巖土工程測試第二章 載荷試驗(yàn)

河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第二章載荷試驗(yàn)第一節(jié)概述第二節(jié)荷載試驗(yàn)的原理與儀器設(shè)備第三節(jié)試驗(yàn)技術(shù)要求和操作步驟第四節(jié)試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用第五節(jié)其它類型的載荷試驗(yàn)河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第一節(jié)概述載荷試驗(yàn)（PlateloadTest，簡稱PLT）是在現(xiàn)場用一個(gè)剛性承壓板逐級加荷，測定天然地基、單樁或復(fù)合地基的沉降隨荷載的變化，借以確定他們的承載力的現(xiàn)場試驗(yàn)。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)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；按承壓板的設(shè)置深度及特點(diǎn)分為淺層和深層平板載荷試驗(yàn)。本章主要介紹淺層平板靜力載荷測試。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)載荷試驗(yàn)的應(yīng)用：確定地基土的比例界限壓力、極限壓力；確定地基土的變形模量；估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度；確定地基土的基床系數(shù)。優(yōu)點(diǎn)：對地基土不產(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)。是確定承載力的最主要方法。缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴、費(fèi)時(shí)。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第二節(jié)載荷試驗(yàn)的原理與儀器設(shè)備河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)一、載荷試驗(yàn)原理0P/kPaS/mmP—S曲線P0Pu1、直線變性階段P≤P02、剪切變形階段P0＜P＜Pu3、破壞階段Pu≤P河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)對于直線變形階段，可用彈性理論分析壓力與變形之間的關(guān)系。1、對于各向同性彈性半空間土的變形模量為：E0=I0I1K(1-u2)b2、對于非均質(zhì)各向異性彈性半空間土的變形模量隨深度的變化規(guī)律可表示為：E0z=E0+nvz河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)1、加荷系統(tǒng)承壓板、加荷裝置2、反力系統(tǒng)重物、地錨3、量測系統(tǒng)支撐柱、基準(zhǔn)梁、位移測量元件等。二、試驗(yàn)儀器設(shè)備河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第三節(jié)試驗(yàn)技術(shù)要求和操作步驟一、試驗(yàn)技術(shù)要求1、試坑的尺寸及要求2、承壓板的尺寸3、位移量測系統(tǒng)的安裝≥承壓板寬度的3倍≤20mm的砂墊層淺層平板載荷試驗(yàn)≥0.25m2軟土、填土≥0.5m2強(qiáng)夯處理后的地基土＞1m2一般粘性土地基：0.5m2碎石類土：碎石直徑的10～20倍巖石類土或均值密實(shí)土：0.1m2河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)4、加載方式慢速法：分級維持荷載沉降相對穩(wěn)定法；快速法：有地方經(jīng)驗(yàn)時(shí)，分級加荷沉降非穩(wěn)定法。加荷等級的劃分為10～12級，不應(yīng)小于8級，最大加載量不應(yīng)小于地基承載量設(shè)計(jì)值的2倍。5、沉降觀測慢速法：每加一級荷載間隔5、5、10、10、15、15min測讀一次沉降，以后間隔30min測讀一次，連續(xù)2h，且每小時(shí)沉降量不大于0.1mm時(shí)可施加下一級荷載。快速法：每加一級荷載間隔15min測讀一次沉降，每級荷載維持2h可施加下一級荷載。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)6、試驗(yàn)終止條件承壓板周圍土體出現(xiàn)明顯的側(cè)向擠出；本級荷載的沉降量急劇增大，p-s曲線出現(xiàn)陡降段；某級荷載作用下24h沉降速率不能達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)；總沉降量與承壓板直徑之比超過0.06。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)千分表二、試驗(yàn)設(shè)備的安裝及操作步驟河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)第四節(jié)試驗(yàn)資料整理與應(yīng)用1、繪制壓力-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段直線段一、試驗(yàn)資料整理2、P-s曲線的修正圖解法最小二乘修正法河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)確定地基的承載能力試驗(yàn)成果的應(yīng)用確定地基土的變形模量確定地基土的基床反力系數(shù)估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)二、地基的承載力確定（1）拐點(diǎn)法比例界限P0作為地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)值或特征值。（2）極限荷載法PU<2P0，極限荷載的一半作為地基承載力特征值。（3）相對沉降法對于緩變曲線，s/b為一定值時(shí)所對應(yīng)的荷載為地基承載力特征值。承壓板面積為0.25-0.50m2，s/b=0.01-0.015河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)三、計(jì)算變形模量E0

1、對于各向同性地基土，地表有超載（在地表以下一定深度）土的變形模量為：E0=I0I1K(1-u2)b2、對于各向同性地基土，地表無超載

E0=I0K(1-u2)b河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)四、計(jì)算地基沉降量(sj)河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)五、地基基床系數(shù)的確定1、K0=（p2-p1）/（S2-S1）2、K0=E0/H3、K=E0/[I0I1(1-u2)b]河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)六、估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度

τ

=c+σtanφPu

=c+σ土層側(cè)向應(yīng)力tanφ河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)七、測試精度影響因素1、承壓板的尺寸的影響B(tài)<45cm(5000cm2)時(shí)，沉降量隨B的增加而降低；B45cm(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，所以B不宜太小。S(mm)045B(cm)河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)一般來說，最好與實(shí)際基礎(chǔ)面積相同；但承壓板尺寸太大則需大的壓力，有時(shí)難以達(dá)到。所以承壓板的面積應(yīng)適中1000cm2A5000cm2。河南城建學(xué)院巖土工程測試技術(shù)2、承壓板埋深載荷測試的影響深度一般為1.5-2倍承壓板寬度（或直徑）；在影響深度范圍內(nèi)土性應(yīng)保持一致，否則測試成果就不能反映出土層的真實(shí)性質(zhì)；如果場地土層多，且都是重要的持力層，應(yīng)分層做載荷試驗(yàn)；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