河海大学工程原位测试资料

1工程地质原位测试第一章静力载荷试验1.原位测试:就是在土原来所处位置基本保持土的天然结构，天然含水量及天然应力状态测定土的性能方法。2.静力载荷试验：保持地基土的天然状态和模拟建筑物的荷载条件，通过一定面积的承压板向地基施加竖向荷载，观察地基土变形和强度规律的一种原位试验。3.试验过程：①在承压板上逐级加荷，观测记录各级压力下沉降量S随时间变化情况；②一般待前级压力沉降稳定后，在加下一级压力；③直到某级压力下沉降量随时间增长而不能稳定到一定值；④得出各级压力P对应的稳定沉降值S，及最后级荷载下沉降量S的趋势值；⑤作出P~S关系曲线。4.载荷试验基本理论体现在三方面：①直线变形阶段：压密阶段,压力小于比例界限P0，P~S为直线关系。②剪切变形阶段：当压力P0＜Pi＜Pu（极限），P~S呈曲线关系，除土体压密外，还有局部剪切破坏。③破坏阶段：压力Pi＞Pu，即使压力增加极小沉降急剧增加。5.载荷试验技术要求：（1）试验位置选择：依据场地均匀性，结合上部工程要求，选择有代表性地点。（2）试坑宽度：为承压板直径4~5倍，至少3倍，以满足半空间表面受荷边界条件。（3）加荷等级：①第一级施加荷载（包括设备重量）宜接近于挖除土的自重。②此后每级加荷重量与土的力学强度有关，一般为预估极限承载力1/8~1/10。③一般软粘土每级加荷增量为0.1~0.25kg/cm。（4）沉降观测：①采用慢速法：对于土体，每级荷载施加后，间隔5min、5min、10min、10min、15min、15min测读一次沉降，以后间隔30min测读一次沉降，当连续2h、且每小时沉降量不大于0.1mm时，可认为沉降达到稳定标准，可施加下一级荷载。对于岩体，间隔1min、2min、2min、5min、测读一次沉降，以后间隔10min测读一次，当连续三次读数之差小于0.01mm时，可认为沉降达到稳定标准，可施加下一级荷载。②采用快速法：每加一级荷载按间隔15min观测一次沉降，每一级荷载维持2h，即可施加下一级荷载，最后一级荷载可观测至达到上述沉降相对稳定标准或仍维持2小时。③采用等沉降速率法：控制承压板以一定的沉降速率沉降，测读与沉降相应的所施加荷载，直至试验达到破坏阶段（5）试验终止条件：1）载荷试验一般加荷到设计承载力2倍即可终止试验。2）从积累经验出发，加荷到破坏荷载为好。3）出现下列现象可认为已达到极限条件：2①承压板周围土面出现明显裂缝并隆起。②24小时沉降速度无减小趋势或加荷后沉降急剧增加。③总沉降已达承压板直径或宽度1/12。④本级荷载的沉降量急剧增加，P~S曲线出现陡降段。6.确定地基土的承载力的方法：①强度控制法②相对沉降控制法③极限荷载法7.试验资料整理内容：①检查原始资料②效正沉降数据③绘制效正后P~S曲线8.桩基承载力自平衡试验通过荷载箱与钢筋笼连接后安装在桩身下部，并将高压油管和位移棒一起引到地面，试验时从桩顶通过高压油管对荷载箱内腔施加压力，箱顶底被推开，产生向上、下推力，从而产生桩周土的侧摩擦阻力和端阻力，直到终止试验，将桩侧土的摩阻力与桩端土阻力迭加而得到单桩极限承载力，实质上利用桩自身反力平衡实现对桩身加载。第二章动力触探试验9.动力触探（DPT）：利用一定落锤的能量，将一定尺寸，一定形状的探头打入土中，根据打入的难易程度（可用贯入度；锤击数或探头单位面积贯入阻力）来判断土层性质的一种原位测试方法。将探头换为标准贯入器，则称为标准贯入试验。10.轻、重、超重型动探的试验要点（1）轻型动力触探：1）试验设备:由锥形探头，触探杆，穿心锤三部分。触探杆直径一般25mm金属杆，每根长1m，穿心锤10kg。2）试验要点：①先用钻具钻至试验标高，然后对所试验土层连续锤击贯入，测记每贯入30cm的锤击数N10。②试验时每次穿心锤落距50cm，自由下落，探杆垂直。③遇硬土层，可先用钻具穿过硬层，再连续贯入，贯入深度小于4.0m粘性土。④根据贯入击数查表求地基土承载力。（2）重型动力触探：1）设备：触探头，触探杆，穿心锤2）穿心锤每次落距76cm，保持自由下落,使探头连续贯入，贯入速率15~30击/min3）记录贯入深度和锤击数：①记录一阵击贯入量和相应锤击数。一般5击为一阵击，软土一阵击小于5击。②密实硬土可记录每贯入10cm锤击数。4）根据一阵击的锤击数和贯入量按下式换算成每贯入10cm的锤击数N63.5。N63.5=N.10(cm)/S(cm)s一阵击的贯入量n一阵击的击数5）对于砂土，松散~中密的园砾，卵石，触探深度在1~15.0m范围内，一般不考虑侧壁摩擦影响。6）触探杆长度效正：当杆长大于2.0m按下式效正：)10,05.635.6305.635.63cmNNNN：实测的锤击数（贯入可查表：长度修正系数：修正后的锤击数37）地下水影响效正：对地下水位虑以下中粗砂，砂砾，圆砾，考虑地下水对锤击数影响效正：8）适用范围及应用适用于砂土，碎石土，贯入深度在1~20m①划分土层和确定滑动面位置②确定承载力③确定砂土孔隙比及密度（3）超重型动力触探：1）主要解决密实的卵石，埋深大或厚度大的卵石层。2）设备：锤重120kg，落距1.0m，探杆直径50~63mm,记录N120，每贯入10cm锤击数。11.标准贯入试验：是动力触探的一种，是一种在现场用63.5kg的穿心锤，以76cm的落距自由落下，将一定规格的对开管式的贯入器打入土中，记录打入30cm的锤击数（即标准贯入击数N）,并以此评价土的工程性质的原位试验。12.标准贯入试验要点①与钻探配合进行,先钻到需要进行试验土层标高以上约15cm,清孔后换用标准贯入器,并量得深度尺寸。②以15~30击/min贯入速率将贯入器打入试验土层中，先打15cm不记击数，继续贯入30cm，记录锤击数，若贯入击数较大，也可记录小于30cm的锤击数，按下式换算成贯入30cm锤击数N。N=30n/s。③拔出贯入器，取出贯入器中土样进行编录及鉴别。④若需进行下一深度贯入实验，重复上述步骤,一般每1.0~1.5m进行一次。⑤若不能保证孔壁稳定，可用泥浆或套管护壁。13.影响因素及效正①触探杆长度影响：当用标贯击数查表确定承载力及指标应对锤击数进行触探杆长度效正。②地下水影响：对于有效粒d10在0.1~0.05mm范围内饱和粉细砂，其密度大于某一临界密度时，贯入阻力将会偏大（透水性小,标贯产生孔隙水压力使N偏大）相应于此临界密度锤击数为15击，当贯入击数＞15击时，可用下式修正③土的自重压力影响：依据室内试验，砂土自重压力对标贯试验有很大影响，表现在同样标贯击数不同深度砂土，相对密度可能不同，主要是砂土自重应力影响N击数在评价砂土液化时建议采用下式修正：下水效正：经长度效正但未经地锤击数：经地下水影响效正后5.635.635.635.630.11.1NNNN：杆长修正系数未经效正击数,:)15(2115NNN：修正系数压力（：实测处砂土有效上覆的标准贯入试验锤击数力等于：效正为相当于自重压NvfNfCkpafttkpaNNCN))/1(9824第三章静力触探试验14.静力触探试验：用静力将探头以一定的速率压入土中,利用探头内力的传感器,通过电子量测仪器将探头受到贯入阻力记录下来,由于贯入阻力与土层性质有关,因此通过贯入阻力变化情况,达到了解土层工程性质目的。15.探头的工作原理：静力触探就是通过探头传感器实现一系列量的转换：土的强度→土的阻力→传感器应变→电阻变化→电压变化及输出→电子仪器放大器记录下来→测定土的强度指标实现上述目的需运用三个方面原理①材料弹性变形虎克定律②电量变化电阻率定律③电桥原理16.要整理四个方面的内容①初读数处理②贯入阻力计算③摩阻比计算④划分土层标准第四章十字板剪切试验17.十字板剪切试验：在钻孔内直接测定软粘土的抗剪强度。它所测得抗剪强度值相当于不排水剪的抗剪强度或残余抗剪强度，或无侧限抗压强度1/2。它是一种通过对插入地基土中的规定形状和尺寸的十字板头施加扭矩，使十字板头在土体中等速扭转形成圆柱状破坏面，经过换算评定地基土不排水抗剪强度的现场试验。18．十字板剪切试验在工程中主要用于以下四个方面（1）测定原位应力条件下软黏土的不排水抗剪强度（2）评定软黏土的灵敏度（3）计算地基土的承载力（4）判断软黏土的固结历史19.十字板剪切试验的基本原理原理：通过施加扭力矩使插入土层试验深度的十字板头转动，将土体剪损，测出土体抵抗剪损的最大力矩，由力矩平衡条件计算出土体的不排水强度Cu值（假定φ≈0），在计算过程中作如下几点假定：（1）旋转十字板头在土体中形成圆柱形剪损面，剪损面高度和直径与十字板头高度和直径相同；（2）剪损面上各点抗剪强度相等；（3）剪损面上各处强度同时发挥作用，同时达到极限状态。在假定的条件下，可以根据施加板头上的最大扭力矩Mmax等于圆柱体顶底面和侧面上土体抵抗力矩之和，计算出土体抗剪强度：520.影响十字板剪切试验成果的主要因素（1）土的各项异性及成层性（2）十字板的几何尺寸（径高比和形状等）（3）十字板的旋转速率（4）十字板插入土层内扰动影响第五章旁压试验21.旁压试验：是岩土工程勘察中的一种常用现场测试方法。现场试验时把一个圆柱形充满水的旁压器探头置于钻孔中预测深度，由管路向旁压器注水，通过旁压器的膨胀向钻孔侧壁土体施加侧向压力使土体变形，并通过量测装置测出施加的压力和土变形之间的关系，然后绘制应力—应变关系曲线，用弹性理论计算公式来确定地基土的承载力和旁压模量等有关参数。22.旁压试验基本原理（1）旁压试验可理想化为圆柱孔穴扩张课题，属轴对称平面应变问题。（2）典型的旁压曲线由压力p—体积变化量V或压力p—水位下降值S曲线可划分为三段：Ⅰ.曲线AB:初始阶段Ⅱ.直线BC:似弹性阶段Ⅲ.曲线CD:塑形阶段（3）依据旁压曲线似弹性阶段斜率，由圆柱扩张轴对称平面应变的弹性理论解，可得旁压模量Em和旁压变形参数Gm：23.弹性膜约束力：由于弹性膜具有一定厚度，在试验过程中施加压力并未全部传递给土体，同时，弹性膜本身侧限作用使压力受到损失，这种损失值称为弹性膜约束力。24.仪器综合变形：由于旁压仪的调压阀，量管，导管压力计等在加压过程中会产生变形，造成水位下降或体积损失，这种水位下降或体积损失值称为仪器综合变形。25.试验终止条件与旁压仪量管容积、调压阀的工作能力和弹性膜耐压力有关。26.资料整理三方面内容：（1）压力及变形量较正（2）绘制旁压试验曲线（3）特征值的确定：初始压力p0、临塑压力pf、极限压力pl第六章扁铲侧胀试验27．扁铲侧胀试验：最早由意大利人马尔歇蒂创立的一种原位测试方法。尽管这种新型试验设备从生产到如今时间不长，但它以设备经济、操作简单、实验结果的重复性好、兼自钻式旁压与静力触探于一体从而获得更多岩土特性参数等优点，很快获得国际岩土工程界关注，并在全球四十多个国家广泛应用。在我国越来越多单位将扁铲侧胀试验应用到岩土工程勘察中。628.工程应用的四个方面：（1）土层划分及定名（2）估计土的应力历史（3）计算土的静止侧压力系数k和侧向基床系数（4）计算土的不排水强度29.基本原理扁铲侧胀试验中扁铲探头是一个具有特定规格的不锈钢钢板，在扁铲的一侧安装了一圆形钢磨片。并通过一条穿过探杆的气电管路与地表的测控箱连接，气电管路用以传输气压和传递电信号。测控箱通过气压管和一个气源相连，以提供气压使膜片膨胀。试验由贯人扁铲探头开始，在贯入至某一深度后暂停，使用测控箱操作使膜片充气膨胀，在充气鼓胀过程中得到如下两个读数：A读数：膜片鼓胀距离基座0.05㎜时的气压值；B读数：膜片鼓胀距离基座1.10㎜时的气压值。在到达B点之后，通过测控箱上的气压调控器释放气压，使膜片缓慢回缩到距离基座0.05mm时，此时的气压值记为C读数然后，探头继续往下贯人至下一试验深度。在每一试验深度都重复上述试验过程，读取A、B的读数，在需要的时候测记C读数。扁铲试验时，整个膨胀过程中膜片的变形量较小，因而可将其视为弹性变形过程。膜片的向外鼓胀可假设为在无限弹