原位測(cè)試(zm)

1、土木工程土木工程試驗(yàn)與量測(cè)技術(shù)試驗(yàn)與量測(cè)技術(shù)B主講：朱明主講：朱明第三章第三章 原位測(cè)試技術(shù)原位測(cè)試技術(shù)第二節(jié) 靜力觸探第三節(jié) 孔壓靜力觸探第四節(jié) 動(dòng)力觸探第五節(jié) 載荷試驗(yàn)(略過)第六節(jié) 旁壓試驗(yàn)第七節(jié) 十字板剪切試驗(yàn)第一節(jié) 概述第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、土體原位測(cè)試的概念l原位測(cè)試原位測(cè)試（In-Situ Testing ）：在巖土體原有的位置上，在保持巖土的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)條件下測(cè)定巖土性質(zhì)稱為原位測(cè)試。l土體原位測(cè)試土體原位測(cè)試：一般指的是在工程地質(zhì)勘察現(xiàn)場(chǎng)，在不擾動(dòng)或基本不擾動(dòng)土層的情況下對(duì)土層進(jìn)行測(cè)試，以獲得所測(cè)土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及劃分土層一種土工勘察技術(shù)。二

2、、優(yōu)點(diǎn)（與室內(nèi)試驗(yàn)比較）二、優(yōu)點(diǎn)（與室內(nèi)試驗(yàn)比較）l不需經(jīng)過鉆探取樣，直接測(cè)定巖土力學(xué)性質(zhì)，更能真實(shí)反映巖土的天然結(jié)構(gòu)及天然應(yīng)力狀態(tài)下的特性。l原位測(cè)試所涉及的土尺寸較室內(nèi)試驗(yàn)樣品要大得多，因而更能反映土的宏觀結(jié)構(gòu)如裂隙等)對(duì)土的性質(zhì)的影響，比土樣具代表性。l可重復(fù)進(jìn)行驗(yàn)證，縮短試驗(yàn)周期。l土體原位測(cè)試方法很多，可以歸納為下列兩類： (1)土層剖面測(cè)試法(logging or stratigraphic profiling methods)：主要包括靜力觸探、動(dòng)力觸探、扁鏟松脹儀試驗(yàn)及波速法等。土層剖面測(cè)試法具有可連續(xù)進(jìn)行、快速經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。 (2)專門測(cè)試法(specific test met

3、hods) ：主要包括載荷試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)、抽水和注水試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等。土的專門測(cè)試法可得到土層中關(guān)鍵部位土的各種工程性質(zhì)指標(biāo)，精度高，測(cè)試成果可直接供設(shè)計(jì)部門使用。其精度超過室內(nèi)試驗(yàn)的成果。三、土體原位測(cè)試的種類三、土體原位測(cè)試的種類四、土體原位測(cè)試的應(yīng)用四、土體原位測(cè)試的應(yīng)用l根據(jù)不同的測(cè)試方法（包括CPT、DPT、PLT、PMT、FVST、SDPT），其應(yīng)用可歸納為：（1）、土層土類劃分；（2）、求天然地基承載力；（3）、測(cè)定土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)；（4）、在樁基勘察中的應(yīng)用；（5）、評(píng)價(jià)砂土和粉土的地震液化；（6）、求解土的固結(jié)系數(shù)、滲透系數(shù)及不排水抗剪強(qiáng)度等；（7）、

4、檢驗(yàn)壓實(shí)填土的質(zhì)量及強(qiáng)夯效果；（8）、進(jìn)行淺基礎(chǔ)的沉降計(jì)算；（9）、其它。第二節(jié)第二節(jié) 靜力觸探靜力觸探一、定義一、定義l靜力觸探(Static Cone Penetration Test,簡(jiǎn)稱CPT)是借助機(jī)械把一定規(guī)格的圓錐形探頭勻速壓入土中，通過測(cè)定探探頭頭的端阻q，側(cè)壁摩阻力f來確定土體的物理力學(xué)參數(shù)，劃分土層的一種土體勘測(cè)技術(shù)。l靜力觸探首先在荷蘭研制成功，因此靜力觸探也叫“荷蘭錐”試驗(yàn)。l按測(cè)量機(jī)理分：機(jī)械式靜力觸探和電測(cè)式靜力觸探l按探頭功能分：?jiǎn)螛蜢o力觸探、雙橋靜力觸探、孔壓靜力觸探l電測(cè)式靜力觸探的優(yōu)點(diǎn)：（1）測(cè)試連續(xù)、快速，效率高，功能多，兼具勘探與測(cè)試雙重作用；（2）測(cè)試

5、數(shù)據(jù)精度高，再現(xiàn)性好；（3）采用電測(cè)技術(shù)，便于實(shí)現(xiàn)測(cè)試工程的自動(dòng)化，測(cè)試成果可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理，減少了工作強(qiáng)度。二、測(cè)試設(shè)備與種類二、測(cè)試設(shè)備與種類設(shè)備組成：觸探主機(jī)和反力裝置觸探主機(jī)可分為液壓式和機(jī)械式反力裝置可分為自重式和錨式測(cè)量與記錄顯示裝置1. 探頭和探桿觸探主機(jī)為液壓傳動(dòng)式的，反力裝置為自重式。觸探主機(jī)為液壓傳動(dòng)式的，反力裝置為地錨式。觸探主機(jī)為機(jī)械傳動(dòng)式的，反力裝置為地錨式。探頭是靜力觸探儀的關(guān)鍵部件分為三種類型：?jiǎn)斡茫颍┨筋^、雙用（橋）探頭、多用（孔壓）探頭Ps：比貫入阻力，qc：錐尖阻力，fs：側(cè)壁摩阻力，uw ：孔隙水壓力國際標(biāo)準(zhǔn)探頭的規(guī)格：錐頭頂角60、底面積10cm2、

6、側(cè)壁摩擦筒面積150cm2、透水石在錐底單用（橋）探頭 雙用（橋）探頭 多用（孔壓）探頭三、測(cè)試原理三、測(cè)試原理 電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片 電橋電橋I電流電流R電阻電阻 U電壓（根據(jù)歐姆定律）電壓（根據(jù)歐姆定律） 電壓變化（測(cè)量值）電流變化應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 21 LLKR ULLKURELLE四、測(cè)試步驟四、測(cè)試步驟（一）探頭率定（一）探頭率定l率定的目的是求出測(cè)量率定的目的是求出測(cè)量?jī)x表的讀數(shù)與荷載之間儀表的讀數(shù)與荷載之間的關(guān)系的關(guān)系率定系數(shù)率定系數(shù)l率定的設(shè)備可分為兩個(gè)率定的設(shè)備可分為兩個(gè)主要部分主要部分1.可移動(dòng)的活動(dòng)架可移動(dòng)的活動(dòng)架2.量力環(huán)量力環(huán)探頭率定的步驟探頭率定的步驟: la.安裝設(shè)備

7、lb.把連著電纜線和記錄儀表的探頭安裝上lc.旋轉(zhuǎn)手輪施加壓力，邊記錄儀表上的讀數(shù) ld.畫壓力讀數(shù)曲線，一般情況下應(yīng)該是直線le.求率定系數(shù)KK等于直線的斜率)mVkN/A( xkx)(kPaAP0 （二）野外測(cè)試的關(guān)鍵步驟（二）野外測(cè)試的關(guān)鍵步驟:la.布孔位，平整場(chǎng)地布孔位，平整場(chǎng)地lb.安裝觸探機(jī)安裝觸探機(jī) ，并調(diào)平機(jī)座（為使貫入壓力保，并調(diào)平機(jī)座（為使貫入壓力保持垂直方向），把機(jī)座與反力裝置銜接持垂直方向），把機(jī)座與反力裝置銜接 lc.將探頭、測(cè)量電纜、探桿連接起來，并檢查將探頭、測(cè)量電纜、探桿連接起來，并檢查測(cè)量?jī)x表，并調(diào)零測(cè)量?jī)x表，并調(diào)零ld.將連著探桿的探頭壓入地下將連著探桿的

8、探頭壓入地下 ，同時(shí)記錄深度同時(shí)記錄深度值和測(cè)量?jī)x表的數(shù)據(jù)值和測(cè)量?jī)x表的數(shù)據(jù)注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)l觸探機(jī)就位后，應(yīng)調(diào)平機(jī)座，并使用水平尺校準(zhǔn)，使貫入壓力保持豎直方向，并使機(jī)座與反力裝置銜接、鎖定。l觸探機(jī)的貫入速率應(yīng)控制在1-2cm/s，一般為2cm/s；使用手搖式觸探機(jī)時(shí)，手把轉(zhuǎn)速應(yīng)力求均勻。l使用記讀式儀器時(shí)，每貫入0.1m或0.2m時(shí)應(yīng)記錄一次讀數(shù)。l遇下列情況時(shí)應(yīng)停止貫入： a、觸探主機(jī)負(fù)荷達(dá)到其額定荷載的120%時(shí)； b、貫入時(shí)探桿出現(xiàn)明顯彎曲； c、反力裝置失效； d、探頭負(fù)荷達(dá)到額定荷載時(shí)； e、記錄儀器顯示異常。五、測(cè)試數(shù)據(jù)的處理五、測(cè)試數(shù)據(jù)的處理1.原始數(shù)據(jù)的整理原始數(shù)據(jù)的整理

9、回零修正觸探參數(shù)的計(jì)算摩阻比FR%100%100csRqfF錐尖阻力側(cè)壁摩阻力ffsqqcXKfXKq側(cè)壁摩阻力：錐尖阻力：xkx深度（m）錐頭阻力qc（kPa）側(cè)壁摩阻力fs（kPa）FR讀數(shù)回零校正值qc讀數(shù)回零fs0.14004020.00.840.24214120.51.20.34324120.50.91.03663015.01.14104120.51.2421.338例如：如下表Kq=0.5kPa/R；Kf=0.02kPa/R2繪制觸探參數(shù)隨深度的變化曲線繪制觸探參數(shù)隨深度的變化曲線l包括包括qc-H， fs-H，F(xiàn)R-H 3.可以用計(jì)算機(jī)來數(shù)據(jù)處理和繪圖可以用計(jì)算機(jī)來數(shù)據(jù)處理和繪圖

10、六、測(cè)試精度影響因素六、測(cè)試精度影響因素1.探頭規(guī)格探頭規(guī)格單橋單橋PS 雙橋雙橋 qc，fslPS qclqc，fs都隨錐底面積的增大而減小；l側(cè)壁摩擦筒長度增大時(shí)， qc增大， fs減小。l探桿外徑、摩擦筒與錐底面直徑應(yīng)保持一致l錐尖角度 60l探頭形狀及尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化與科學(xué)化對(duì)測(cè)試成果探頭形狀及尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化與科學(xué)化對(duì)測(cè)試成果的應(yīng)用、交流和對(duì)比都有很重要的意義。的應(yīng)用、交流和對(duì)比都有很重要的意義。貫入速率貫入速率如果貫入速率大于1cm/s以上時(shí)，讀數(shù)受貫入速率的影響就很小了事實(shí)上，靜力觸探的貫入速率一般用2cm/s 3.溫度影響溫度影響.l溫度變化會(huì)引起探頭內(nèi)部的電阻應(yīng)變片長度發(fā)生變化，從而

11、使其阻值發(fā)生變化，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的大誤差。l 產(chǎn)生溫度變化的重要原因之一是地面溫度與地下溫度的不同，特別在夏天與冬天。特別在夏天與冬天。l措施：措施：（1）采用溫度補(bǔ)償或自動(dòng)溫度補(bǔ)償應(yīng)變片來補(bǔ)償溫度變化對(duì)探頭測(cè)試數(shù)據(jù)的影響； （2）防止暴曬與受凍； （3）探頭貫入地下約0.5-1.0m，停止貫入5-10min，使探頭的溫度與地下的溫度一致，然后調(diào)零。 七、測(cè)試成果的應(yīng)用七、測(cè)試成果的應(yīng)用lCPT 在土木工程中的應(yīng)用特別廣泛在土木工程中的應(yīng)用特別廣泛 1.土層劃分土層劃分: l繪制CPT的貫入曲線（包括qc-H， fs-H，F(xiàn)R-H ），然后根據(jù)相近的qc fs和FR，將觸探孔分層力學(xué)分層，并計(jì)算

12、各參數(shù)的平均值。 l結(jié)合鉆探取樣，考慮臨界深度進(jìn)一步分層工程地質(zhì)分層，并定土名。l臨界深度臨界深度l模型試驗(yàn)及實(shí)測(cè)表明，地表厚層均質(zhì)土的貫入阻力自地表向下是逐漸增大的。當(dāng)超過一定深度后，阻力才趨近一個(gè)常數(shù)值，這個(gè)土層表面一定深度就稱為臨界深度臨界深度。l臨界深度在砂土中表現(xiàn)明顯，在粘土中基本不存在。1：1002.土類劃分土類劃分l單橋探頭單橋探頭根據(jù)Ps， Ps 大的一般為砂層， Ps 小的一般為粘土層。l雙橋探頭雙橋探頭 l在劃分土類時(shí)，以qc為主，結(jié)合fs（或FR），并在同一層內(nèi)的觸探參數(shù)值基本相近為原則。l不同的土有不同的FR，砂類土 FR通常小于或等于1，粘性土FR常大于2。a)常用的

13、有以下幾種方法l鐵道部鐵道部TBJ37-93規(guī)則法規(guī)則法中國地質(zhì)中國地質(zhì)大學(xué)法大學(xué)法國外法國外法3.確定土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)確定土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)lCPT可以確定如 c, , Cu, Dr, Es, sat, 等土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。l表2-13為用靜力觸探評(píng)定砂土的密實(shí)度l圖2-59為砂土的內(nèi)摩擦角與錐尖阻力的關(guān)系圖表2-14 砂土的內(nèi)摩擦角l確定粘性土的Cu等，自學(xué)Ps (Mpa)12346111530()29313233343637394.確定淺基的承載力確定淺基的承載力l用靜力觸探確定地基承載力一般依據(jù)的是經(jīng)驗(yàn)公式，是建立在靜力觸探與載荷試驗(yàn)的對(duì)比關(guān)系上。l確定的是地基承載力的基本值

14、，需經(jīng)過深、寬修正l用于一般的建筑物l地基土的成因、時(shí)代及含水量等對(duì)靜力觸探求地基承載力的經(jīng)驗(yàn)公式有影響，經(jīng)驗(yàn)公式有地區(qū)性。l表表2-24地基基本承載力地基基本承載力f0與與PS (qc)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式(Mpa) .序號(hào)提出者經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式范圍值PS(qc)土層1武漢聯(lián)合試驗(yàn)組f0=0.1043Pa+0.02690.36.0粘性土2交通部三航院f0=0.1Pa+0.0250.52.5長江三角洲土3兗州煤礦設(shè)計(jì)院f0=0.1012Pa+0.0590.353.0淮北粘性土4江蘇省建筑設(shè)計(jì)院f0=0.084Pa+0.050.355.7南京粘性土5青島城建局f0=0.074Pa+0.08241.00

15、.5青島粘性土6連云港規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院f0=0.0807Pa+0.049濱海軟土7鐵三院f0=5.8(Pa)1/2-0.046PS單位(kPa)IP7粘性土8鐵四院f0=0.112Pa+0.0050.0850.9軟土9武漢冶金勘察公司f0=0.02Pa+0.055.0長江中下游粉細(xì)砂土 032. 01 . 00sPf序號(hào)提出者經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式范圍值PS(qc)土層10鐵一、四院f0=0.044Pa+0.051.011.0中粗砂11同濟(jì)大學(xué)等f0=0.055Pa+0.045上海粉土12陜西綜合堪察院f0=0.0878Pa+0.024濕陷性黃土13原一機(jī)部勘測(cè)公司f0=0.098qc+0.019黃土地基1

16、4大慶油田、長春地院（1996）f0=0.089qc+0.075f0=0.108qc+0.0644f0=0.0813qc+0.069大慶粘性土、粉土、大慶粘性土大慶粉土15荷蘭，比利時(shí)f0=(0.0330.025)qcf0=0.1qc砂土粘性土經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，有人提出：式中、為土類修正系數(shù)，可參見表2-25 l靜力觸探機(jī)理和樁的作用機(jī)理類似，靜力觸探相當(dāng)于沉樁的模擬試驗(yàn)。l與靜力觸探相比，樁的表面粗糙，直徑大，沉樁對(duì)樁周土的擾動(dòng)大，沉降速度慢。l應(yīng)與樁載荷測(cè)試配合使用，互相驗(yàn)證。l靜力觸探法計(jì)算單樁極限承載力的基本公式如下：5.確定單樁的承載力確定單樁的承載力niisspcfdpLfUAqqqqi

17、i1a: 國外法國外法b.國內(nèi)的方法國內(nèi)的方法l鐵路系統(tǒng)法鐵路系統(tǒng)法單樁的容許承載力單樁的容許承載力)(11niisipcppLfUAqKqi習(xí)習(xí) 題題1.靜力觸探與打入樁的貫入過程有何異同？靜力觸探與打入樁的貫入過程有何異同？2.何謂靜力觸探的超前和滯后效應(yīng)，為何會(huì)產(chǎn)生何謂靜力觸探的超前和滯后效應(yīng)，為何會(huì)產(chǎn)生此種效應(yīng)？此種效應(yīng)？ 3. 靜力觸探數(shù)據(jù)的零漂產(chǎn)生的原因是什么，如何靜力觸探數(shù)據(jù)的零漂產(chǎn)生的原因是什么，如何解決？解決？ 4.理解靜力觸探的臨界深度概念。理解靜力觸探的臨界深度概念。 第三節(jié)第三節(jié) 孔壓靜力觸探孔壓靜力觸探一、定義一、定義l孔隙水壓力靜力觸探(Piezo Cone pen

18、etration Test)，簡(jiǎn)稱孔壓觸探(CPTU)，它是在普通的CPT探頭上安裝了可以測(cè)量孔隙水壓力的傳感器，使貫入時(shí)能在測(cè)量q，s的同時(shí)，測(cè)量貫入引起的超孔隙水壓力，當(dāng)停止貫入時(shí)，可測(cè)量超孔隙水壓力的消散過程及完全消散時(shí)的靜止孔隙水壓力ul孔壓觸探是可測(cè)孔隙水壓力的電測(cè)式靜力觸探。l孔壓觸探與一般的靜力觸探相比，具有下面一些突出優(yōu)點(diǎn)： l由于不同土體的滲透性差別很大，CPTU量測(cè)孔隙水壓力的靈敏度很高，能夠分辨12cm厚的薄土層土性的變化，因而可以詳細(xì)分層。特別是在區(qū)分砂層和粘土層方面精度很高。l可以量測(cè)到孔隙水壓力，從而有可能進(jìn)行有效應(yīng)力分析。l可以估算土體的滲透系數(shù)和固結(jié)系數(shù)。l可以

19、測(cè)定土層不同深度的靜止水壓力，獲得地下水條件的資料。l可以區(qū)分排水、部分排水和不排水的貫入條件。l可計(jì)算土的超固結(jié)比，評(píng)價(jià)土層應(yīng)力歷史，計(jì)算靜止側(cè)壓力系數(shù)k等。二、孔壓探頭二、孔壓探頭三、孔壓探頭的飽和與標(biāo)定三、孔壓探頭的飽和與標(biāo)定l探頭飽和的方法有加熱排氣法和真空排氣法l可以用水、硅油、甘油等對(duì)探頭進(jìn)行飽和l孔壓探頭飽和與檢驗(yàn)的裝置l孔壓探頭測(cè)力傳感器的檢驗(yàn)與率定同常規(guī)探頭l對(duì)孔壓探頭，還應(yīng)進(jìn)行如下檢驗(yàn)與標(biāo)定1.飽和度檢驗(yàn)（采用孔壓響應(yīng)試驗(yàn)）2.測(cè)力傳感器與孔壓傳感器之間的干擾3.探頭孔壓傳感器的絕緣性檢驗(yàn)l孔壓傳感器的率定孔壓率定系數(shù)ku四、孔壓的測(cè)試與數(shù)據(jù)處理四、孔壓的測(cè)試與數(shù)據(jù)處理1.

20、貫入過程中測(cè)孔壓 )%(csRuuffscccqfFxkuxkfxkq回零修正觸探參數(shù)的計(jì)算要畫隨深度變化觸探參數(shù)曲線孔隙水壓力和靜水壓力10：1孔壓消散曲線2.孔壓消散測(cè)試a.停止貫入停止貫入b.記錄超孔壓隨時(shí)間的消散過程記錄超孔壓隨時(shí)間的消散過程l超孔壓的消散速度不僅與土類有關(guān)，還與消散時(shí)間有關(guān)c.繪制超孔壓繪制超孔壓隨時(shí)間的消隨時(shí)間的消散過程曲線散過程曲線d.繪制歸一化超孔壓消散曲線繪制歸一化超孔壓消散曲線靜止孔隙水壓力及均衡孔隙水壓力靜止孔隙水壓力按測(cè)試土層中的靜水壓力計(jì)值均衡孔隙水壓力取孔壓消散達(dá)穩(wěn)定時(shí)的孔壓值各時(shí)刻的歸一化超孔壓比 按下式計(jì)算以 為縱軸，以時(shí)間t(s)的對(duì)數(shù)lgt為

21、橫軸，繪制歸一化的超孔壓消散曲線UU wwtuuuuU0/注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：l在地下水埋藏較深的地區(qū)使用探頭觸探時(shí)，應(yīng)先使用外徑不小于孔壓探頭的單或雙橋探頭開孔至地下水位以下，而后向孔內(nèi)注水與地面平，再換用孔壓探頭觸探。l使用孔壓探頭時(shí)，在整個(gè)貫入過程中不得提升探頭。l當(dāng)在預(yù)定深度進(jìn)行孔壓消散試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)從探頭停止貫入之時(shí)起，用秒表記時(shí)。l當(dāng)移位于第二個(gè)孔時(shí)，應(yīng)對(duì)孔壓探頭的應(yīng)變腔和濾水器重新進(jìn)行脫氣處理。五、測(cè)試成果的應(yīng)用五、測(cè)試成果的應(yīng)用1.利用孔壓靜力觸探貫入曲線劃分土層l孔壓探頭在區(qū)分砂層和粘土層方面精度極高，能區(qū)分1-2cm厚的砂土層2.確定土名l采用孔隙水壓力參數(shù)比來劃分土類，常用的

22、孔壓參數(shù)比用Bq來表示，表達(dá)式如下：土層上覆壓力；假定的靜水壓力；孔隙水壓力在某一深度測(cè)得的最大000max00max)1 ()1 ()()(vqncctwvtqAAUqUqqhUkPaUkPaUqUUBl鐵道部規(guī)則法（透水濾器位于錐面）l國外方法（）3.用孔壓消散求飽和土層固結(jié)系數(shù)Ch(Cv) 與滲透系數(shù)繪制超孔壓消散試驗(yàn)曲線，確定 t50用下式計(jì)算固結(jié)系數(shù)Ch 如何確定T、r0時(shí)間因數(shù)T：根據(jù)圖2-68。（Af：與土類有關(guān)的孔壓系數(shù)）透水濾器的半徑r0：孔穴半徑，由透水濾器的位置確定。（錐底r0=r；錐面r0=r/2；r為探頭錐底半徑）5020tTrCh六、測(cè)試精度影六、測(cè)試精度影響因素響

23、因素l除與一般靜力觸探相同的影響因素外，還有：l孔壓探頭的飽和問題透水濾器位置的影響第四節(jié)第四節(jié) 動(dòng)力觸探動(dòng)力觸探一、定義一、定義l動(dòng)力觸探測(cè)試(DPT: dynamic penetration test)：是利用一定的錘擊動(dòng)能，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)打入土的難易程度（可用貫入度、錘擊數(shù)或探頭單位面積動(dòng)貫入阻力來表示）判定土層性質(zhì)的一種原位測(cè)試的方法。l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）設(shè)備簡(jiǎn)單，且堅(jiān)固耐用；（2）操作及測(cè)試方法容易，一學(xué)就會(huì)；（3）適用性廣；（4）快速，經(jīng)濟(jì)，能連續(xù)測(cè)試土層；（5）有些動(dòng)力觸探，可同時(shí)取樣，觀察描述；（6）經(jīng)驗(yàn)豐富，使用廣泛。l分類：分類：依據(jù)為穿心錘的重量和探頭類型

24、，可取樣），貫入，落距標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試（）超重型（）重型（）中型（）輕型（穿心錘重圓錐動(dòng)力觸探cmcmkgkgkgkgkg30765 .631205 .632810l標(biāo)貫與一般動(dòng)探的主要區(qū)別在于探頭不同圓錐動(dòng)力觸探圓錐動(dòng)力觸探l簡(jiǎn)稱動(dòng)力觸探或動(dòng)探標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試(Standard penetration Test)l簡(jiǎn)稱標(biāo)貫標(biāo)貫 (SPT)：63.5kg的穿心錘自0.76m高處自由下落，撞擊錘座，通過探桿將標(biāo)準(zhǔn)貫入器貫入孔底土層中，記錄貫入0.30m的錘擊數(shù)，用來測(cè)試土層物理力學(xué)參數(shù)的一種測(cè)試方法。l每次測(cè)試共貫入0.45m，其中僅0.3m記錘擊數(shù)二、測(cè)試設(shè)備與測(cè)試原理二、測(cè)試設(shè)備與測(cè)試原

25、理（一）測(cè)試設(shè)備（一）測(cè)試設(shè)備 la. 探桿（包括導(dǎo)向桿） lb.提引器（分內(nèi)掛式和外掛式兩種）lc.穿心錘ld. 錘座（包括鋼砧與錘墊）le. 探頭滄州濱海公路試驗(yàn)儀器廠研制的電動(dòng)觸探儀（二）測(cè)試原理（二）測(cè)試原理lDPT 的基本原理可以用能量平衡法來分析。在一次錘擊作用下的功能轉(zhuǎn)換按能量守恒原理，其關(guān)系可寫成： l Em=Ek +Ec +Ef +Ep +Eel 式中：l Em-穿心錘下落能量；l Ek-錘與觸探器碰幢時(shí)損失的能量；l Ec -觸探器彈性變形所消耗的能量；l Ef -貫入時(shí)用于克服桿側(cè)壁磨阻力所耗能量；l Ep -由于土的塑性變形而消耗的能量；l Ee -由于土的彈性變形而消

26、耗的能量；l考慮在動(dòng)力觸探測(cè)試中，只能量測(cè)到土的永久變形，故將和彈性有關(guān)的變形略去，通過推導(dǎo)可得土的動(dòng)貫入阻力Rd為：l其中：e貫入度（mm），每擊貫入的深度； M重錘質(zhì)量；m觸探器質(zhì)量； A圓錐探頭底面積（m2）)()(2kPaAmMeghMRd三、測(cè)試程序與要求三、測(cè)試程序與要求（一）輕型動(dòng)力觸探（一）輕型動(dòng)力觸探（1）先用輕便鉆具鉆至試驗(yàn)土層標(biāo)高以上0.3m處，然后對(duì)土層進(jìn)行連續(xù)觸探；（2）試驗(yàn)時(shí)，穿心錘落距為0.500.02m，記錄每打入0.30m所需的錘擊數(shù)；（3）如想取樣，則需把觸探桿拔出，換鉆頭進(jìn)行取樣。（4）一般用于觸探深度小于4m的土層。（二）中型動(dòng)力觸探（省略）（二）中型動(dòng)

27、力觸探（省略）（三）重型動(dòng)力觸探（三）重型動(dòng)力觸探（1）試驗(yàn)前將觸探架安裝平穩(wěn)，使觸探保持垂直地進(jìn)行。垂直度的最大偏差不得超過2%；（2）貫入時(shí)應(yīng)使穿心錘自由落下。地面上的觸探桿的高度不宜過高，以免傾斜與擺動(dòng)太大；（3）錘擊速率宜為每分鐘15-30擊；（4）及時(shí)記錄每貫入0.10m所需的錘擊數(shù)；（5）對(duì)于一般砂、圓礫和卵石，觸探深度不宜超過12-15m；超過該深度時(shí)，需考慮觸探桿的側(cè)壁摩阻的影響；（6）每貫入0.1m所需錘擊數(shù)連續(xù)三次超過50擊時(shí)，即停止試驗(yàn)。 四、測(cè)試數(shù)據(jù)處理四、測(cè)試數(shù)據(jù)處理1. 實(shí)測(cè)擊數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析實(shí)測(cè)擊數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析a. 每層實(shí)測(cè)擊數(shù)的算術(shù)平均值。每層實(shí)測(cè)擊數(shù)的算術(shù)平均值。

28、x-腳標(biāo)代表錘重。腳標(biāo)代表錘重。 式中，式中， -Nx 的平均值；的平均值； Nx實(shí)測(cè)錘擊數(shù)；實(shí)測(cè)錘擊數(shù)； n參加統(tǒng)計(jì)的測(cè)點(diǎn)數(shù)。參加統(tǒng)計(jì)的測(cè)點(diǎn)數(shù)。對(duì)于輕型動(dòng)力觸探為每貫入對(duì)于輕型動(dòng)力觸探為每貫入30cm的錘擊數(shù)的錘擊數(shù)中型、重型為每貫入中型、重型為每貫入10cm的錘擊數(shù)的錘擊數(shù)nixxNnN11xN分別為10，28，63.5，120等b.如果土很硬，完全貫入很難，則：如果土很硬，完全貫入很難，則： 對(duì)于標(biāo)貫有對(duì)于標(biāo)貫有 式中， NSPT錘擊數(shù)； n實(shí)際貫入深度的實(shí)測(cè)擊數(shù) s實(shí)際貫入深度snN3 . 0table 3-2 中型動(dòng)力觸探桿長修正系數(shù)中型動(dòng)力觸探桿長修正系數(shù)factor. corec

29、ting1 / NN探桿長度l（m） 1234568101215 1.000.960.90 0.85 0.830.810.780.760.750.742.擊數(shù)的桿長修正（對(duì)于中、重型動(dòng)力觸探）擊數(shù)的桿長修正（對(duì)于中、重型動(dòng)力觸探）3. 繪制Nx-H曲線 五、測(cè)試精度影響因素五、測(cè)試精度影響因素1.動(dòng)力觸探的有效錘擊能量動(dòng)力觸探的有效錘擊能量 l有效錘擊能量的大小是影響動(dòng)力觸探成果有效錘擊能量的大小是影響動(dòng)力觸探成果N值的最主要值的最主要因素。因素。l探頭的單位動(dòng)貫入阻力和錘擊數(shù)成正比關(guān)系，因此可以探頭的單位動(dòng)貫入阻力和錘擊數(shù)成正比關(guān)系，因此可以用探頭的動(dòng)貫入阻力作為動(dòng)力觸探的成果，評(píng)價(jià)土的工用

30、探頭的動(dòng)貫入阻力作為動(dòng)力觸探的成果，評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)。程性質(zhì)。l動(dòng)力觸探探頭大小、穿心錘重量等差別較大，可以用動(dòng)動(dòng)力觸探探頭大小、穿心錘重量等差別較大，可以用動(dòng)貫入阻力將各種動(dòng)探做歸一化處理，即可相互通用。貫入阻力將各種動(dòng)探做歸一化處理，即可相互通用。)()(2kPaAmMeghMRd2.測(cè)試設(shè)備與方法的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試設(shè)備與方法的標(biāo)準(zhǔn)化l落錘技術(shù)比較關(guān)鍵落錘技術(shù)比較關(guān)鍵l人力牽引落錘與自動(dòng)落錘的錘擊數(shù)之間的關(guān)系：人力人力牽引落錘與自動(dòng)落錘的錘擊數(shù)之間的關(guān)系：人力牽引的錘擊數(shù)要小于自動(dòng)落錘的錘擊數(shù)。牽引的錘擊數(shù)要小于自動(dòng)落錘的錘擊數(shù)。l自動(dòng)落錘的錘擊數(shù)再現(xiàn)性好，結(jié)果可靠。自動(dòng)落錘的錘擊數(shù)再現(xiàn)性好，結(jié)

31、果可靠。l人力牽引落錘的錘擊數(shù)需修正，建議采用自動(dòng)落錘技人力牽引落錘的錘擊數(shù)需修正，建議采用自動(dòng)落錘技術(shù)。術(shù)。3.動(dòng)力觸探設(shè)備貫入能力動(dòng)力觸探設(shè)備貫入能力l動(dòng)力觸探的設(shè)備貫入能力由錘重、落距、探頭截面形動(dòng)力觸探的設(shè)備貫入能力由錘重、落距、探頭截面形狀等決定。狀等決定。l在軟土中測(cè)試，應(yīng)采用輕型動(dòng)力觸探，以獲得較高的在軟土中測(cè)試，應(yīng)采用輕型動(dòng)力觸探，以獲得較高的精度。精度。l在礫石等土中，應(yīng)用重型或超重型的動(dòng)力觸探，以獲在礫石等土中，應(yīng)用重型或超重型的動(dòng)力觸探，以獲得有效的貫入。得有效的貫入。l不同類型的動(dòng)力觸探適宜于不同土層，輕型不大于不同類型的動(dòng)力觸探適宜于不同土層，輕型不大于10m，重型的

32、為，重型的為14-25m，超重型的可達(dá)，超重型的可達(dá)40m。4.探桿長度的影響探桿長度的影響l我國我國建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ7-89）中規(guī)定）中規(guī)定應(yīng)對(duì)桿長進(jìn)行修正。應(yīng)對(duì)桿長進(jìn)行修正。鉆（探）桿長度校正系數(shù)鉆（探）桿長度校正系數(shù)表表factor. corecting1 / NN探桿長度l（m） 36912151821 10.920.860.810.770.730.705.鉆進(jìn)方式的影響鉆進(jìn)方式的影響l在標(biāo)貫試驗(yàn)中，在測(cè)試前不能采用沖擊鉆進(jìn)，必須采在標(biāo)貫試驗(yàn)中，在測(cè)試前不能采用沖擊鉆進(jìn)，必須采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式。用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式。l在砂層中鉆進(jìn)應(yīng)采用泥漿護(hù)壁。在砂層中鉆進(jìn)應(yīng)采

33、用泥漿護(hù)壁。6.土的深度（土的有效上覆壓力）的影響土的深度（土的有效上覆壓力）的影響7.探桿偏斜影響探桿偏斜影響六、測(cè)試成果的應(yīng)用六、測(cè)試成果的應(yīng)用1. 劃分土類或土層剖面劃分土類或土層剖面l錘擊數(shù)越少，土的顆錘擊數(shù)越少，土的顆粒越細(xì)；錘擊數(shù)越多，粒越細(xì)；錘擊數(shù)越多，土的顆粒越粗。土的顆粒越粗。動(dòng)力觸探直方圖及土層劃分2. 確定地基土承載力645. 1)(10NN 或式修正錘擊數(shù)：探確定承載力時(shí)應(yīng)按下根據(jù)標(biāo)貫或輕型動(dòng)力觸 N土類10153050中、粗砂180250340500粉、細(xì)砂140180250340表3-7 砂土地基容許承載力（kPa）（標(biāo)貫法）表3-8 粘性土、粉土地基承載力（中型動(dòng)

34、力觸探）N28234681012fk(kPa)1201501802402903504003. 確定單樁容許承載力確定單樁容許承載力kPaNqkPaNtNBNhqfd1002)(400/(44 . 02）英尺)(252 )100(421kNANANqNNNkPaNqssccfd其中（1）Meyerhof法法式中：式中：B為樁寬度或直徑為樁寬度或直徑m，h為樁進(jìn)入砂層的深度為樁進(jìn)入砂層的深度m（2）日本法）日本法式中：式中：N1為樁端處的為樁端處的N值值，N2為樁尖上為樁尖上10B范圍內(nèi)的平均范圍內(nèi)的平均N值值（3）國內(nèi)法）國內(nèi)法堅(jiān)硬硬塑硬可塑軟可塑軟塑流動(dòng)稠度狀態(tài)1IL（液性指數(shù)）3518-35

35、7-184-72-42N手4. 確定粘性土稠度及確定粘性土稠度及c、 、Es值值5. 砂土密實(shí)度與液化判斷（1）砂土密實(shí)度 砂土密實(shí)度是確定砂土承載力和判斷砂土液化的主要指標(biāo)表3-28 N63.5與砂土密實(shí)度的關(guān)系土類N63.5密實(shí)度孔隙比e礫砂0.655-8稍密0.65-0.508-10中密0.50-0.4510密實(shí)0.45粗砂中砂。時(shí)，取土中粘粒百分含量，當(dāng)）；地下水位埋藏深度（）；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)點(diǎn)深度（數(shù)基準(zhǔn)值，由下表查；液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值；液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊3P%3: : : : : 31 . 09 . 0 cc00PPmdm dNNPddNNcwscrcwscr地震烈度7度

36、8度9度N0值近震區(qū)（基本烈度比震中小2度以上）61016遠(yuǎn)震區(qū)（基本烈度比震中小2度以內(nèi)）812標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值N0（2）砂土液化第五節(jié)第五節(jié) 載荷試驗(yàn)（略）載荷試驗(yàn)（略）一、定義一、定義l平板靜力載荷試驗(yàn)(PLT: plate load test)，簡(jiǎn)稱載荷試驗(yàn)，在保持地基土天然狀態(tài)下，在一定面積的承壓板上向地基土逐級(jí)施加荷載，并觀測(cè)每級(jí)荷載下地基土的變形特性，是模擬建筑物基礎(chǔ)工作條件的一種測(cè)試方法 。l載荷試驗(yàn)按承壓板的形狀有平板與螺旋板之分按用途可分一般載荷和樁載荷l我們主要講的是淺層平板靜力載荷測(cè)試 l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)地基土不產(chǎn)生擾動(dòng)，結(jié)果最可靠、最具有代表性，可直接用于工程設(shè)計(jì)。

37、是確定承載力的最主要方法。l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴、費(fèi)時(shí)二、測(cè)試設(shè)備與方法二、測(cè)試設(shè)備與方法（一）儀器設(shè)備（一）儀器設(shè)備l承壓板承壓板要有足夠的剛度，面積一般為1000-5000cm2 l加荷裝置加荷裝置包括壓力源、載荷臺(tái)架或反力構(gòu)架。加荷方式有重物加荷和油壓千斤頂反力加荷1.沉降觀測(cè)裝置沉降觀測(cè)裝置（二）試驗(yàn)方法（二）試驗(yàn)方法l載荷測(cè)試一般在方形坑中進(jìn)行l(wèi)安裝設(shè)備1.分級(jí)加荷加荷原則：第一級(jí)為坑底原有重力，后每級(jí)按：中低壓縮性土50kPa，高壓縮性土25kPa，特軟土為10kPal觀測(cè)每級(jí)荷載下的沉降觀測(cè)時(shí)間間隔：加荷開始后，第一個(gè)30min內(nèi)，每10min觀測(cè)沉降1次；第二個(gè)30min內(nèi)，每

38、15min觀測(cè)1次；以后每30min進(jìn)行一次。l穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)：連續(xù)4次觀測(cè)的沉降量，每小時(shí)累計(jì)不大于0.1mm，對(duì)于軟粘土最好觀測(cè)24h以上，對(duì)于正常固結(jié)粘土要8h，對(duì)于老粘土、砂土、礫石等要4h。l盡可能使最終荷載達(dá)到地基土的極限承載力，以評(píng)價(jià)承載力的安全度。結(jié)束試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)束試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)下述情況出現(xiàn)時(shí)即可停止實(shí)驗(yàn)la) 承壓板周圍的土體出現(xiàn)裂縫或隆起，沉降的很快；lb)在荷載不變的情況下，沉降速率加速發(fā)展或接近一個(gè)常數(shù)。壓力沉降曲線出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)；lc) 總沉降量超過承壓板寬度（或直徑）的1/10。l當(dāng)需要卸載觀測(cè)回彈時(shí)，每級(jí)卸荷量可為加荷量的2倍，歷時(shí)1h，每隔15min觀測(cè)一次。荷載完

39、全卸除后，繼續(xù)觀測(cè)3h。三、測(cè)試數(shù)據(jù)整理三、測(cè)試數(shù)據(jù)整理1.壓力沉降量關(guān)系曲線P-s曲線的特征：I段直線段II段曲線段III段直線段（1）以壓力為依據(jù) Ps 曲線上的兩個(gè)特征點(diǎn) l比例極限P0(臨塑荷載Pcr)： P-s曲線上第一直線段的終點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載，可以作為砂土、超固結(jié)粘土、礫石土的承載力。l極限承載力PU ： P-s曲線上的第二個(gè)拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載2.地基的承載力可用下述方法確定確定地基的容許承載力RlR= Pcr lR= PU /F，安全系數(shù)F=23（2）以相對(duì)沉降量為依據(jù)l對(duì)于中、高壓縮性土，地基受壓破壞形式為局部剪切破壞或沖剪破壞，P-s曲線無明顯拐點(diǎn)。l這時(shí)用P-s曲線上沉降量s與承

40、壓板的寬度B之比為0.02所對(duì)應(yīng)的壓力為地基容許承載力。l對(duì)砂土和新近沉積的粘性土則采用s/B=0.01-0.015所對(duì)應(yīng)的壓力3計(jì)算變形模量計(jì)算變形模量E0l土的變形模量是指土在單軸受力，無側(cè)限情況下的應(yīng)力與應(yīng)變之比。l可由P-s曲線的直線變形段，按彈性理論公式求得，下式適用于同一層位的均勻地基。l當(dāng)承壓板位于地表時(shí)：l當(dāng)承壓板位于地表以下時(shí)： sPBE201sPBIE2101四、測(cè)試精度影響因素四、測(cè)試精度影響因素1. 承壓板的尺寸承壓板的尺寸lB45cm(5000cm2)時(shí)，沉降量隨B的增加而降低lB45cm(5000cm2)時(shí)，沉降量隨B的增加而增加 由于基礎(chǔ)寬度一般均超過30cm，所

41、以B不宜太小 S(mm)045B(cm)l一般來說，大的比小的好，最好與實(shí)際基礎(chǔ)面積相同；但太大則需大的壓力，有時(shí)難以達(dá)到。所以承壓板的面積應(yīng)適中 1000cm2A5000cm2。2. 沉降穩(wěn)定（時(shí)間）標(biāo)準(zhǔn)沉降穩(wěn)定（時(shí)間）標(biāo)準(zhǔn) l每級(jí)壓力下的沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)不同，則所觀測(cè)的沉降量就不同，那么所得出壓力沉降量曲線就不一樣，從而得出的變形模量或承載力就不同。l采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，消除這種影響。l每施加一級(jí)荷載，待沉降速率達(dá)到穩(wěn)定后再加下一級(jí)荷載。 l(1) s0.1mm/h, s0.2mm/h 很慢l(2)快速方法：每級(jí)持續(xù)2h，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法的外推，基本原理自學(xué)。3. 承壓板埋深承壓板埋深l載荷測(cè)試的

42、影響深度一般為1.5-2倍承壓板寬度（或直徑）；l在影響深度范圍內(nèi)土性應(yīng)保持一致，否則測(cè)試成果就不能反映出土層的真實(shí)性質(zhì)；l如果場(chǎng)地土層多，且都是重要的持力層，應(yīng)分層做載荷試驗(yàn)；l如果土層較薄，達(dá)不到2倍承壓板的寬度，就應(yīng)采用小的承壓板或螺旋板載荷試驗(yàn)4.地基土的均勻性地基土的均勻性五、測(cè)試成果的應(yīng)用五、測(cè)試成果的應(yīng)用（一）PLT 可以確定地基的承載力(fk),變形模量(Ea), 沉降量(s)。1. fk lR= Pcr lR= PU /F2. Ea.S-P ;-B ;- 0.886,0.875 ,;-:120曲線直線段的斜率承壓板的寬度土體的泊松比方形圓形承壓板的形狀系數(shù)式中SPSPBE計(jì)算

43、地基沉降量(sj) （二）確定濕陷性黃土的濕陷起始?jí)毫?（自學(xué)）設(shè)計(jì)基礎(chǔ)寬度壓板的沉降量作用下承在與基底壓力相同壓力式中砂土粘土-b -S: 30b30B 22BbSSBbSSjj六、其它類型的載荷試驗(yàn)（一）樁載荷試驗(yàn) （樁靜載荷試驗(yàn)）l可以確定樁基的承載力（二）水平載荷試驗(yàn)1.單樁水平載荷試驗(yàn) 2.地基土水平載荷試驗(yàn)第六節(jié) 旁壓試驗(yàn)一、定義l旁壓測(cè)試（PMT: pressuremeter test）是利用鉆孔做的原位橫是利用鉆孔做的原位橫向載荷試驗(yàn)，是工程勘向載荷試驗(yàn)，是工程勘察中的一種常用原位測(cè)察中的一種常用原位測(cè)試技術(shù)。試技術(shù)。l測(cè)試原理：通過旁壓器在豎直的孔內(nèi)加壓，使通過旁壓器在豎直的

44、孔內(nèi)加壓，使旁壓膜膨脹，并由旁壓膜將壓力傳給周圍土體，旁壓膜膨脹，并由旁壓膜將壓力傳給周圍土體，使土體產(chǎn)生變形直至破壞，并通過量測(cè)裝置測(cè)使土體產(chǎn)生變形直至破壞，并通過量測(cè)裝置測(cè)出施加的壓力和土體變形之間的關(guān)系，然后繪出施加的壓力和土體變形之間的關(guān)系，然后繪制應(yīng)力制應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。根據(jù)這種關(guān)系對(duì)孔周應(yīng)變關(guān)系曲線。根據(jù)這種關(guān)系對(duì)孔周所測(cè)土體的承載力、變形性質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。所測(cè)土體的承載力、變形性質(zhì)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。l優(yōu)點(diǎn)：可在不同深度上進(jìn)行測(cè)試，所求基本承優(yōu)點(diǎn)：可在不同深度上進(jìn)行測(cè)試，所求基本承載力精度高。載力精度高。l缺點(diǎn)：受成孔質(zhì)量影響大，在軟土中測(cè)試精度受成孔質(zhì)量影響大，在軟土中測(cè)試精度不高。不高

45、。二、旁壓測(cè)試的儀器設(shè)備二、旁壓測(cè)試的儀器設(shè)備分為兩類：預(yù)鉆式旁壓儀自鉆式旁壓儀預(yù)鉆式旁壓儀由4部分組成1.旁壓器2.壓力和體積控制箱3.管路系統(tǒng)4.成孔工具等l旁壓器是旁壓儀中的旁壓器是旁壓儀中的最重要部件，由圓形最重要部件，由圓形金屬骨架和包在其外金屬骨架和包在其外的橡皮膜組成。的橡皮膜組成。l分為三個(gè)腔分為三個(gè)腔l中間為主腔（測(cè)試腔）中間為主腔（測(cè)試腔）l上、下為護(hù)腔上、下為護(hù)腔1、儀器校正（率定）率定旁壓儀的目的是為了校正彈性膜和管路系統(tǒng)所引起率定旁壓儀的目的是為了校正彈性膜和管路系統(tǒng)所引起的壓力損失或體積損失。分為旁壓器彈性膜約束和旁壓的壓力損失或體積損失。分為旁壓器彈性膜約束和旁壓

46、器綜合變形的率定。器綜合變形的率定。1)彈性膜約束力的率定彈性膜約束力的率定 方法：旁壓器豎立于地面，讓彈性膜在自由膨脹狀態(tài)下率定，對(duì)彈性膜分級(jí)加壓，穩(wěn)定后讀取測(cè)管水位下降值。繪制P-V(S)曲線。三、測(cè)試步驟和注意事項(xiàng)三、測(cè)試步驟和注意事項(xiàng)在壓力作用下，連接控制箱和旁壓器的管路會(huì)膨脹，造成測(cè)管中液體的體積損失，所以要進(jìn)行綜合變形的率定。方法：方法：將旁壓器放在無縫鋼管或有機(jī)玻璃管內(nèi)，使旁壓器的橫向變形受到約束，分級(jí)加壓，測(cè)量管路變形與壓力的關(guān)系。求儀器綜合變形校正系數(shù)求儀器綜合變形校正系數(shù) 2)儀器綜合變形的率定儀器綜合變形的率定開孔至預(yù)定深度以下開孔至預(yù)定深度以下35cm處處把旁壓器放入孔

47、中把旁壓器放入孔中測(cè)試測(cè)試分級(jí)加壓，記錄測(cè)管中的水位下降值注意加壓等級(jí)和變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)終止試驗(yàn)終止試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)為：a.壓力達(dá)到儀器的最大額定值 b.測(cè)管水位下降值接近最大容許值（S35cm）注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)（1）鉆孔結(jié)束后，應(yīng)將旁壓器盡快放入孔中的預(yù)定深度；（2）必須保證旁壓器三腔都位于同一土層中，不應(yīng)該放置在強(qiáng)度差異較大的土層中；（3）注水時(shí)，測(cè)管的水位絕對(duì)不可超過最高刻度線；（4）測(cè)試時(shí)，不得使用雜質(zhì)水，應(yīng)使用蒸溜水或冷開水；（5）不能任意將旁壓器裸露放置；（6）將快速接頭取下后，應(yīng)立即套上保護(hù)套罩，嚴(yán)防泥沙進(jìn)入管道中，使儀器損壞；（7）不得任意拆卸調(diào)壓閥，以防其精度降低；（8）若旁壓儀長

48、時(shí)間不用，應(yīng)排盡水箱、管路系統(tǒng)和旁壓器的水四、數(shù)據(jù)處理四、數(shù)據(jù)處理繪制彈性膜約束曲線和儀器綜合變形曲線繪制彈性膜約束曲線和儀器綜合變形曲線數(shù)據(jù)校正數(shù)據(jù)校正把測(cè)試數(shù)據(jù)Pm, Sm校正為P, S(cm/kPa)- ; )(-S (cm);-S : 26)-(5 )(S )2 m儀器綜合變形校正系數(shù)實(shí)測(cè)測(cè)管水位下降值值校正后的測(cè)管水位下降式中cmPPSwmmP(kPa)S(cm)Pm(kPa)Pt=Pm+PwPiPSm(3min)Si=(Pm+Pw) S000.0Pw13850.20.026080.0761.724506344194.10.1263.974100.113.5

49、7.56.7.0.0.226.6.774.例如：繪制旁壓測(cè)試曲線（如圖繪制旁壓測(cè)試曲線（如圖5-23）曲線可以分為三部分：曲線可以分為三部分：1)第一曲線段第一曲線段2)直線段直線段 3)尾段曲線段尾段曲線段兩個(gè)特征點(diǎn)：兩個(gè)特征點(diǎn)：PL，Pf P0（靜止土壓力）（靜止土壓力）五、測(cè)試的影響因素五、測(cè)試的影響因素 1、成孔質(zhì)量（、成孔質(zhì)量（這對(duì)于預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)來說是非常重要這對(duì)于預(yù)鉆式旁壓試驗(yàn)來說是非常重要）l軟土的擾動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響很大，必須根據(jù)土類選擇軟土的擾動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響很大，必須根據(jù)土類選擇不同的鉆孔方法不同的鉆孔方法1.成孔應(yīng)該是垂直，且其直徑與旁壓器吻合的好。成孔應(yīng)該是垂直，且

50、其直徑與旁壓器吻合的好。l加壓方式加壓方式分為加壓速率與加壓等級(jí)兩個(gè)方面分為加壓速率與加壓等級(jí)兩個(gè)方面l加壓等級(jí)一般按預(yù)估土的臨塑壓力或極限壓力而定，加壓等級(jí)一般按預(yù)估土的臨塑壓力或極限壓力而定，為它們的為它們的1/81/12l加荷速率反映了不同的試驗(yàn)條件，如排水或不排水加荷速率反映了不同的試驗(yàn)條件，如排水或不排水l快速法：快速法：1、2、3minl慢速法：慢速法：5、10min l不同的加壓速率對(duì)臨塑荷載影響不大，而對(duì)于極限荷不同的加壓速率對(duì)臨塑荷載影響不大，而對(duì)于極限荷載影響比較大。載影響比較大。旁壓器的有效長旁壓器的有效長(l)、徑徑(D)比是設(shè)計(jì)旁壓器的關(guān)鍵比是設(shè)計(jì)旁壓器的關(guān)鍵參數(shù)。參

51、數(shù)。當(dāng)單腔式有效長徑比為當(dāng)單腔式有效長徑比為10時(shí)，與三腔式旁壓器所時(shí)，與三腔式旁壓器所取得變形模量的結(jié)果沒有明顯的差別，但單腔式取得變形模量的結(jié)果沒有明顯的差別，但單腔式的臨塑壓力和極限壓力則偏小。的臨塑壓力和極限壓力則偏小。土體變形近似為圓柱形 104Dl3.旁壓器構(gòu)造和規(guī)格旁壓器構(gòu)造和規(guī)格在均質(zhì)土層中測(cè)試，在均質(zhì)土層中測(cè)試，Pf自地表向下逐漸增大，當(dāng)超過自地表向下逐漸增大，當(dāng)超過一定深度后，才趨近一個(gè)常數(shù)值，這個(gè)土層表面一定一定深度后，才趨近一個(gè)常數(shù)值，這個(gè)土層表面一定深度就稱為臨界深度。深度就稱為臨界深度。砂土中表現(xiàn)明顯，臨界深度隨砂土密實(shí)度的增加而增砂土中表現(xiàn)明顯，臨界深度隨砂土密實(shí)

52、度的增加而增加，一般為加，一般為13m。在臨界深度內(nèi)，由于地面是臨空面，土體可以產(chǎn)生較在臨界深度內(nèi)，由于地面是臨空面，土體可以產(chǎn)生較明顯的垂向變形，而在臨界深度以下，因上覆土層壓明顯的垂向變形，而在臨界深度以下，因上覆土層壓力加大，限制了垂向變形，基本上只有徑向變形。力加大，限制了垂向變形，基本上只有徑向變形。4.旁壓測(cè)試臨界深度的影響旁壓測(cè)試臨界深度的影響1、確定地基土的承載力2、確定單樁的軸向承載力旁壓器周圍的土體受的作用為剪切為主，與樁的作旁壓器周圍的土體受的作用為剪切為主，與樁的作用機(jī)理相近用機(jī)理相近六、旁壓試驗(yàn)的應(yīng)用六、旁壓試驗(yàn)的應(yīng)用紅粘土、軟土硬土、一般土 3)-2(F )2 )

53、100FPPfPPfLkfk203)1978(LfLdPqPqBaguelin樁側(cè)容許摩阻力樁端容許承載力3、確定地基土層旁壓模量確定地基土層旁壓模量地基土層旁壓模量是反映土層中應(yīng)力和體積變形（可地基土層旁壓模量是反映土層中應(yīng)力和體積變形（可表達(dá)為應(yīng)變的形式）之間的關(guān)系的一個(gè)重要指標(biāo)，代表達(dá)為應(yīng)變的形式）之間的關(guān)系的一個(gè)重要指標(biāo)，代表地基土水平方向的變形性質(zhì)表地基土水平方向的變形性質(zhì)。PGrr 21根據(jù)根據(jù)Lam提出的柱穴擴(kuò)張理論，有提出的柱穴擴(kuò)張理論，有又有試驗(yàn)實(shí)測(cè)孔穴體積變化引起的又有試驗(yàn)實(shí)測(cè)孔穴體積變化引起的徑向位移為：徑向位移為：rLVr2/mcmVVV令令r=旁壓曲線直線段中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的

54、旁壓曲線直線段中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的rm，則則合并上面兩式：合并上面兩式：VPrLGVPVVPLrGmm 2)( )(33cmVcmVmc的體積增量近似直線段中點(diǎn)對(duì)應(yīng)中腔初始體積又根據(jù)彈性理論剪切模量和彈性模量的關(guān)系式：又根據(jù)彈性理論剪切模量和彈性模量的關(guān)系式：SPSSSEcmVcmVVPVVEfcmmcmcm212or )( )( 12033的體積增量近似直線段中點(diǎn)對(duì)應(yīng)中腔初始體積式中：mEEEG124、確定地基土的變形模量確定地基土的變形模量Menard提出，用土的結(jié)構(gòu)系數(shù) 將旁壓模量將旁壓模量Em和變形和變形模量模量E0聯(lián)系起來。聯(lián)系起來。（EmE0 ）0EEm土的結(jié)構(gòu)系數(shù)土的結(jié)構(gòu)系數(shù) =0.251

55、，它是土的類型和，它是土的類型和Em/PL比值的比值的函數(shù)（表函數(shù)（表5-4，P188)SPrmE220)1 (前蘇聯(lián)法 rPkrE00K值見值見表表5-4（P189)0 1EEm黃熙齡法 5、淺基礎(chǔ)的沉降計(jì)算淺基礎(chǔ)的沉降計(jì)算依據(jù)：Menard兩區(qū)沉降法6、用旁壓曲線模擬載荷曲線用旁壓曲線模擬載荷曲線(P193-P195)a. 兩種曲線的相似性 形狀很相似，都可分為彈性區(qū)、塑性發(fā)展區(qū)和塑性區(qū)b. (5-61)-(5-67)等式圓形基礎(chǔ)：013)21 (2EPRS00023)31 (RREPRS2II21I1 SSSS方方方形基礎(chǔ)：21SSS第七節(jié)第七節(jié) 十字板剪切試驗(yàn)十字板剪切試驗(yàn)一、定義一、

56、定義l十字板剪切試驗(yàn)十字板剪切試驗(yàn)(FVST： field vane shear test)是是用插入軟粘土中的十字板用插入軟粘土中的十字板頭，以一定的速率旋轉(zhuǎn)，頭，以一定的速率旋轉(zhuǎn)，測(cè)出土的抵抗力矩，然后測(cè)出土的抵抗力矩，然后換算成土的抗剪強(qiáng)度的一換算成土的抗剪強(qiáng)度的一種測(cè)試方法。種測(cè)試方法。 FVST主要用于測(cè)定飽水軟粘土的不排水抗剪強(qiáng)度。它具主要用于測(cè)定飽水軟粘土的不排水抗剪強(qiáng)度。它具有下列優(yōu)點(diǎn)：有下列優(yōu)點(diǎn)：l(1) 不用取樣，特別是對(duì)難以取樣的靈敏度高的粘性土，不用取樣，特別是對(duì)難以取樣的靈敏度高的粘性土，可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)基本上處于天然應(yīng)力狀態(tài)下的土層進(jìn)行扭可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)基本上處于天然應(yīng)力狀

57、態(tài)下的土層進(jìn)行扭剪。所求軟土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)比其他方法都可靠。剪。所求軟土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)比其他方法都可靠。l(2) 野外測(cè)試設(shè)備輕便，操作容易。野外測(cè)試設(shè)備輕便，操作容易。l(3) 測(cè)試速度較快，效率高，成果整理簡(jiǎn)單。測(cè)試速度較快，效率高，成果整理簡(jiǎn)單。l其缺點(diǎn)是僅適用于江河湖海的沿岸地帶的軟土，適應(yīng)范其缺點(diǎn)是僅適用于江河湖海的沿岸地帶的軟土，適應(yīng)范圍有限，對(duì)硬塑粘性土和含有礫石雜物的土不宜采用，圍有限，對(duì)硬塑粘性土和含有礫石雜物的土不宜采用，否則會(huì)損傷十字板頭。否則會(huì)損傷十字板頭。二、測(cè)試原理二、測(cè)試原理圖中所示為板頭側(cè)面的剪切阻力分布圖中所示為在板頭上、下面的剪切阻力分布。CHHHHHCDCDD

58、HMMMMDDDHDCDDMCDCDDCDDHMvv3321113133322162)( ,121234M 2桿的直徑為和十字板頭接觸處軸為板頭的直徑和高度。頂面的抗扭矩為：圓柱體底面的抗扭矩為：圓柱體側(cè)面的抗扭矩為就可確定出來。由此讀數(shù)傳感器的率定系數(shù)，如下可以通過電測(cè)儀表測(cè)出uDuHvvCRRMHDMCCCCDCDDHMMMMH- ,- M26 2323321nFVST 是對(duì)壓入粘土中的十字板頭施加扭矩，使十字板頭以一定速率旋轉(zhuǎn)，在土層中形成圓柱形的破壞面，測(cè)定土剪切破壞時(shí)的最大扭矩，即可得到土的抗剪強(qiáng)度。三、測(cè)試設(shè)備三、測(cè)試設(shè)備l壓入主機(jī)壓入主機(jī)l十字板頭十字板頭l扭力傳感器扭力傳感器l

59、量測(cè)扭力的儀表量測(cè)扭力的儀表l施加扭力裝置施加扭力裝置l其它（探桿等）其它（探桿等）四、測(cè)試步驟四、測(cè)試步驟（一）扭力傳感器率定（一）扭力傳感器率定l將板頭與傳感器連接，擰緊將板頭與傳感器連接，擰緊后，把板頭插入率定儀的規(guī)后，把板頭插入率定儀的規(guī)定座內(nèi)；定座內(nèi)；l逐級(jí)施加扭矩，并記錄儀表逐級(jí)施加扭矩，并記錄儀表的讀數(shù)，直到傳感器的最大的讀數(shù)，直到傳感器的最大容許扭矩；容許扭矩；l繪制扭矩與讀數(shù)的關(guān)系曲線，繪制扭矩與讀數(shù)的關(guān)系曲線，確定傳感器的率定系數(shù)。確定傳感器的率定系數(shù)。PM（二）現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切測(cè)試（二）現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切測(cè)試l平整場(chǎng)地，安裝機(jī)架，并固定平整場(chǎng)地，安裝機(jī)架，并固定l把板頭壓至測(cè)試深度把板頭壓至測(cè)試深度l卡住鉆桿，并調(diào)零卡住鉆桿，并調(diào)零l轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，旋轉(zhuǎn)鉆桿，使板頭產(chǎn)生扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，旋轉(zhuǎn)鉆桿，使板頭產(chǎn)生扭矩(每每10秒使搖秒使搖柄轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈測(cè)記應(yīng)變讀數(shù)一次。柄轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈測(cè)記應(yīng)變讀數(shù)一次。 )l測(cè)量扭矩直至峰值出現(xiàn)測(cè)量扭矩直至峰值出現(xiàn)l松動(dòng)鉆桿松動(dòng)鉆桿l完全擾動(dòng)測(cè)試土體，重復(fù)完全擾動(dòng)測(cè)試土體，重復(fù)2-5測(cè)量擾動(dòng)土的剪切強(qiáng)度。測(cè)量擾動(dòng)土的剪切強(qiáng)度。注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：l應(yīng)先將電纜穿過施加扭力裝置的中心孔，然后再穿入應(yīng)先將電纜穿過施加扭力裝置的中心孔，然后再穿入探桿；探桿；l在扭剪前，應(yīng)讀取初始讀數(shù)或?qū)x器調(diào)零；在扭剪前，應(yīng)讀取