第7章 工程地质原位测试

第七章工程地质原位测试工程地质原位测试(fieldtest)优点：1.可测定难以取样的岩土体的性质。2.影响范围大，因而更具代表性。3.可连续进行，因而可得到完整的地层剖面。4.可大大缩短勘察周期。缺点：1.难以控制边界条件2.费工费时，成本高3.所测参数和岩土工程性质之间关系建立在大量统计的经验关系之上。1.岩土力学性质试验2.水文地质试验3.地基处理试验野外试验分为三类岩体现场简易测试岩体原位应力测试岩体变形试验岩体强度试验岩体力学性质试验旁压试验十字板剪切试验动力触探试验静力触探试验静力荷载试验土体力学性质试验一、静力载荷试验在一定面积的承压板上向地基逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基变形特性，从而评定地基的承载力，计算地基的变形模量并预测基础的沉降量仪器设备：载荷试验的设备由承压板、加荷装置及沉降观测装置等部件组合而成。承压板：有现场砌置和预制两种，一般为预制厚钢板(或硬木板)。对承压板的要求是，要有足够的刚度，在加荷过程中承压板本身的变形要小，而且其中心和边缘不能产生弯曲和翘起；其形状宜为圆形(也有方形者)，对密实粘性土和砂土，承压面积一般为1000～5000cm2。对一般土多采用2500～5000cm2。加荷装置：包括压力源、载荷台架或反力构架。加荷方式可分为两种，即重物加荷和油压千斤顶反力加荷。重物加荷法油压千斤顶反力加荷法：沉降观测装置：沉降观测仪表有百分表、沉降传感器或水准仪等。只要满足所规定的精度要求及线性特性等条件，可任意选用其中一种来观测承压板的沉降。由于载荷试验所需荷载很大，要求一切装置必须牢固可靠、安全稳定。试验要点(1)载荷试验一般在方形试坑中进行。试坑底的宽度应不小于承压板宽度(或直径)的3倍，以消除侧向土自重引起的超载影响，使其达到或接近地基的半空间平面问题边界条件的要求。试坑应布置在有代表性地点，承压板底面应放置在基础底面标高处。(2)为了保持测试时地基土的天然湿度与原状结构，应做到以下几点：①测试之前，应在坑底预留20～30cm厚的原土层，待测试将开始时再挖去，并立即放入载荷板。②对软粘土或饱和的松散砂，在承压板周围应预留20～30cm厚的原土作为保护层。③在试坑底板标高低于地下水位时，应先将水位降至坑底标高以下，并在坑底铺设2cm厚的砂垫层，再放下承压板等，待水位恢复后进行试验。(3)安装设备，安装次序与要求：①安装承压板前应整平试坑底面，铺设1～2cm厚的中砂垫层，并用水平尺找平，以保证承压板与试验面平整均匀接触。②安装千斤顶、载荷台架或反力构架。其中心应与承压板中心一致。③安装沉降观测装置。其支架固定点应设在不受土体变形影响的位置上，沉降观测点应对称放置。(4)加荷(压)。安装完毕，即可分级加荷。测试的第一级荷载，应将设备的重量计入，且宜接近所卸除土的自重(相应的沉降量不计)。以后每级荷载增量，一般取预估测试土层极限压力的1/8～1/10。当不宜预估其极限压力时，对较松软的土，每级荷载增量可采用10～25kPa；对较坚硬的土，采用50kPa；对硬土及软质岩石，采用100kPa。(5)观测每级荷载下的沉降。其要求是：①沉降观测时间间隔。加荷开始后，第一个30min内，每10min观测沉降一次；第二个30min内，每15min观测一次；以后每30min进行一次。②沉降相对稳定标准。连续四次观测的沉降量，每小时累计不大于0.1mm时，方可施加下一级荷载。(6)尽可能使最终荷载达到地基土的极限承载力，以评价承载力的安全度。当测试出现下列情况之一时，即认为地基土已达极限状态，可终止试验：①承压板周围的土体出现裂缝或隆起；②在荷载不变情况下，沉降速率加速发展或接近一常数。压力～沉降量曲线出现明显拐点；③总沉降量等于或大于承压板宽度(或直径)的0.08；④在某一荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定标准。(7)如达不到极限荷载，则最大压力应达到预期设计压力的两倍或超过第一拐点至少三级荷载。(8)当需要卸荷观测回弹时，每级卸荷量可为加荷量的2倍，历时1h，每隔15min观测一次。荷载完全卸除后，继续观测3h。静力载荷试验成果整理及其应用试验成果的应用1、确定地基土承载力基本值f02、计算地基土变形模量E0二、静力触探试验用静力将一个内部装有阻力传感器的圆锥形探头均匀压入土中，测定土层对探头的贯入阻力，以此来间接判断分析地基土的物理力学性质。可分为单桥探头：可测总贯入阻力双桥探头：可分别测出锥尖阻力和侧壁摩阻力孔压探头：可测孔隙水压力静力触探具有测试连续、快速、效率高、功能多的特点，兼勘探与测试双重作用。适用于粘性土、粉土、砂土，但对碎石类土难以贯入。1、划分土层2、估算土的物理力学指标3、确定浅基础的承载力4、预估单桩承载力5、判定饱和砂土和粉土的液化势静力触探成果的应用三、动力触探试验1.圆锥动力触探试验（DPT）2.标准贯入试验（SPT）其共同点是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据每打入土中一定深度所需的能量来判定土的性质，并对土进行分层。设备主要是由贯入器、贯入探杆和穿心锤三部分组成的,锤重63.5kg，在76cm的自由落距下，通过圆筒型的贯入器，贯入土层15cm，再打入30cm深度，以后30cm的锤击数称为标贯击数，用N63.5来表示，一般写作N。标准贯入试验标准贯入试验成果的应用1．划分土的类别或土层剖面；2．判断砂土的密实度及地震液化问题；3．判断粘性土的稠度状态及C、值；4．评定土的变形模量E0和压缩模量ES；5．确定地基承载力；四、十字板剪切试验（VST）十字板剪切试验是用插入软粘土中的十字板头，以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度。