平板荷载实验

1、、概述载荷试验是一种地基土的原位测试方法，可 用于测定承压板下应 力主要 影响 范围 内岩 土 的承 载力 和变 形特 性。载 荷试 验可 分为 浅 层平 板载荷试验、深 层平板载荷试验和螺旋板载荷试验三种 。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大于 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。岩 土工程 勘察 规范 （GB50021-2001） 第 10.2.2 条 规定 ，载荷试 验应布置在有代表性的地点，每个场地不宜小于 3 个点，当场地内岩 土体不均匀时，应 适当增加试验点。浅层平板载荷试

2、验应布 置在基础 底面标高处。载 荷试验是岩土工程勘察的一个重要勘察 手段。本 章就 载荷试验的方法、要求、资料整理及成果应用作一介绍。二、平板载荷试验平板 载荷试 验 （PLT） 是在 一定 面积 的 刚性 承压 板上 加荷 ，通 过承 压板向 地基 土逐 级加 荷 ，测定 地基 土的 压力 与变 形特 性的 原位 测 试方 法。它 反映 承压 板下 1.52.0 倍承 压板直径 或宽度范 围内，地 基土强 度、变形的综合性状。平板载荷试验可用于以下目的：1）确定地基土承载力的特征值，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（排水或不排水）。3）估算地基土的不排水抗剪强度。4

3、）确 定 地 基 土 基 床 反 力 系 数 。5）估算地基土的固结系数。平板载荷试验分为浅层载荷试验和深层载荷试验，适 用于各种地 基土，特别适用于各种填土及含碎石的土。平板载荷试验反映承压板下不超过 2 倍承压板宽度（或直径）范 围内地基土的特性，如 在这影响范围内地基土为非均质 土时，试 验结 果为一综合性状，给试验数据的分析造成一定的困难。（一）平板载荷试验的基本理论及常规技术要求1.平板载荷试验基本理论典型的平板载荷试验ps曲线（P为施加于承压板上的压力）；s 为在相应压力下的沉降）可分为3个阶段（见图7-1 ）1.直线变形阶段：当压力小于临塑荷载py （比例极限压力），PS成直线关

4、系。U剪切阶段：当压力大于py、小于极限压力p u,PS关系曲线由直线变为曲线。川破坏阶段：当压力大于pu，沉降急剧增加。对于直线变形阶段，可以用弹性理论来分析压力与变形的关系。平板载荷试验的技术要求1）平板所示。载荷试验的常用装置如图7-2所示2）承压板尺寸。承压板尺寸对评定承载力影响一般不大。对于 含碎石的土，承压板宽度应为最大碎石直径的1020倍；对于不均匀的土层，承 压板面积不宜小于0.5m2。一般情况下，宜用面积为0.250.5m 2的承 压板。3）承压板埋深对评定承载力有影响，一般要求承压板埋深等于 零（要求荷载施加在半无限空间的表面），即承压板在基坑底面时， 试坑宽度应等于或大于

5、承压板宽度的3倍。在个别情况下，为了挖掘 地基土承载力的潜力，可模拟实际基础的埋深进行有一定埋深的嵌入 式载荷试验。4）加荷方式。分级维持荷载沉降相对稳定法（常规慢速法）。分级加荷按等荷载增量均衡施加。荷载增量一般取预估试验土层极限 荷载的10%20%，或临塑荷载的20%25%。每一级荷载，自加荷开始按时间间隔，10、10、10、15、15 min,以后每隔30min 观测一 次承压板沉降，直至在连续2 h降量不超过0.1mm/h,或连续1h内每30mi n沉降不超过0.05mm ,即可施加下一级荷载。分级维持荷载 沉降非稳定法（快速法）。分级加荷与慢速法同，但每一级荷载按间 隔15min观察

6、一次沉降。每级荷载维持，即可施加下一级荷载。等 沉降速率法。控制承压板以一定的沉降速率沉降，测读与沉降相对应 的所施加的荷载，直至试验达破坏状态。5）试验结束条件。一般应尽可能进行到试验土层达到破坏阶段， 然后终止试验。当出现下列情况之一时，可认为已达破坏阶段：在某级荷载作 用下，24h沉降速率不能达到相对稳定标准；承压板周围出现明显侧向挤出，周边 岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展；相对沉降（s/b）超过0.060.08图7-2平板载荷试验的常用装置（二）浅层平板载荷试验要点岩土工程勘察规范（GB50021-2001）规定浅层平板荷载试验 的要点为：1）地基土浅层平板荷载试验可适用于浅部地基

7、土层的承压板下 应力主要影响范 围内的承载力。承压板面积不应小于0.25m 2 ,对于软 土不应小于0.5m。2）试验基坑深度不应小于承压板宽度或直径的3倍。应保持试验 土层的原状结构和天然湿度。宜在拟试压表面用粗砂或中砂找平，其 厚度不超过20mm3）加荷分级不应少于8级。最大加载量不应小于设计要求的2 倍。4）每级加载后，按间隔10、10、10、15、15 min,以后每隔30mi 测读一次沉降量，当在连续内2h沉降量小于0.1mm/h时，则认为已 稳定，可加下一级荷载。5）当出现下列情况之一时，即可终止加载：承压板周围的土 明显地侧向挤出；（沉降急剧增大，荷载沉降（ps）曲线出现陡降 段

8、；在某一级荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定；当沉降量 与承压板或直径之比大于或等于0.06。当满足前三种情况之一时， 其对应的前一级荷载定为极限荷载。（三）深层平板载荷试验的要点岩土工程勘察规范（GB50021-2001） 规定深层平板载荷试验要 点为：1）深层平板载荷试验可适用于确定深部地基土层及大直径桩桩端 土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力。2）深层平板载荷试验的承压板采用直径为0.8m的刚性板，紧靠 承压板周围外侧的土层高度应不少于0.8m3）加荷等级可按预估极限承载力的1/101/15分级施加，以后为 每隔。4）每级加荷后，第一个小时内按间隔10、10、10、15、15 m

9、in, 以后每隔30mi测读一次沉降。当在连续2h内沉降量小于0.1mm/h时， 则认为已趋稳定，可加下一级荷载。5）当出现下列情况之一时，可终止加载：沉降s急剧增大， 荷载-沉降（pS）曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过 0.04d（d为承压板直径）;在某 荷载下，24h内沉降速率不能达到稳 定；本级沉降量大于前一级沉降量的5倍；当持力层土层坚硬， 沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍。（四）试验资料的整理1 .相对稳定法试验（1）根据原始记录绘制ps和st曲线图。（2）修正沉降观测值s。和ps曲线斜率C。so和C的求法有图 解法和最小二乘法 图解法。在ps曲线草图上找出

10、 比例界限点，从比例界限点引 一直线，使比例界限前的各点均匀靠近该直线，直线与纵坐标交点的 截距即为so。将直线上任意一点s、p和S。代入下 式求得C值：S=s° + Cp （7-1） 最小二乘法。计算式如下：瓯+匸工卩-丫*二0辺P + C宀Z卩宀°（7-2 3）解上两式得心N工卩-(工P)2吃宀 £汀(7-4 , 5)式中N 加荷次数So 教正值，cmp 单位面积压力,kpas'彳级荷载下的原始沉降，cmC 斜率求得So和C值后，按下述方法修正沉降观测值，对于比例界限以 前各点，根据C、P值按s=Cp计算；对于比例界限以后各点，则按 S=S '

11、-So计算。根据p和修正后的S值绘制ps曲线。2.快速试验法根据试验记录按外推法推算各级荷载下，沉降速率达到相对稳定 标准时所需的时间和沉降量，然后以推算的沉降量绘制pS曲线。各 级荷载下，沉降达到相对稳定标准时所需时间和沉降量可按下式计吃吋+1)3 -【工I呵T+DI2迦竺竺辽萃沁(79)式中斷一第川级荷載下沉降达到相对稳定标准时所需的时间，min，舟动不址30 的倍数时，可増大为30的倍数*5,第耳级荷戏下沉降达到和対穏定标准时的沉即最T CDK降速率达相对稳定标准的时间增量，r.=60 min；5« i降速率达相对稳定标准的沉降增量* j.=O,l mm；g 自燃对数的底$S 用级荷菽厂一血关系的蔽跑.cm;趴第旳级荷载厂朗关系的斜率。为了使快速法的成果与相对稳定法取得一致，必须从施加第二级 荷载开始，从沉降观测值中扣除以前各级沉降未稳定而产生的剩余沉 降的影响。剩余沉