工程地質(zhì)原位測(cè)試1.課件

1、第七章 工 程 地 質(zhì)原位測(cè)試工程地質(zhì)學(xué)退出7.1 靜力載荷試驗(yàn)(CPT)7.2 靜力觸探試驗(yàn)(DPT)7.3 圓錐動(dòng)力觸探(DPT)7.4 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)7.5 十字板剪切試驗(yàn)(VST)第1頁(yè)，共26頁(yè)。7.1 靜力載荷試驗(yàn)(CPT)7.1.1 靜載荷試驗(yàn)的基本原理和意義. 壓密階段oa段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉降關(guān)系接近于直線，土中f,地基處于彈性平衡狀態(tài).局部剪切階段ab段，荷載增加，荷載與沉降關(guān)系呈曲線，地基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū).破壞階段bc段，塑性區(qū)擴(kuò)大，發(fā)展成連續(xù)滑動(dòng)面，荷載增加，沉降急劇變化0spp0puabc1.確定地基土的臨塑荷載、極限荷載，

2、為評(píng)定地基土承載力提供依據(jù)2.估算地基土的變形模量、不排水抗剪強(qiáng)度和基床反力系數(shù)K靜力載荷試驗(yàn)可用于：第2頁(yè)，共26頁(yè)。7.1.2 靜力載荷試驗(yàn)的裝置第3頁(yè)，共26頁(yè)。7.1.3 靜力載荷試驗(yàn)的基本技術(shù)要求1.承壓板剛性的方形或圓形板，面積0.250.5m2，2.試坑寬度承壓板直徑3倍3.盡量減少坑底開挖和整平對(duì)土層的擾動(dòng)，試土層為軟粘土或飽和松砂時(shí)，應(yīng)預(yù)留2030cm厚的原狀土試驗(yàn)標(biāo)高低于地下水，要先降水，并在坑底敷設(shè)5cm的砂墊層， 待水位恢復(fù)后再試驗(yàn)承壓板與土層接觸處，敷設(shè)厚1cm左右的中砂或粗砂層4.慢速維持荷載法加載過(guò)程第一級(jí)荷載接近卸去土自重，每級(jí)荷載增量取預(yù)估1/101/8Pu，

3、總荷載接近Pu，荷載的測(cè)量精度達(dá)到1%，沉降量測(cè)量精度達(dá)到0.01mm試驗(yàn)點(diǎn)附近應(yīng)有取土孔提供土工試驗(yàn)指標(biāo)或其它原位測(cè)試指標(biāo)，試驗(yàn)后應(yīng)挖取土試驗(yàn)，描述2.0倍承壓板寬度內(nèi)土層結(jié)構(gòu)變化試驗(yàn)中止條件第4頁(yè)，共26頁(yè)。7.1.4 靜力載荷試驗(yàn)資料的應(yīng)用及其有關(guān)問(wèn)題確定地基承載力強(qiáng)度控制法1.Ps曲線有明顯直線段，取該直線段終點(diǎn)對(duì)應(yīng)臨塑荷載p02. Ps曲線無(wú)明顯直線段，取lgplgs曲線或ps/ p曲線上轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)壓力相對(duì)沉降控制法承壓板面積為0.250.50m2,1.對(duì)于低壓縮性土和砂土，取s/b=0.010.015對(duì)應(yīng)荷載2.中高壓縮性土，取s/b=0.02對(duì)應(yīng)荷載為地基承載力特征值以ps臨塑荷

4、載作為地基承載力特征值根據(jù)相對(duì)沉降量s/b來(lái)確定地基承載力第5頁(yè)，共26頁(yè)。極限荷載法當(dāng)比例界限p0和極限承載力pu接近當(dāng)比例界限p0和極限承載力pu不接近Pu的確定用Ps曲線、 lgplgs曲線、 ps/ p曲線的第二轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)荷載取相對(duì)沉降s/b0.06相應(yīng)的荷載采用外插作圖法第6頁(yè)，共26頁(yè)。地基土不排水抗剪強(qiáng)度Cu地基土基床反力系數(shù)Ks載荷試驗(yàn)基床反力系數(shù)基準(zhǔn)基床反力系數(shù)基床反力系數(shù)確定地基變形模量E0第7頁(yè)，共26頁(yè)。7.2 靜力觸探試驗(yàn)(DPT)7.2.1 靜力觸探試驗(yàn)的主要技術(shù)要求電纜傳感器傳感器傳感器單橋探頭雙橋探頭單橋探頭只能測(cè)定一個(gè)觸探指標(biāo)比貫入阻力ps雙橋探頭同時(shí)測(cè)出錐尖

5、阻力qc和側(cè)摩阻力fa第8頁(yè)，共26頁(yè)。7.2.2 靜力觸探的貫入機(jī)理近似理論三大類1.承載力理論分析適用于臨界深度以上、無(wú)壓縮性土層的貫入情況2.孔穴擴(kuò)張理論分析適用于壓縮性土層3.穩(wěn)定貫入流體理論分析適用于飽和軟粘土第9頁(yè)，共26頁(yè)。7.2.3 靜力觸探試驗(yàn)的目的和使用條件適用范圍粘性土、粉土、砂土試驗(yàn)?zāi)康?.根據(jù)貫入阻力曲線的形態(tài)特征或數(shù)值變化幅度劃分土層2.估算地基土層的物理力學(xué)參數(shù)3.評(píng)定地基土的承載力4.選擇樁基持力層、估算單樁極限承載力、判定沉樁可能性5.判定場(chǎng)地地震液化勢(shì)第10頁(yè)，共26頁(yè)。7.2.4 靜力觸探試驗(yàn)成果的應(yīng)用主要成果1.比貫入阻力深度(ps-h)關(guān)系曲線2.錐尖

6、阻力深度(qc-h)關(guān)系曲線3.側(cè)壁摩阻力深度(fs-h)關(guān)系曲線4.摩阻比深度(Rf-h)關(guān)系曲線ps-h曲線qc-h曲線fs-h曲線Rf-h曲線第11頁(yè)，共26頁(yè)。成果應(yīng)用1.劃分土層界線上下層貫入阻力相差不大時(shí)，取超前深度和滯后深度的中心，或中點(diǎn)偏向小阻力土層510cm處作為分層界線上下層貫入阻力相差一倍以上時(shí)，當(dāng)由軟層進(jìn)入硬層或由硬層進(jìn)入軟層時(shí)，取軟層最后一個(gè)貫入阻力小值偏向硬層10cm為分界上下層貫入阻力無(wú)變化時(shí)，結(jié)合fs或Rf的變化確定分界2.評(píng)定地基土的強(qiáng)度參數(shù)粘性土的強(qiáng)度砂土的強(qiáng)度和密實(shí)度3.評(píng)定土的變形參數(shù)粘性土的壓縮模量或變形模量砂土的壓縮模量和變形模量第12頁(yè)，共26頁(yè)。

7、4.評(píng)定地基土的承載力部分地區(qū)的一般土類地基承載力特征值的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系5.預(yù)估單樁承載力上海市地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范的方法高層建筑巖土工程勘察規(guī)程鐵道部靜力觸探技術(shù)規(guī)則第13頁(yè)，共26頁(yè)。7.3 圓錐動(dòng)力觸探(DPT)7.3.1 動(dòng)力觸探的類型和規(guī)格輕型動(dòng)力觸探10kg中型動(dòng)力觸探63.5kg重型動(dòng)力觸探120kg觸探桿錘墊穿心錘尖錘頭第14頁(yè)，共26頁(yè)。7.3.2 動(dòng)力觸探的技術(shù)要求1.應(yīng)采用自動(dòng)落錘裝置2.觸探桿連接后的最初5m的最大偏斜度不應(yīng)超過(guò)1，大于5m后的最大偏斜度不應(yīng)超過(guò)2，每貫入1m，應(yīng)將探桿轉(zhuǎn)動(dòng)越一圈半，貫入10m以上，每貫入0.2m，旋轉(zhuǎn)探桿3.錘擊貫入應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不能間斷，速度一般

8、為每分鐘1530擊，試驗(yàn)過(guò)程中錘擊間歇時(shí)間，應(yīng)做記錄4.當(dāng)貫入15cm，且N1050擊時(shí)即可停止試驗(yàn)；當(dāng)N63.550擊時(shí)即可停止試驗(yàn)，考慮改用超重型圓錐動(dòng)力觸探5. N10和N63.5的正常范圍是350擊； N120的正常范圍為340擊。第15頁(yè)，共26頁(yè)。7.3.3 動(dòng)力觸探試驗(yàn)的適用范圍和目的適用范圍強(qiáng)風(fēng)化、全風(fēng)化的硬質(zhì)巖、各種軟質(zhì)巖、各類土目 的1.定性評(píng)價(jià)：評(píng)定場(chǎng)地土層的均勻性；查明土洞、滑動(dòng)面和軟硬土層界面；確定軟弱土層或堅(jiān)硬土層的分布；檢驗(yàn)評(píng)估地基土加固與改良的效果2.定量評(píng)價(jià)：確定砂土的孔隙比、相對(duì)密實(shí)度、粉土和粘性土的狀態(tài)、土的強(qiáng)度和變形參數(shù)，評(píng)價(jià)天然地基土承載力或單樁承載力

9、第16頁(yè)，共26頁(yè)。7.3.4 動(dòng)力觸探試驗(yàn)成果的應(yīng)用1.確定砂土、碎石土的密實(shí)度當(dāng)用重型、超重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)確定碎石土的密實(shí)度時(shí)，應(yīng)該對(duì)N63.5、N120進(jìn)行修正，N63.5 1 N63.5， N120 2 N120，其中修正系數(shù)1 、 2是與桿長(zhǎng)L和錘擊數(shù)有關(guān)2.確定地基土的承載力和變形變量3.確定單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)值Rk第17頁(yè)，共26頁(yè)。7.4 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)7.4.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)設(shè)備規(guī)格穿心錘貫入器頭觸探桿錘墊出水孔貫入器身貫入器靴1.貫入阻力用貫入器貫入土層中30cm的錘擊數(shù)N63.5表示2.國(guó)內(nèi)統(tǒng)一使用直徑42mm的鉆桿，國(guó)外也有使用直徑50mm、60mm的鉆桿落距錘

10、的質(zhì)量(kg)63.50.5落距(cm)762貫入器長(zhǎng)度(mm)500外徑(mm)511內(nèi)徑(mm)351管靴長(zhǎng)度(mm)761刃口角度(o)1820刃口單刃厚(mm)2.5鉆桿直徑(mm)42相對(duì)彎度1/1000第18頁(yè)，共26頁(yè)。7.4.2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的技術(shù)要求1.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，并保持孔內(nèi)水位略高于地下水位。當(dāng)孔壁不穩(wěn)定時(shí)，可用泥漿護(hù)壁，鉆至試驗(yàn)標(biāo)高以上15cm處，清除孔底殘土后再進(jìn)行試驗(yàn)2.采用自動(dòng)脫鉤的自由落錘法進(jìn)行錘擊，并減小導(dǎo)向桿與錘間的摩阻力，避免錘擊時(shí)的偏心和側(cè)向晃動(dòng)，保持貫入器、探桿、導(dǎo)向桿聯(lián)結(jié)后的垂直度，錘擊速率小于30擊/min3.先將整個(gè)桿件系統(tǒng)連同靜置于

11、鉆桿頂端的錘擊系統(tǒng)一起下到孔底，在靜重下記錄貫入器的初始貫入度，如此時(shí)已超過(guò)45cm，不用做試驗(yàn)，N04.預(yù)打階段：先將貫入器打入土中15cm，如錘擊已達(dá)50擊，貫入未達(dá)15cm，記錄實(shí)際貫入度5.試驗(yàn)階段：記錄每打入10cm的錘擊數(shù)，累計(jì)打入30cm的錘擊數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N，當(dāng)錘擊數(shù)已達(dá)50擊，而貫入深度未達(dá)30cm時(shí)，可記錄50擊的實(shí)際貫入度，按式換算成相當(dāng)于30cm的標(biāo)貫錘擊數(shù)，并中止試驗(yàn)第19頁(yè)，共26頁(yè)。7.4.3 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的適用范圍和目的適用范圍砂土、粉土、一般粘性土，最適用于N250擊的土目 的1.采取擾動(dòng)土樣，鑒別和描述土類，按顆粒分析結(jié)果定名2.根據(jù)標(biāo)貫擊數(shù)N，利用

12、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，為砂土的密實(shí)度和粉土、粘性土的狀態(tài)，土的強(qiáng)度參數(shù)，變形模量、地基承載力等作出評(píng)價(jià)3.估算單樁極限承載力和判定沉樁的可能性4.判定飽和粉砂、砂質(zhì)粉土的地震液化可能性及液化等級(jí)第20頁(yè)，共26頁(yè)。7.5 十字板剪切試驗(yàn)(VST)7.5.1 十字板剪切試驗(yàn)的基本技術(shù)要求1.十字板尺寸：常用尺寸為矩形，高徑比(H/D)為22.對(duì)于鉆孔十字板剪切試驗(yàn)，十字板插入孔底以下的深度大于5倍鉆孔直徑，保證能在不擾動(dòng)土中進(jìn)行試驗(yàn)3.十字板插入土中到開始扭剪的間歇時(shí)間小于5min4.扭剪速率一般為1020/10s；當(dāng)扭矩出現(xiàn)峰值或穩(wěn)定后，要繼續(xù)測(cè)度1min，以便確認(rèn)5.重塑土的不排水抗剪強(qiáng)度，在峰值或穩(wěn)定強(qiáng)度出現(xiàn)后，順剪切方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)6圈后測(cè)定6.測(cè)定精度達(dá)到12kpa7.為測(cè)定強(qiáng)度隨深度的變化，試驗(yàn)點(diǎn)豎向間距應(yīng)取為1m，或根據(jù)靜力觸探等資料布置試驗(yàn)點(diǎn)第21頁(yè)，共26頁(yè)。7.5.2 十字板剪切試驗(yàn)的基本原理HDFF柱體上下平面的抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生的抗扭力矩柱體側(cè)面剪應(yīng)力產(chǎn)生的抗扭力矩第22頁(yè)，共26頁(yè)。7.5.3 十字板剪切試驗(yàn)的適用范圍和目的適用范圍適用于靈敏度St10，固結(jié)系數(shù)Cv 100m2/年的均質(zhì)飽和軟粘土目 的1.測(cè)定