静力荷载试验

1、第二节静力载荷试验平板静力载荷试验（英文缩写PLT），简称载荷试验（图1）。它是模拟建筑物基础工作 条件的一种测试方法，起源于30年代的苏、美等国。其方法是在保持地基土的天然状态下， 在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性。测试 所反映的是承压板以下大约1.52倍承压板宽的深度内土层的应力一应变一时间关系的综 合性状。载荷试验的主要优点是对地基土不产生扰动，利用其成果确定的地基承载力最可靠、最 有代表性，可直接用于工程设计。其成果用于预估建筑物的沉降量效果也很好。因此，在对 大型工程、重要建筑物的地基勘测中，载荷试验一般是不可少的。它是目前世界各国用以确 定

2、地基承载力的最主要方法，也是比较其他土的原位试验成果的基础。载荷试验按试验深度 分为浅层和深层；按承压板形状有平板与螺旋板（图2）之分；按用途可分为一般载荷试验 和桩载荷试验；按载荷性质又可分为静力和动力载荷试验。本节主要讨论浅层平板静力载荷 试验。一、静力载荷试验的仪器设备及试验要点（一）仪器设备：载荷试验的设备由承压板、加荷装置及沉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（

3、也有方形者），对密实粘性土和砂土，承压面积一般为10005000cm2。 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。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，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。（二）试验要点（1）载荷试验一般在方形试坑中进行（图5）。试坑底的宽度应不小于承压板宽度（或直径） 的3倍，以消除侧向土自重引起的超载影响，使其达到或接近地基的半空间平面问题边界条 件的要

4、求。试坑应布置在有代表性地点，承压板底面应放置在基础底面标高处图S试坑载荷试验（2）为了保持测试时地基土的天然湿度与原状结构，应做到以下几点：测试之前，应在坑底预留2030cm厚的原土层，待测试将开始时再挖去，并立即放入载 荷板。对软粘土或饱和的松散砂，在承压板周围应预留2030cm厚的原土作为保护层。在试坑底板标高低于地下水位时，应先将水位降至坑底标高以下，并在坑底铺设2cm厚的 砂垫层，再放下承压板等，待水位恢复后进行试验。（3）安装设备，参考图3或图4,其安装次序与要求：安装承压板前应整平试坑底面，铺设12cm厚的中砂垫层，并用水平尺找平，以保证承 压板与试验面平整均匀接触。安装千斤顶、

5、载荷台架或反力构架。其中心应与承压板中心一致。安装沉降观测装置。其支架固定点应设在不受土体变形影响的位置上，沉降观测点应对称 放置。（4）加荷（压）。安装完毕，即可分级加荷。测试的第一级荷载，应将设备的重量计入，且宜 接近所卸除土的自重（相应的沉降量不计）。以后每级荷载增量，一般取预估测试土层极限压 力的1/81/10。当不宜预估其极限压力时，对较松软的土，每级荷载增量可采用1025kPa； 对较坚硬的土，采用50kPa；对硬土及软质岩石，采用100kPa。（5）观测每级荷载下的沉降。其要求是：沉降观测时间间隔。加荷开始后，第一个30min内，每10min观测沉降一次；第二个30min 内，每

6、15min观测一次；以后每30min进行一次。沉降相对稳定标准。连续四次观测的沉降量，每小时累计不大于0.1mm时，方可施加下一 级荷载。尽可能使最终荷载达到地基土的极限承载力，以评价承载力的安全度。当测试出现下列 情况之一时，即认为地基土已达极限状态，可终止试验：承压板周围的土体出现裂缝或隆起；在荷载不变情况下，沉降速率加速发展或接近一常数。压力CD*2沉降量曲线出现明显 拐点；总沉降量等于或大于承压板宽度(或直径)的0.06(GB50007-2001)；在某一荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定标准。如达不到极限荷载，则最大压力应达到预期设计压力的两倍或超过第一拐点至少三级荷 载。当需要卸

7、荷观测回弹时，每级卸荷量可为加荷量的2倍，历时1h，每隔15min观测一次。荷载完全卸除后，继续观测3h。二、静力载荷试验成果整理及其应用(一)静力载荷测试成果一一压力一沉降量关系曲线，载荷试验结束后，应对试验的原始数据 进行检查和校对，整理出荷载与沉降量、时间与沉降量汇总表。然后，绘制压力p与沉降量 S关系曲线(图6)。该曲线是确定地基承载力、地基土变形模量和土的应力一应变关系的重 要依据。阁5压力与沉降星关系曲线P.3比例界限；pl极限界限：I 压密阶段11一塑性变形阶段；【I整.体地切破坏阶段p-S曲线特征值的确定及应用：当p-S曲线具有明显的直线段及转折点时，一般将直线段的终点(转折点

8、)所对应的压 力(p0)定为比例界限值，将曲线陡降段的渐近线和表示压力的横轴的交点定为极限界限值 (pL)(见图 6)。当曲线无明显直线段及转折点时(一般为中、高压缩性土)，可用下述方法确定比例界限：在某一级荷载压力下，其沉降增量 Sn超过前一级荷载压力下的沉降增量 Sn1的两倍(即Sn2A SQ的点所对应的压力，即为比例界限。n绘制lgp-lgS(或p- 好S)曲线，曲线上的转折点所对应的压力即为比例界限。其中p为荷载增量， S为相应的沉降增量。比例界限压力点和极限压力点把p-S曲线分为三段，反映了地基土在逐级受压至破坏 的三个变形(直线变形、塑性变形、整体剪切破环阶段。比例界限点前的直线变

9、形段，地基土主要产生压密变形，地基处于稳定状态。直线段端点所对应的压力即为p0, 一般可作为地 基土的允许承载力或承载力基本值f0。0(二)试验成果的应用01、确定地基土承载力基本值f0当pCD*2S上有明显的比例界限(po)时，取该比例界限所对应的荷载值。当极限荷载能确定，且该值小于对应比例界限的荷载值的1.5倍时，取荷载极限值的一 半。不能按上述两点确定时，如承压板面积为25005000cm2，对低压缩性土和砂土，可取 S/B=0.010.015所对应的荷载值；对中、高压缩性土，可取S/B=0.02所对应的荷载值(S、 B分别为沉降量和承压板的宽度或直径)。2、计算地基土变形模量E0土的变形模量是指土在单轴受力、无侧限情况下似弹性阶段的应力与应变之比，其值可 由载荷试验成果pS曲线的直线变形段，按弹性理论公式求得：式中：p、S一分别为p S曲线直线段内一点的压