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文档简介
1、第八章 工程地质测试与试验,一、原位测试特点 免除取样麻烦; 试样尺寸较大; 保持天然状态,综合反映客观; 试验成果可靠; 试验周期长; 试验设备较笨重,操作复杂。,原位测试,土体原位测试方法,原位测试,1、原理 模拟建筑物基础的工作状态,保持土体天然结构,逐级加荷,观测变形特性。 2、设备 承压板;加荷装置;观测装置。,原位测试,二、载荷试验,承压板面积:50 x50cm2 ;厚度:4050mm,加荷:油压千斤顶、锚式或斜撑反力装置,观测装置:百分表,3、试验要点 成坑、准备、安装、加荷、观测、终止、卸荷,原位测试,4、成果应用 PS曲线、曲线特征值,确定承载力、变形模量,3、 试验要点:
2、成坑-试坑达板宽三倍,承载板位于基底标高处。 准备-预留30cm以保持天然状态,降低地下水位,铺2cm砂垫层放承载板。 安装-压板均匀接触坑底,安装加荷与观测装置。,锚,原位测试,加荷-分级加荷。第一级计入设备重,接近卸除土重,其后为1/8极限荷载。,终止-,a.尽可能最终荷载达地基极限承载力;,b.出现以下情况可终止: 压板周边土隆起; 荷载不变,沉降加速,曲线出拐点; 总沉降量0.08b; 某级荷载下,24h沉降不稳;,c.达不到极限荷载,最大压力达预期压力2倍。,观测- 间隔时间:10、10、10、15、15、30min、稳定标准:连续四次沉降量,0.1mm/h。,顶,原位测试,卸荷-卸
3、荷量可取每级加荷量的两倍,历时1h,隔15min观测一次,卸载完毕继续观测3h。,4、成果应用,成果整理,主要成果为PS曲线,曲线特征值 第一拐点pa为比例界限或临塑荷载; 第二拐点pb为极限界限值(临界荷载)。,原位测试,表达土体变形三阶段,即:压密、塑性变形、整体剪切破坏。,成果应用-,a.确定地基承载力基值,f0 = pa,若pb 1.5 pa ,取f0=1/2 pb;,pa 、pb无法确定,则取s/b=0.02(0.010.015)对应的p值为f0值。高压缩性土取高值。,原位测试,E 0 =BI(1-2)p/s,B:板宽; I:压板深度系数;:压板形状修正系数; :土的泊松比; p、s
4、:PS曲线直线段上任一点的压力、沉降值。 d :压板直径,E 0 =I0*(1-2)p/s*d,土的变形模量指土在单轴受力、无侧限情况下似弹性阶段的应力应变之比,由PS曲线直线段,按弹性理论求:,b.计算变形模量,原位测试,-工程地质手册,5、影响因素分析 承压板尺寸- 判稳标准-相对稳定; 压板埋深-同基底埋深,浅? 土体均匀性-影响深度1.52.0倍,非均?,承压板与实际基础尺寸的差异对沉降的影响,承压板宽度与沉降量关系,原位测试,三、静力触探,原理-用静力将探头压入土中,因土层结构不同,探头贯入阻力各异。由此了解地层情况。,优点:具有勘探与测试双功用;精度高、快速、连续、高效、多用;技术
5、比较先进。,缺点:应用受限制,碎石类土不可用;不能直接观察地层。,1、原理特点,原位测试,2、设备及操作要点,设备:主机与反压装置、测量记录装置、探头。,试验步骤:探头率定;入场就位;调试仪器;贯入、测记(垂直贯入,控制速率12cm/s)。,注意事项:避开地下设施;保持探杆铅直,初贯入时不可有侧推;在已有孔旁距离大于孔径2025倍,以防土层扰动。,原位测试,停止贯入的情况:主机负荷达到额定荷载的120%;贯入时探杆出现明显弯曲;探头负荷达到额定荷载;反力装置失效。,3、资料整理,计算-采用电阻应变仪时,据应变量按率定曲线换算,即:,触探成果图-以深度为纵坐标绘 qc H, fs H, ps H
6、, FRH, UH的变化曲线。,比贯入阻力:,锥尖阻力:,侧摩阻力:,摩阻比:,孔压:,原位测试, 曲线修正,A,深度修正-,B,幅度修正 按归零点与记录纸零线位置,反号调整。,以孔口为深度零点对记录曲线深度按上式修正,曲线长度不足,按其发展趋势补入。,式中:D:实际贯入深度;l:杆长;n:杆数;h:自锥底全断面起算探头长度;l:未入土杆长。,计算式为:,原位测试,4.1 划分土层、土类判别:,b.力学分层:据曲线形状、参数值、结合分类标准进行分层定名;用临界深度概念确定分层界面, 土类判别-,a.由曲线求参数均值: 不计超前、滞后段和特殊值;, 分层-,以锥尖阻力qc为主,结合fs (FR)
7、或U值予以分类(曲线形状、参数值分类标准)。,4、成果应用,原位测试,特点:方法简洁、经济、周期短,b.求地基土承载力基本值:,a.土的抗剪强度参数:,式中:-摩擦角;qc-锥尖阻力;400 qc 8200(kPa),式中:、-土类修正系数,查表。,式中:c-粘聚力;fs-侧摩阻力;a、b-系数,与土类有关。,4.2 求土层工程性质指标:,原位测试,a.确定单桩承载力:,b .确定桩端持力层:,静探与沉桩机理相似,由静力触探曲线可找出锥尖阻力较高的层位;,根据阻值大小和桩基设计要求,可确定桩端持力层;,进一步可确定桩长及桩截面尺寸、单桩数量等。,4.3 、在桩基勘查中的应用:,原位测试,5、影
8、响因素分析:,探头探杆规格:锥头底面积增大,qc、fs会减小;筒长增, qc增, fs减;筒、杆小于锥底径,阻力值减小,贯入速率:贯入阻力随贯入速率而有所不同。2cm/s时影响较小。,孔压探头饱和:严格饱和才能测试准确,若空气未排尽会影响准确性。,原位测试,5、影响因素分析:,温度:电阻应变片受温度影响产生电阻率变化,影响测试。探头应保温,防晒防冻。,其他:探杆倾斜弯曲;地层软硬变化大,孤石、砖瓦等;深层触探,当地层较硬时,出现地层“缺失”-测试深度大于实际深度;仪器精度和操作水平的影响。,长时间通电;地温差异;探头贯入的摩擦热;传感器变形的应力热;,原位测试,1、原理-应用一定的锤击动能,将
9、探头打入土中,根据入土深度对应的锤击数判定土的性质。,特点-设备简单、易学易用、适应性广,可连续测试,标贯可观察土样。,类型-轻型-N10 重型-N63.5 超重型-N120 标准贯入-N,四、动力触探,原位测试,原位测试,常用动力触探类型及规格,设备导向杆、提引器、穿心锤、锤垫、探杆、探头,测试程序-,轻型-落距0.5m,记录每打入0.30m所需的锤击数;贯入深度4m;遇硬层,击数超过100击,停止试验。,重型-落距0.76m,记录每打入0.10m 所需的锤击数;杆正、匀速(1530击/min)、连续打入;砂砾类土贯入深度1215m;当贯入0.10m 击数连续三次超过50击,停止或改超重型。
10、,超重型-落距1.00m,记录每打入0.10m 所需的锤击数;贯入深度20m,余同上。,2、圆锥动探试验:,原位测试,现场核对记录的击数和贯入深度;,实测击数校正及统计分析:,以校正后的击数和贯入深度绘击数深度关系曲线。,轻型绘N10 曲线图;均值统计:,重型杆长校正:,超重型先换算为重型击数:,再按上式校正击数;,成果资料,原位测试,a.特点-标贯器、测试方法不同于其他探头。,b.试验要点-,提升贯入器,进行土样鉴别描述,测长度,保留土样。,贯入速率保持为1530击/min,预打0.15cm,开始计数,由0.10N得到0.30N。当击数大于50击时,停止贯入并记录对应的贯入深度;,垂直轻放,
11、孔口加导向器;,预留0.15m,清净残土,保持孔内水位高于地下水位;,国际通用方法-SPT,3、标准贯入试验:,原位测试,当在地下水位以下的土层中进行试验时,应使孔内水位保持高于地下水位,以免出现涌砂和塌孔,必要时,应下套管或用泥浆护壁。,d.资料分析-,不能连续贯入,每0.45m需提升,钻至预定深度,再贯入。,不适宜用于碎石类土。,击数等于实测值N;,绘标贯击数-深度NH关系曲线。,未贯入0.30m,,e.标贯击数判别砂土液化:,c.注意事项-,原位测试,-砂土,划分土层:按锤击数,高-粗粒土,低-细粒土;求均值,定名,确定承载力:规范查表;动贯入阻力求标值:,4、动探成果应用,动贯入阻力:
12、,原位测试,求单桩承载力: 桩打入与动探打入有相似机理,可据动探估计桩端阻力。,确定砂土密度及液化势: 密度与击数的关系查规范;液化判别用标贯法。,确定粘性土稠度及c,值:多为经验,未入规范。,桩基持力层-密砂-N30;土层-N63.520;卵石-N1208,原位测试,主要为土层及测试机理、设备与试验方法两方面的影响,有效锤击能:能量消耗于锤与垫碰撞、杆变形、孔壁摩擦等,此外才是克服土体阻力的锤击能。,动探方法非标准,成果无法对比。,设备的贯入能力及适用性: 轻-较适于软土;超重-砾石层,动贯入阻力:,有效锤击能:,贯入度:,阵击贯入深度,5、影响因素,原位测试,钻进方法(参见标贯),土层埋深
13、:上覆土压力、侧压力增大,贯入阻力增,动探击数增,杆偏斜的影响: 增加侧壁摩阻,减有效锤击能,对击数有影响。,探杆长度影响:依规范进行校正。 ,最佳贯入深度下限: 轻:610m; 重:1425m; 超重:40m;,规范规定: 偏斜度2%, 保持速率: 1530击/min。,5、影响因素(续),原位测试,小结: 原位测试主要特点 试样较大、免取样; 保持天然状态、综合反映客观;试验成果可靠;设备、技术要求高。 载荷试验成果应用 确定地基承载力基值、计算变形模量 动探试验的特点、原理及适用范围 标贯试验的注意事项 不适宜用于碎石类土;不能连续贯入,每0.45m需提升,钻至预定深度,再贯入。,思考题:,原位测试方法的主要特点是什么? 载荷试验成果?PS曲线对应的地基变形三阶段和特征值意义为何?,标准贯入器结构,1-穿心锤 2-锤垫 3-触探杆 4-贯入器头 5-出水孔 6-贯入器身 7-贯入器靴,动力触探直方图及土层划分,静力触探试验,习题1 某建筑场地土层为稍密砂层,用方形板面积0.5m2进行载荷板试验,压力和相应沉降见表,试求土层承
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