表座固定在基准梁上，并调整其位置，使其能准确测量承压板的沉降量。百分表数量为4个，在安装时，注意使其均匀分布在四个方向，形成完整的沉降测量系统。第二部分，加载操作：（1）、加载前预压，以消除误差。（2）、加载等级一般分1012级，并不小于8级，我们取10级。最大加载量200kPa,所以每级20kPa。由于承压板面积为，所以每级荷载为4kN。同时，第一级

7、是各级加压的两倍，即8kN。（3） 、通过事先标定的压力表读数与压力之间的关系，计算出预定荷载所对应的测力计 百分表读数。（4） 、加荷载。按照计算的预定荷载所对应的测力计百分表读数加载，并随时观察测力 计百分表指针的变动，通过千斤顶不断补压，以保证荷载的相对稳定。（5） 、沉降观测。采用慢速法，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每小时沉降量小于 时，可以认为沉降已达到相对稳定标准，可施加下一级荷载。（6）、试验记录。每次读数完，准确记录，以保证资料的可靠性。第三部分，卸载操作：（1）

8、 、卸载时，每级压力是加载时的2倍。（2）、由于此次实习并未要求记录卸载数据，所以未作详细要求。（3）、松开油阀，拆卸装置。6. 试验数据实验原始数据见附表一。7. 试验数据处理由原始数据统计处理，我们得到以下一个表格，每级荷载作用下，我们通过率定曲线，得出千斤顶的力，由此计算出每级荷载下， 承压板对地基土的压力。 再由百分表的读数得出 每级压力下稳定的沉降量，汇总于下表格。压力表读数Mpa千斤顶出力kN承压板压力Mpa累计沉降量mm备注达到稳定达到稳定1734达到稳定达到稳定1达到稳定达到稳定达到稳定4896达到稳定达到稳定260120未达到稳定以上表格数据，帮助我们绘出该地基土的P-S曲线

9、（见附图一），由原始数据我们还得出每级荷载下的S-Igt曲线见（附图二）。承乐扳压力/kpa指数（P书曲线）8. 试验成果分析及工程应用通过载荷试验，我们得到的最直接，也是最重要的是载荷试验原始记录。试验过程中不仅记录荷载-时间-沉降，还记录了其它与载荷试验相关的信息，包括载荷板尺寸、载荷点试 验深度（或试验桩桩长）、千斤顶量程与型号、沉降观测仪器与型号、天气、气温等等。记录数据见附表。资料整理如下：（1）、绘制p-s曲线（p-s曲线的必要修正：图解法或最小二乘修正法）根据载荷试验原始沉降观测记录，将（P，S）点绘在厘米坐标纸上。由于p-s曲线的初始直线段延长线不通过原点（0,0），则需对P-

10、S曲线进行修正。此处采用图解法进行修正， 其中s0=0.06 mm,即将曲线整体向上平移。如附图一所示。（2）、绘制s-lgt曲线在单对数坐标纸上绘制每级荷载下的sIgt曲线，注意标明坐标名称和单位。同时需要标明每根曲线的荷载等级，荷载单位用kPa。如附图二所示。（3） 、地基承载力特征值fak由于p-s关系呈缓变曲线，不宜采用拐点法和极限荷载法确定地基承载力特征值，故采取相对沉降法。其中，b=, s/b取，即S=0.01 0.4=0.004m = 4 mm所对应的荷载作为地基承载力特征 值，但其值不大于最大加载量的一半。由p-s曲线知，当s=4 mm时，p=100kPa试验在进行到加载为12

11、0kpa时，由于天气原因，下雨了，我们被迫终止试验，因此120kpa 加载并非破坏时的最大荷载。所以不能确定当S=4mm时，p=100kPa是否小于最大加载量的一半。我们暂取 fak = 100 kPa(个人疑问：p-s曲线绘制时，对试验数据点的拟合有多种作法，拟合曲线并非准确曲线，所以通过曲线查出的fak也并非准确值。我们不能控制绘出的曲线误差，那我们怎么去得到最接近真实值的fak ?)(4) 、地基土的变形模量 E0E° = l°liK(12)b其中，承压板边长b=，承压板为圆形，10=0.785，承压板埋深 z=0 m < b=，故li1-倍= 1-0.27 01.0=1o如图，承压板为圆形，直径对于K，则21.60.1515 10-3=142574kN/m3。又 取,Eo = l°l1K(12)b=0.785 1 142574 (1-0.352) 0.4=39284.12 kPa(5)、基床反力系数ks基床反力系数取p-s曲线直线段的斜率，即k=E =s21.60.1515 10-3=142574kN/m