巖土工程1地基靜載試驗課件

1、巖土工程1地基靜載試驗巖土工程原位測試技術第1章地基靜載荷試驗巖土工程1地基靜載試驗第章內第章內 容容概述（地基基礎的一般知識）概述（地基基礎的一般知識）1.1 試驗設備和方法試驗設備和方法1.2 基本測試原理基本測試原理1.3 試驗成果的整理分析試驗成果的整理分析1.4 螺旋板載荷試驗要點螺旋板載荷試驗要點1.5 復合地基載荷試驗要點復合地基載荷試驗要點1.6 巖石地基載荷試驗要點巖石地基載荷試驗要點1.7 小小 結結巖土工程1地基靜載試驗概述（地基基礎的一般知識）概述（地基基礎的一般知識） 1. 建筑物、地基、基礎的關系建筑物、地基、基礎的關系 2. 地基基礎的類型地基基礎的類型 3. 對

2、地基和基礎的一般要求對地基和基礎的一般要求 4. 地基和基礎的常用檢測方法地基和基礎的常用檢測方法 巖土工程1地基靜載試驗1. 建筑物、地基、基礎的關系建筑物、地基、基礎的關系 一個完整的建筑體系包括了上部結構、基礎與地基一個完整的建筑體系包括了上部結構、基礎與地基三個組三個組成部分，成部分，三者構成一個相互依存的整體，具有各自的功能。三者構成一個相互依存的整體，具有各自的功能。 上部結構是完成設計預定功能的主體結構。上部結構是完成設計預定功能的主體結構。 基礎通常指建筑物最下端與地基直接接觸并經過了特殊處基礎通常指建筑物最下端與地基直接接觸并經過了特殊處理的結構部件。理的結構部件。地基是指建

3、筑物下方的承受建筑物的荷載并維持建筑物穩(wěn)地基是指建筑物下方的承受建筑物的荷載并維持建筑物穩(wěn)定的巖土體。定的巖土體。請看圖例。請看圖例。巖土工程1地基靜載試驗圖圖 1 房屋建筑體系的組成房屋建筑體系的組成地基地基巖土工程1地基靜載試驗地基地基地基地基圖圖 2 橋梁建筑體系的組成橋梁建筑體系的組成巖土工程1地基靜載試驗2. 地基基礎的類型地基基礎的類型 （1 1）地基的類型）地基的類型一般土質地基一般土質地基特殊土質地基特殊土質地基土質地基土質地基巖石地基巖石地基土巖組合地基土巖組合地基天然地基天然地基換填地基換填地基強夯地基強夯地基壓實地基壓實地基灌漿地基灌漿地基復合地基復合地基人工地基人工地基

4、地基地基巖土工程1地基靜載試驗（2）基礎的類型）基礎的類型柱柱下下獨獨立立基基礎礎墻墻下下條條形形基基礎礎剛剛性性基基礎礎（無無筋筋擴擴展展基基礎礎）柱柱下下獨獨立立基基礎礎墻墻下下條條形形基基礎礎鋼鋼筋筋混混凝凝土土擴擴展展基基礎礎柱柱下下條條形形基基礎礎筏筏板板基基礎礎箱箱形形基基礎礎淺淺基基礎礎樁樁基基礎礎沉沉井井基基礎礎沉沉箱箱基基礎礎地地下下連連續(xù)續(xù)墻墻基基礎礎組組合合型型深深基基礎礎深深基基礎礎基基礎礎巖土工程1地基靜載試驗3. 對地基和基礎的一般要求對地基和基礎的一般要求 保證建筑物的安全和正常使用，充分發(fā)揮地基的承載能力。保證建筑物的安全和正常使用，充分發(fā)揮地基的承載能力。安全

5、保證是第一位的。此外尚應注意經濟與安全的協(xié)調。安全保證是第一位的。此外尚應注意經濟與安全的協(xié)調。巖土工程1地基靜載試驗4. 地基和基礎的常用檢測方法地基和基礎的常用檢測方法 地基檢測方法：靜載試驗，靜力觸探，動力觸探，標準貫入。地基檢測方法：靜載試驗，靜力觸探，動力觸探，標準貫入。承載力與變形指標檢測常用靜載試驗，均勻性與密實程度檢承載力與變形指標檢測常用靜載試驗，均勻性與密實程度檢測常用靜力觸探、動力觸探和標準貫入。測常用靜力觸探、動力觸探和標準貫入。樁基礎檢測方法：靜載試驗，低應變，高應變，超聲波，鉆芯。樁基礎檢測方法：靜載試驗，低應變，高應變，超聲波，鉆芯。承載力檢測常用靜載試驗（單樁，

6、深井）和高應變，強度與承載力檢測常用靜載試驗（單樁，深井）和高應變，強度與完整性檢測常用低應變、超聲波和鉆芯法。完整性檢測常用低應變、超聲波和鉆芯法。巖土工程1地基靜載試驗1.1 試驗設備和方法試驗設備和方法 一、試驗設備一、試驗設備目前國內采用的試驗裝置，大體可歸納為由承壓板、加目前國內采用的試驗裝置，大體可歸納為由承壓板、加荷系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)四部分組成。荷系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、觀測系統(tǒng)四部分組成。設備的具體布置方式有如下兩種：設備的具體布置方式有如下兩種： 巖土工程1地基靜載試驗百分表堆 載荷載板主梁平臺千斤頂圖圖2-1 堆載平臺系統(tǒng)的設備布置堆載平臺系統(tǒng)的設備布置巖土工程1地基靜載試驗

7、圖圖2-2 錨樁反力梁系統(tǒng)的設備布置錨樁反力梁系統(tǒng)的設備布置鋼絞線錨樁基準梁千斤頂承壓板支墩鋼板工字鋼錨具反力梁巖土工程1地基靜載試驗（一）承壓板類型和尺寸（一）承壓板類型和尺寸 承壓板可用混凝土、鋼筋混凝土、鋼板、鑄鐵板等制成，承壓板可用混凝土、鋼筋混凝土、鋼板、鑄鐵板等制成，多以鋼板為主。要求壓板具有足夠的剛度，不破損、不撓曲，多以鋼板為主。要求壓板具有足夠的剛度，不破損、不撓曲，壓板底部光滑平整，尺寸和傳力重心準確，搬運和安置方便。壓板底部光滑平整，尺寸和傳力重心準確，搬運和安置方便。承壓板形狀可加工成正方形或圓形，其中圓形壓板受力條件承壓板形狀可加工成正方形或圓形，其中圓形壓板受力條件

8、較好而且邊界條件簡單，使用最多。較好而且邊界條件簡單，使用最多。 巖土工程1地基靜載試驗（二）承壓板面積（二）承壓板面積 巖土工程勘察規(guī)范規(guī)定一般宜采用巖土工程勘察規(guī)范規(guī)定一般宜采用0.250.50m2，對均質，對均質密實的土，可采用密實的土，可采用0.1m2，對軟土和人工填土，不應小于，對軟土和人工填土，不應小于0.5m2。建筑地基基礎設計規(guī)范建筑地基基礎設計規(guī)范GBJ5007-2002規(guī)定承壓板面積規(guī)定承壓板面積不應小于不應小于0.25m2，對于軟土不應小于，對于軟土不應小于0.5m2。采用單樁復合地基試驗方式時，壓板面積為一根樁承擔采用單樁復合地基試驗方式時，壓板面積為一根樁承擔的處理面

9、積。的處理面積。采用多樁復合地基試驗方式時，壓板面積為相應多根樁采用多樁復合地基試驗方式時，壓板面積為相應多根樁承擔的處理面積。承擔的處理面積。 巖土工程1地基靜載試驗二、試驗方法二、試驗方法平板載荷試驗適用于淺層地基、深層地基或大直徑人工平板載荷試驗適用于淺層地基、深層地基或大直徑人工挖孔樁的樁端土層測試。挖孔樁的樁端土層測試。 試驗的加載方式一般采用分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法試驗的加載方式一般采用分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法（慢速法）和沉降非穩(wěn)定法（快速法），以慢速法為主。（慢速法）和沉降非穩(wěn)定法（快速法），以慢速法為主。典型的慢速法加載過程（建筑地基基礎設計規(guī)范典型的慢速法加載過程（建筑地

10、基基礎設計規(guī)范GBJ5007-2002）：）：荷載分級：不應少于荷載分級：不應少于8級，最大加載量不應小于設計要級，最大加載量不應小于設計要求的兩倍；求的兩倍；數(shù)據(jù)測讀：每級加載后，按間隔數(shù)據(jù)測讀：每級加載后，按間隔10、10、10、15、15min，以后為每隔半小時測讀一次沉降量。，以后為每隔半小時測讀一次沉降量。巖土工程1地基靜載試驗穩(wěn)定標準：當在連續(xù)兩小時內，每小時的沉降量小于穩(wěn)定標準：當在連續(xù)兩小時內，每小時的沉降量小于0.1mm時，認為沉降已趨穩(wěn)定，可加下一級荷載。時，認為沉降已趨穩(wěn)定，可加下一級荷載。 加載終止標準：加載終止標準：1. 承壓板周圍的土明顯地側向擠出；承壓板周圍的土明

11、顯地側向擠出；2. 沉降沉降s急驟增大，荷載急驟增大，荷載沉降（沉降（ps）曲線出現(xiàn)陡降段；）曲線出現(xiàn)陡降段；3. 在某一級荷載的作用下，在某一級荷載的作用下，24小時內沉降速率不能達到小時內沉降速率不能達到穩(wěn)定；穩(wěn)定；4. 沉降量與承壓板寬度或直徑之比大于或等于沉降量與承壓板寬度或直徑之比大于或等于0.06。卸載：該規(guī)范沒有對卸載過程做出規(guī)定，但完整的試驗卸載：該規(guī)范沒有對卸載過程做出規(guī)定，但完整的試驗應包含卸載過程。應包含卸載過程。注意各規(guī)范的規(guī)定有一些差別。注意各規(guī)范的規(guī)定有一些差別。 巖土工程1地基靜載試驗1.2 復合地基載荷試驗要點復合地基載荷試驗要點 復合地基測試的特殊性，主要在于

12、復合地基中存在加固復合地基測試的特殊性，主要在于復合地基中存在加固體。關鍵在于體。關鍵在于壓板尺寸的選擇和壓板的安裝。壓板尺寸的選擇和壓板的安裝。 選擇壓板尺寸時應根據(jù)地基處理時的施工圖計算。采用選擇壓板尺寸時應根據(jù)地基處理時的施工圖計算。采用單樁復合地基試驗方式時，壓板在安裝時要特別注意壓板下單樁復合地基試驗方式時，壓板在安裝時要特別注意壓板下面應該只有一根樁，且應該使壓板的中心與樁的中心對正。面應該只有一根樁，且應該使壓板的中心與樁的中心對正。采用多樁復合地基試驗方式時，應該使壓板的中心與樁群的采用多樁復合地基試驗方式時，應該使壓板的中心與樁群的中心對正。中心對正。 一、一、單樁或多樁復合

13、地基載荷試驗要點單樁或多樁復合地基載荷試驗要點 巖土工程1地基靜載試驗 樁 行距 行距 樁距 排距 排距 樁距 排距 排距 圖圖 2-3 復復合合地地基基的的幾幾種種典典型型布布樁樁方方式式 圖圖2-3 a) 矩形布樁方式矩形布樁方式巖土工程1地基靜載試驗 樁 行距 行距 樁距 排距 排距 樁距 排距 排距 圖圖 2-3 復復合合地地基基的的幾幾種種典典型型布布樁樁方方式式 圖圖2-3 b) 等邊三角形布樁方式等邊三角形布樁方式巖土工程1地基靜載試驗 樁 行距 行距 樁距 排距 排距 樁距 排距 排距 圖圖 2-3 復復合合地地基基的的幾幾種種典典型型布布樁樁方方式式 圖圖2-3 c) 梅花形

14、布樁方式梅花形布樁方式巖土工程1地基靜載試驗一根樁承擔的處理面積可按如下方法計算：一根樁承擔的處理面積可按如下方法計算：對于矩形布樁，一根樁承擔的處理面積等于兩個方向的對于矩形布樁，一根樁承擔的處理面積等于兩個方向的樁距的乘積；樁距的乘積；對于等邊三角形布樁，一根樁承擔的處理面積等于對于等邊三角形布樁，一根樁承擔的處理面積等于0.866乘以樁距的平方；乘以樁距的平方；對于梅花形布樁，一根樁承擔的處理面積等于樁的行距對于梅花形布樁，一根樁承擔的處理面積等于樁的行距與排距的乘積。與排距的乘積。巖土工程1地基靜載試驗單樁或多樁復合地基靜載試驗與常規(guī)靜載試驗的差異在單樁或多樁復合地基靜載試驗與常規(guī)靜載

15、試驗的差異在于：于：1壓板的面積有比較嚴格的規(guī)定。壓板的面積有比較嚴格的規(guī)定。2壓板的定位要求不同。平面上與樁的中心或重心重合，壓板的定位要求不同。平面上與樁的中心或重心重合，標高與樁頂一致。標高與樁頂一致。3依據(jù)的規(guī)范不同，故試驗過程與控制標準有一些差異。依據(jù)的規(guī)范不同，故試驗過程與控制標準有一些差異。4曲線特征多為緩變形，且平滑度較差。曲線特征多為緩變形，且平滑度較差。巖土工程1地基靜載試驗一般試驗過程與常規(guī)壓板試驗相同，只是在選擇承壓板一般試驗過程與常規(guī)壓板試驗相同，只是在選擇承壓板時，進行樁體測試的壓板應與樁的截面適應，進行土體測試時，進行樁體測試的壓板應與樁的截面適應，進行土體測試的

16、壓板可按常規(guī)地基測試的壓板選擇，但應注意其覆蓋面內的壓板可按常規(guī)地基測試的壓板選擇，但應注意其覆蓋面內不應有樁體存在，且其周邊應留有適當余地。不應有樁體存在，且其周邊應留有適當余地。 二、二、樁土分離式試驗要點樁土分離式試驗要點 測試完成后，分別對樁體和土體進行統(tǒng)計分析，得出樁測試完成后，分別對樁體和土體進行統(tǒng)計分析，得出樁的承載力特征值和土的承載力特征值，然后按下式計算復合的承載力特征值和土的承載力特征值，然后按下式計算復合地基承載力特征值：地基承載力特征值：fsp，k=mfp，k+(1-m)fs，km=Ap/Asp巖土工程1地基靜載試驗1.3 試驗成果的整理分析試驗成果的整理分析 一、試驗

17、成果的整理一、試驗成果的整理（一）原始讀數(shù)的計算復核（一）原始讀數(shù)的計算復核 （二）異常數(shù)據(jù)處理（二）異常數(shù)據(jù)處理 大量實測結果表明，當?shù)鼗恋木鶆蛐陨锌汕覝y試過大量實測結果表明，當?shù)鼗恋木鶆蛐陨锌汕覝y試過程正常時，測試得出的主要曲線（程正常時，測試得出的主要曲線（p-s曲線）是比較光滑的。曲線）是比較光滑的。所謂異常數(shù)據(jù)是指背離這一規(guī)律性的數(shù)據(jù)。所謂異常數(shù)據(jù)是指背離這一規(guī)律性的數(shù)據(jù)。最好的辦法是防止發(fā)生數(shù)據(jù)異常。最好的辦法是防止發(fā)生數(shù)據(jù)異常。 巖土工程1地基靜載試驗（三）曲線繪制（三）曲線繪制一般地，地基靜載試驗主要應繪制一般地，地基靜載試驗主要應繪制p-s曲線，但根據(jù)需曲線，但根據(jù)需要，

18、還可繪制各級荷載作用下的沉降和時間之間的關系曲要，還可繪制各級荷載作用下的沉降和時間之間的關系曲線以及地面變形曲線。線以及地面變形曲線。完整的完整的p-s曲線包含了曲線包含了3個階段，例如：個階段，例如： 巖土工程1地基靜載試驗7060504030201000100200300400500CBA荷載 (kPa) 位 移 S(mm)圖圖2-4 地基靜載試驗的典型地基靜載試驗的典型p-s曲線曲線 巖土工程1地基靜載試驗 若繪出的若繪出的ps曲線的直線段不通過坐標原點，可按直線曲線的直線段不通過坐標原點，可按直線段的趨勢確定曲線的起始點，以便對段的趨勢確定曲線的起始點，以便對ps曲線進行修正。曲線進

19、行修正。必要時可繪制其他輔助判斷曲線，比如必要時可繪制其他輔助判斷曲線，比如slgt曲線、曲線、slgp曲線等。曲線等。二、地基承載力的判斷二、地基承載力的判斷確定地基的承載力時既要控制強度，又要能確保建筑確定地基的承載力時既要控制強度，又要能確保建筑物不致產生過大沉降。物不致產生過大沉降。建筑地基基礎設計規(guī)范建筑地基基礎設計規(guī)范（GBJ50007-2002）對于）對于確定承載力特征值的規(guī)定如下：確定承載力特征值的規(guī)定如下：1. 當當ps曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應的曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值；荷載值；2. 當極限荷載小于對應比例界限的荷載值的當極限荷載小于對應比

20、例界限的荷載值的2倍時，取倍時，取極限荷載的一半；極限荷載的一半；巖土工程1地基靜載試驗3. 當不能按上述兩款要求確定時，當壓板面積為當不能按上述兩款要求確定時，當壓板面積為0.250.5m2，可取，可取s/b=0.010.015所對應的荷載，但其值不所對應的荷載，但其值不應大于最大加載量的一半。應大于最大加載量的一半。同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應少于同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應少于3點，當試驗實測點，當試驗實測值的極差不超過其平均值的值的極差不超過其平均值的30%時，取此平均值作為該土時，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值層的地基承載力特征值fak。單樁或多樁復合地基承載力的計算方法大致

21、相同。單樁或多樁復合地基承載力的計算方法大致相同。三、變形模量計算三、變形模量計算在在p-s曲線的直線段曲線的直線段OA上可以任選一點上可以任選一點p和對應的和對應的s，代入下列公式即可算出壓板下壓縮土層代入下列公式即可算出壓板下壓縮土層(大致大致3B或或3D厚厚)內內的平均的平均E0值，并可用于計算地基沉降。值，并可用于計算地基沉降。 巖土工程1地基靜載試驗圓形剛性壓板（圓形剛性壓板（D為直徑）：為直徑）： 方形剛性壓板（方形剛性壓板（B為邊長）：為邊長）：要注意的是，如果壓板下方不遠處還含有軟弱下臥層，要注意的是，如果壓板下方不遠處還含有軟弱下臥層，把表層荷載試驗所得的把表層荷載試驗所得的

22、E0用于全壓縮層的總沉降計算，其用于全壓縮層的總沉降計算，其結果必然較地基的實際沉降為低，這是偏危險的。結果必然較地基的實際沉降為低，這是偏危險的。 pDEs0214pBEs0212巖土工程1地基靜載試驗四、實例分析四、實例分析 載荷試驗中采用直徑載荷試驗中采用直徑1.128m的圓形壓板，得出的的圓形壓板，得出的p-s曲曲線如圖線如圖2-4，已知壓板下的地基土較為均勻，其橫向變形系，已知壓板下的地基土較為均勻，其橫向變形系數(shù)數(shù) 可取為可取為0.25。試根據(jù)該圖確定該地基土的極限荷載。試根據(jù)該圖確定該地基土的極限荷載pl、承載力特征值承載力特征值fak、和變形模量、和變形模量E0。 解：按該圖得

23、到解：按該圖得到A點對應的荷載為點對應的荷載為350kPa，相應的壓，相應的壓板沉降量為板沉降量為12.4mm，C點對應的荷載為點對應的荷載為500kPa。故得到地。故得到地基土的比例界限為基土的比例界限為350kPa，極限荷載，極限荷載pl為為500kPa。按規(guī)范。按規(guī)范的規(guī)定，因為比例界限不是很清晰，而極限荷載容易確定的規(guī)定，因為比例界限不是很清晰，而極限荷載容易確定且極限荷載小于對應比例界限值的且極限荷載小于對應比例界限值的2倍，故取極限荷載的一倍，故取極限荷載的一半作為該試驗點的承載力特征值，即為半作為該試驗點的承載力特征值，即為250kPa。 巖土工程1地基靜載試驗算得變形模量：算得

24、變形模量： MPa46.26128. 135. 00124. 025. 01212220pDsE從上述計算過程可以看出，在數(shù)據(jù)處理和分析過程中從上述計算過程可以看出，在數(shù)據(jù)處理和分析過程中不是太精確，規(guī)范的規(guī)定對很多情況也不是太明確，一般不是太精確，規(guī)范的規(guī)定對很多情況也不是太明確，一般應借助于經驗和理論知識，且應偏于安全。應借助于經驗和理論知識，且應偏于安全。 巖土工程1地基靜載試驗復習思考題復習思考題 基礎的作用是什么？為什么建筑物要設置基礎？基礎的作用是什么？為什么建筑物要設置基礎？ 什么是地基？什么是天然地基？什么是人工地基？什么是地基？什么是天然地基？什么是人工地基？ 什么是復合地基？列舉出