旁壓試驗的詳細解釋

旁壓試驗的詳細解釋演示文稿目前一頁\總數(shù)四十四頁\編于八點旁壓試驗的詳細解釋目前二頁\總數(shù)四十四頁\編于八點目錄1.概述2.試驗基本原理3.試驗儀器設(shè)備與安裝4.技術(shù)要求與試驗方法5.資料整理與分析6.主要影響因素7.工程應(yīng)用目前三頁\總數(shù)四十四頁\編于八點1.概述

旁壓儀試驗是在現(xiàn)場鉆孔中進行的一種水平向荷載試驗。具體試驗方法是將一個圓柱形的旁壓器放到鉆孔內(nèi)設(shè)計標高，加壓使得旁壓器橫向膨脹，根據(jù)試驗的讀數(shù)可以得到鉆孔橫向擴張的體積-壓力或應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，據(jù)此可用來估計地基承載力，測定土的強度參數(shù)、變形參數(shù)、基床系數(shù)，估算基礎(chǔ)沉降、單樁承載力與沉降。

目前四頁\總數(shù)四十四頁\編于八點1.概述旁壓試驗于1930年起源于德國，最初是在鉆孔內(nèi)進行側(cè)向載荷試驗的儀器，這也就是最早的單腔式旁壓儀。1957年，法國工程師路易斯-梅納研制成功三腔式旁壓儀。現(xiàn)在旁壓儀器包括預(yù)鉆式、自鉆式和壓入式三種，國內(nèi)國外都是以預(yù)鉆式為主預(yù)鉆式旁壓儀的原理是預(yù)先用鉆具鉆出一個符合要求的垂直鉆孔，將旁壓器放入鉆孔內(nèi)的設(shè)計標高，然后進行旁壓試驗。自鉆式旁壓儀是將旁壓儀設(shè)備和鉆機一體化，將旁壓器安裝在鉆桿上，在旁壓器的端部安裝鉆頭，鉆頭在鉆進時，將切碎的土屑從旁壓器(鉆桿)的空心部位用泥漿帶走，至預(yù)定標高后進行旁壓試驗。自鉆式旁壓試驗的優(yōu)越性就是最大限度地保證了地基土的原狀性。目前五頁\總數(shù)四十四頁\編于八點目前六頁\總數(shù)四十四頁\編于八點1.概述壓入式旁壓試驗又分為圓錐壓入式和圓筒壓入式，都是用靜力將旁壓器壓入指定的試驗深度進行試驗，壓入式旁壓試驗在壓入過程中對周圍有擠土效應(yīng)，對試驗結(jié)果有一定的影響，目前，國際上出現(xiàn)一種將旁壓腔與靜力觸探探頭組合在一起的儀器，在靜力觸探試驗的過程中可隨時停止貫入進行旁壓試驗，從旁壓試驗的角度，這應(yīng)屬于壓入式。目前七頁\總數(shù)四十四頁\編于八點1.概述

預(yù)鉆式旁壓試驗適用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、殘積土、極軟巖和軟巖。自鉆式旁壓試驗適用于粘性土、粉土、砂土，尤其適用于軟土。目前八頁\總數(shù)四十四頁\編于八點儀器名稱型號廠家配置價格(萬元)特點梅納旁壓儀G-AM法國APAGEO比較煩瑣,不詳細列舉.主要包括:讀數(shù)儀(主機),探頭,壓力源(氮氣瓶),連接管路.(數(shù)據(jù)采集,分析,打印)選配.16使用廣泛,知名度高,性能穩(wěn)定.功能齊全.壓力能達到10MPa,但最進該廠家提供儀器質(zhì)量有所下降.鉆孔旁壓儀ELASTMETER-2日本OYO讀數(shù)儀,探頭,手動壓力泵.連接管路,標定筒和工具箱.自動采集和數(shù)據(jù)分析(選配)40試驗壓力大(做巖石),能達到20MPa,可以隨鉆測量和預(yù)鉆測量,性能超穩(wěn)定,完全適應(yīng)惡劣環(huán)境.孔徑范圍大鉆孔旁壓儀LLTTYPE-M日本OYO同上.40壓力范圍小2.5MPa,使用于軟土.個人感覺實用性不大,國產(chǎn)完全可以取代.同ELASTER-2使用液壓源鉆孔旁壓儀TEXAM加拿大ROCTEST壓力表和壓力源油罐,探頭,管路,工具包和防凍液19儀器配件齊全,設(shè)計新穎,更為輕便,完全水壓.自鉆式旁壓儀MarkVIIId3臂式英國cambridge包括自鉆旁壓組件,鉆進設(shè)備和用于回旋鉆進的附件.226(包括廠家調(diào)試和培訓)適用于軟土,沙土等成孔質(zhì)量不佳的旁壓試驗.旁壓儀PY-3江蘇省溧陽縣儀器廠

/溫州也有一家,但不知道廠家名配置同梅納旁壓儀差不多,但是配件很多.備用件也很多.6數(shù)字顯示,自動記錄,價格便宜,但是壓力只能做到5MPa,而且做不了深孔試驗.目前九頁\總數(shù)四十四頁\編于八點2.試驗基本原理

旁壓試驗可理想化為圓柱孔穴擴張課題，為軸對稱平面應(yīng)變問題。典型的旁壓曲線(壓力P-體積變化量V曲線或壓力p-測管水位下降值S)可分為三段，

I段〔曲線AB):初步階段，反映孔壁受擾動土的壓縮;II段(直線BC):似彈性階段，壓力與體積變化量大致成直線關(guān)系;III段(曲線CD):塑性階段，隨著壓力的增大，體積變化量逐漸增加，最后急劇增大，達到破壞。

I-II段的界限壓力相當于初始水平壓力po,II-III段的界限壓力相當于臨塑壓力pf,III段末尾漸近線的壓力為極限壓力Pl。目前十頁\總數(shù)四十四頁\編于八點VABCDplpfpopIIIIII目前十一頁\總數(shù)四十四頁\編于八點2.試驗基本原理

依據(jù)旁壓曲線似彈性階段(BC段)的斜率，由圓柱擴張軸對稱平面應(yīng)變的彈性理論解，可得旁壓模量EM,和旁壓剪切模量GM。目前十二頁\總數(shù)四十四頁\編于八點2.試驗基本原理工作時，由加壓裝置將較低的氣壓轉(zhuǎn)換為較高壓力的水壓。并通過高壓導管傳至旁壓器，使彈性膜膨脹導致地基孔壁受壓而產(chǎn)生相應(yīng)的變形。根據(jù)所測結(jié)果，得到壓力p和位移值S間的關(guān)系,即旁壓曲線。從而得到地基土層的臨塑壓力，極限壓力、旁壓模量等有關(guān)土力學指標。目前十三頁\總數(shù)四十四頁\編于八點目前十四頁\總數(shù)四十四頁\編于八點3.試驗儀器設(shè)備與安裝3.1預(yù)鉆式旁壓儀預(yù)鉆式旁壓儀由旁壓器、控制單元和管路三部分組成。

3.2自鉆式旁壓儀自鉆式旁壓儀通常由三部分組成:包含自鉆機構(gòu)的探頭部分;設(shè)置在地面的控制單元;連接控制單元和探頭的管路部分。目前十五頁\總數(shù)四十四頁\編于八點3.1預(yù)鉆式旁壓儀(1)旁壓器旁壓器是對孔壁土(巖)體直接施加壓力的部分，是旁壓儀最重要的部件。它由金屬骨架、密封的橡皮膜和膜外護鎧組成。旁壓器分單腔式和三腔式兩種，目前常用的是三腔式。三腔式旁壓器由測量腔(中腔)和上下兩個護腔構(gòu)成。測量腔和護腔互不相通，但兩個護腔是互通的，并把測量腔夾在中間。試驗時有壓介質(zhì)(水或油)從控制單元通過中間管路系統(tǒng)進入測量腔，使橡皮膜沿徑向膨脹，孔周土(巖)體受壓呈圓柱形擴張，從而可以量測孔壁壓力與鉆孔體積變化的關(guān)系。目前十六頁\總數(shù)四十四頁\編于八點3.1預(yù)鉆式旁壓儀(2)控制單元控制單元位于地表，通常是設(shè)置在三腳架上的一個箱式結(jié)構(gòu)。其功能是控制試驗壓力和測讀旁壓器體積(應(yīng)變)的變化。一般由壓力源(高壓氮氣瓶)、調(diào)壓器、測管、水箱、各類閥門、壓力表、管路和箱式結(jié)構(gòu)架等組成。目前十七頁\總數(shù)四十四頁\編于八點3.1預(yù)鉆式旁壓儀(3)管路系統(tǒng)管路系統(tǒng)是用于連接旁壓器和控制單元、輸送和傳遞壓力與體積信息的系統(tǒng)，通常包括氣路、水(油)路和電路。目前十八頁\總數(shù)四十四頁\編于八點3.2自鉆式旁壓儀自鉆的原理是把裝有旁壓器的薄壁取樣器用某一速率壓入土中，同時用幾個轉(zhuǎn)動的刀片將進入取樣器內(nèi)的土芯弄碎，形成鉆屑，鉆屑因刀片標高處射出的液體作用而變成懸浮液，從旁壓器的中央通過鉆桿空心孔排到地面。目前十九頁\總數(shù)四十四頁\編于八點4.技術(shù)要求與試驗方法一、試驗前準備工作二、儀器校正三、預(yù)鉆成孔目前二十頁\總數(shù)四十四頁\編于八點一、試驗前準備工作使用前，必須熟悉儀器的基本原理、管路圖和各閥門的作用，并按下列步驟做好準備工作:1.向水箱注滿蒸餾水或干凈的冷開水。

2.連通管路。

3.注水:打開高壓氣瓶閥門并調(diào)節(jié)其上減壓器，使其輸出壓力為0.15MPa左右。

4.調(diào)零:把旁壓器垂直提高，使其測試腔的中點與目測管"0"刻度相起平。

5.檢查傳感器和記錄儀的連接等是否處于正常工況。并設(shè)置好試驗時間標準。目前二十一頁\總數(shù)四十四頁\編于八點二、儀器校正試驗前，應(yīng)對儀器進行彈性膜(包括保護套)約束力校正和儀器綜合變形校正，具體項目按下列情況確定:

彈性膜約束力校正方法是:將旁壓器豎立地面，按試驗加壓步驟適當加壓(0.05MPa左右即可)使其自由膨脹。先加壓，當測水管水位降至近36cm時，退壓至零，如此反復(fù)5次以上。再進行正式校正，其具體操作、觀測時間等均按上述正式試驗步驟進行。壓力增量采用10kPa，按1min的相對穩(wěn)定時間測記壓力及水位下降值，并據(jù)此繪制彈性膜約束力校正曲線圖，如圖所示。目前二十二頁\總數(shù)四十四頁\編于八點目前二十三頁\總數(shù)四十四頁\編于八點二、儀器校正儀器綜合變形校正方法是:聯(lián)接好合適長度的導管，注水至要求高度后，將旁壓器放入校正筒內(nèi)，在旁壓器受到剛性限制的狀態(tài)下進行。按試驗加壓步驟對旁壓器加壓，壓力增量為100kPa,逐級加壓至800kPa以上后，終止校正試驗。各級壓力下的觀測時間等均與正式試驗一致，根據(jù)所測壓力與水位下降值繪制其關(guān)系曲線.曲線應(yīng)為一斜線，如圖所示。其直線對P軸的斜率

△S/△P即為儀器綜合

變形校正系數(shù)a。目前二十四頁\總數(shù)四十四頁\編于八點三、預(yù)鉆成孔針對不同性質(zhì)的土層及深度，可選用與其相應(yīng)的提土器或與其相適應(yīng)的鉆機鉆頭。例如，對于軟塑流塑狀態(tài)的土層，宜選用提土器;對于堅硬-可塑狀態(tài)的土層，可采用勺型鉆;對于鉆孔孔壁穩(wěn)定性差的土層，宜采用泥漿護壁鉆進。孔徑根據(jù)土層情況和選用的旁壓器外徑確定，一般要求比所用旁壓器外徑大2-3mm為宜，不允許過大。鉆孔深度應(yīng)以旁壓器測試腔中點處為試驗深度。目前二十五頁\總數(shù)四十四頁\編于八點三、預(yù)鉆成孔開孔至預(yù)定深度以下35cm處目前二十六頁\總數(shù)四十四頁\編于八點三、預(yù)鉆成孔值得注意的是，試驗必須在同一土層，否則，不但試驗資料難以應(yīng)用，且當上、下兩種上層差異過大時，會造成試驗中旁壓器彈性膜的破裂，導致試驗失敗。另外。鉆孔中取過土樣或進行過標貫試驗的孔段，由于土體已經(jīng)受到不同程度的擾動，不宜進行旁壓試驗。目前二十七頁\總數(shù)四十四頁\編于八點四、試驗成孔后，應(yīng)盡快進行試驗。壓力增量等級和相對穩(wěn)定時間(觀察時間)標準可根據(jù)現(xiàn)場情況及有關(guān)旁壓試驗規(guī)程選取。其中：壓力增量建議選取預(yù)估臨塑壓力pf的1/8-1/12.如不易預(yù)估。根據(jù)《PY型預(yù)鉆式旁壓試驗規(guī)程》，壓力增量可參考下表確定。目前二十八頁\總數(shù)四十四頁\編于八點四、試驗

各級壓力下的觀測時間，可根據(jù)土的特征等具體情況。采用1min或2min，按下列時間順序測記測量管的水位下降值S。（1）觀測時間為1min時:15s,30s,60s;

（2）觀測時間為2min時:15s,30s,60s,120s.目前二十九頁\總數(shù)四十四頁\編于八點四、試驗當測管水位下降接近40cm或水位急劇下降無法穩(wěn)定時，應(yīng)立即終止試驗，以防彈性膜脹破?？筛鶕?jù)現(xiàn)場情況，采用下列方法之一終止試驗:目前三十頁\總數(shù)四十四頁\編于八點四、試驗（1）尚需進行試驗時:當試驗深度小于2m.可迅速將調(diào)壓閥按逆時針方向旋至最松位置，使所加壓力為零。利用彈性膜的回彈，迫使旁壓器內(nèi)的水回至測管，取出旁壓器。（2）試驗全部結(jié)束:利用試驗中當時系統(tǒng)內(nèi)的壓力將水排凈后旋松調(diào)壓閥。導壓管快速接頭取下后，應(yīng)罩上保護套，嚴防泥沙等雜物帶入儀器管道口若準備較長時間不使用儀器時，須將儀器內(nèi)部所有水排盡，并擦凈外表，放置在陰涼、干燥處。另外，在試驗過程中，如由于鉆孔直徑過大或被測巖土體的彈性區(qū)較大時，有可能發(fā)生水量不夠的情況，即巖土體仍處在彈性區(qū)域內(nèi)，而施加壓力尚遠離儀器最大壓力值。且位移已達到320mm以上，此時,如要繼續(xù)試驗，則應(yīng)進行補水。目前三十一頁\總數(shù)四十四頁\編于八點5.資料整理與分析在試驗資料整理時，應(yīng)分別對各級壓力和相應(yīng)的擴張體積(或徑向增量)進行約束力和體積校正。目前三十二頁\總數(shù)四十四頁\編于八點=0.002P(kPa)S(cm)Pm(kPa)Pt=Pm+PwPiPSm(3min)Si=(Pm+Pw)S000.0Pw13850.20.026080.0761.724506344194.10.1263.974758852365.80.1765.62410011357567.00.2266.774.......目前三十三頁\總數(shù)四十四頁\編于八點5.資料整理與分析繪制旁壓曲線用校正后的壓力P和校正后的測管水位下降值S，繪制p-S曲線，即旁壓曲線。曲線的作圖可按下列步驟進行:

（1）定坐標:選用厘米格記錄紙，以S(cm)為縱坐標，1cm代表5cm水位下降值;以P為橫坐標，比例可以自行選定。

(2)根據(jù)校正后各級壓力P和對應(yīng)的測管水位下降值S，分別將其確定在選定的坐標上，然后先連直線段并兩端延長，與縱軸相交的截距即為So;再用曲線板連曲線部分，定出曲線與直線段的切點，此點為直線段的終點。目前三十四頁\總數(shù)四十四頁\編于八點6.主要影響因素成孔質(zhì)量加壓方式旁壓儀構(gòu)造和規(guī)格旁壓測試臨界深度影響目前三十五頁\總數(shù)四十四頁\編于八點1、成孔質(zhì)量（這對于預(yù)鉆式旁壓試驗來說是非常重要）軟土的擾動對測試結(jié)果的影響很大，必須根據(jù)土類選擇不同的鉆孔方法成孔應(yīng)該是垂直，且其直徑與旁壓器吻合的好。目前三十六頁\總數(shù)四十四頁\編于八點加壓方式

分為加壓速率與加壓等級兩個方面加壓等級一般按預(yù)估土的臨塑壓力或極限壓力而