原位测试总稿

工程地质原位测试河海大学地球科学与工程学院河海大学地球科学与工程学院第四章十字板剪切实验第三章静力触探第二章动力触探第一章静力载荷试验第五章旁压试验123546第七章现场波速测试第八章岩体声波测试第六章扁铲侧胀试验第十章岩体回弹锤击试验第九章岩体变形试验岩石点荷载试验第十一章岩体强度测试7891011目录河海大学地球科学与工程学院一.概况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.与一般试验方法比较具有以下优点①可在拟建工程场地进行测试,不用取样。②原位测试涉及的土体积比室内试验样品要大得多，因而更能反映土的宏观结构对土的性质影响。③很多土原位测试技术方法可连续进行，可得到完整土层剖面及物理力学性质指标。④土的原位测试，一般具有快速经济优点。绪论河海大学地球科学与工程学院3.土的测试方法可归纳为以下两类：①土层剖面测试法：如静力触探，动力触探。②专门测试法：如载荷试验，旁压试验，标准贯入试验，十字板剪切试验，压水.注水试验。4.土的原位测试缺点:①原位测试技术发展历史较短,对测试机理及应用的研究都有待于进一步深入.②难于控制测试中的边界条件,如排水条件,应力条件.③目前为止,土的原位测试技术所测出数据和土的工程性质关系仍建立在大量统计经验关系之上。绪论河海大学地球科学与工程学院一.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。1.目前静力载荷试验适用范围：⑴平板载荷试验适用天然地基，复合地基。⑵螺旋板载荷试验适用天然地基⑶基桩静载荷试验适用基桩第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院2.载荷试验所依据技术规范：⑴《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）适用地基土，基岩载荷⑵《岩土工程勘察规范》（GB50021-94）适用平板，螺旋板载荷试验⑶《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）适用基桩静载荷试验⑷《高层建筑岩土勘察规范》（JGJ72-90）适用深井载荷试验⑸《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）适用复合地基载荷试验第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院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.试验结果：P~S曲线反映承压板下2.0倍承压板宽度深度范围内土层强度及变形特性。第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院5.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。二.试验仪器设备：①加荷稳压装置：包括刚性承压板，立柱，油压千斤顶，稳压器②反力装置：包括堆重系统，地锚系统第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院③观测装置：包括百分表，基准梁三.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第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院第一章静力载荷试验4.稳定标准：①时间间隔：第一个30分钟之内，每10分钟观测沉降一次，第二个30分钟每15分钟观测一次，以后每30分钟观测一次。②沉降相对稳定标准：连续四次观测沉降量，每小时累计不大于0.1mm方可施加下一次荷载。5.试验终止条件：⑴加荷到设计承载力2倍即可终止试验。⑵从积累经验出发，加荷到破坏荷载为好。⑶出现下列现象可认为已达到极限条件：①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。河海大学地球科学与工程学院第一章静力载荷试验6.应在现场随时绘制P~S曲线，lgp~lgs曲线以便及时掌握试验进程。四.试验资料整理整理内容：①检查原始资料②效正沉降数据③绘制效正后P~S曲线㈠沉降数据效正：⑴试验测得各级压力下的沉降值，绘制P~S关系曲线，该曲线是确定地基变形模量，承载力及土的应力~应变关系等重要依据。⑵所测得变形值并非都是相应压力下产生变形和真实反映地基土P~S规律。⑶由于各种因素干扰使测读变形与真实变形存在一定差异。河海大学地球科学与工程学院第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院⑷这种差异造成P~S曲线不通过座标原点，及观测数据离散性。⑸由于土的性状不同，P~S曲线形状也不同，有拐点型，圆滑型，不规则型。1.拐点型P~S曲线效正：①比例界限点以前各点，根据C和Pi值计算Si②比例界限点以后各点按下式计算效正后的Sipi：比例界限点前某级荷载si：效正后变形值si：比例界限点后某级荷载对应变形值s0：座标原点效正值第一章静力载荷试验0SSSiiiipcs河海大学地球科学与工程学院⑴图解法求s0及c：在P~S曲线上找出比例界限点，从比例界限点引一条直线，使比例界限前的各点均匀靠近直线，直线与纵座标交点截距为S0,将直线上任一点S，P代入下式求c：⑵选点法：在P~S座标中点出各相应pi，si点，依据这些点总体规律找出近似比例界限点位置，通过该点引出一直线，使其均匀通过该点之前各观测数据点，然后在引出直线上取相近三点M（Pm，Sm），N（Pn，Sn），I（Pi，Si）第一章静力载荷试验ipcss0河海大学地球科学与工程学院第一章静力载荷试验iiMNMNPCSSPPSSC00⑶最小二乘法：是一种较精确数理统计方法，直线部分拟合曲线si=s0+c.pi计算出si与相应压力下观测值si间误差最小。河海大学地球科学与工程学院第一章静力载荷试验：直线斜率：各级荷载下沉降值单位面积压力，：效正值，：加荷次数，求偏导数对最小值最小值cspsNPPNSPPPSSPPNSPSPNCcspcssssiiiiiiiiiiiiiiiiiii,,)(02220220202河海大学地球科学与工程学院2.园滑型和不规则型P~S曲线的效正:对于这类曲线效正主要采用国内刘祖德教授提出求S0方法,假设三个相邻荷载增量均为△P，各级荷载下的曲线斜率C呈等量递增：第一章静力载荷试验32102323121201012312120133.............sssspsscpsscpssccccc代入方程整理后得出：河海大学地球科学与工程学院五.试验资料应用：㈠确定地基土的承载力：1：强度控制法:以比例界限p0作为地基土承载力.适用于硬塑~坚硬粘性土.粉土.碎石土。①P~S曲线上有明显直线段，采用直线段终点对应压力为比例界限点p0。②P~S曲线上无明显直线段：a:某级荷载下沉降增量超过前一级荷载增量2倍：△Sn＞2△Sn-1的点对应压力为比例界限点p0。b:绘lgp~lgs曲线，曲线转折点对应压力为比例界限点p0.c:绘p~△s/△p曲线，曲线转折点对应压力即为比例界限点p0。第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院㈡计算地基变形模量：①当比例界限点清楚,P~S呈直线关系E0:土的变形模量(MPa)μ:土的泊松比,碎石土0.25,砂土和粉土0.30,粉质粘土0.35,粘土0.42p:承压板上总荷载(kN)s:与荷载P相应的沉降量(cm)d:承压板直径(cm)②对园滑型,不规则型P~S曲线,仍采用同样公式,SP的选择非常重要:粘性土:S=0.02B所对应总荷载P砂土:S=0.015B所对应总荷载P第一章静力载荷试验dspE)1(0河海大学地球科学与工程学院2.相对沉降控制法：根据沉降量和承压板宽度s/b确定：①对一般粘性土，粉土宜采用相对沉降量s/b≤0.02所对应压力为地基承载力。②对砂土宜采用s/b=0.01~0.015所对应压力为地基承载力。3：极限荷载法：①P~S曲线上比例界限点出现后，土体很快达到极限荷载，即p0与pu接近:fk=pu/fs(fs=2~3)②比例界限p0与pu不接近:fk=p0+(pu-p0)/fs③通过控制沉降量给出P0.02，P0.015等值再用Pu/fs,fs=2~3,从中取小值为容许承载力第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院六.复合地基载荷试验JGJ-79-91中规定复合地基载荷试验要点为:1.单桩复合地基载荷试验的压板可用圆形或方形,面积为一根桩承担处理面积;多桩复合地基载荷试验压板可用方形或矩形,其尺寸按实际桩数所承担的处理面积确定.2.压板底高程应与基础底面设计高程相同,压板下应设50mm厚中粗砂找平层.3.加荷等级为8~12级,总加载量不宜少于设计要求值2倍.第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院4.每加一级荷载Q,在加荷前后应各读记压板沉降S一次,以后每30分钟读记一次,当一小时内沉降增量小于0.1mm时即可加下一级荷载,对饱和粘性土地基中的振冲桩或砂石桩,一小时内沉降增量小于0.25mm时即可加下一级荷载.5.当出现下列现象时可终止试验.①沉降急剧增加,土被挤出或加荷板周围出现明显裂缝.②累记沉降量已大于压板宽度或直径10%③总加荷量已为设计要求值的2倍以上.第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院6.卸荷分三级等量进行,每卸一级,读记回弹量,直至变形稳定.7.复合地基承载力基本值确定:①当Q~S曲线上有明显的比例极限时,可取该比例极限所对应的荷载.②当极限荷载能确定,而其值又小于对应比例极限荷载值1.5倍时,可取极限荷载的一半.③按相对变形值确定:a.振冲桩和砂石桩复合地基:对以粘性土为主地基,可取s/b或s/d=0.02所对应荷载(b.d压板宽度或直径).第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院以粉土或砂土为主的地基,可取s/b或s/d=0.015所对应荷载.b.土挤密桩复合地基,可取s/b或s/d=0.01~0.015所对应的荷载,灰土挤密桩复合地基,可取s/b或s/d=0.008所对应的荷载.c.深层搅拌桩复合地基:可取s/b或s/d=0.004~0.01所对应荷载.8.试验点的数量不小于3点,当满足其极差不超过平均值的30%时,可取其平均值为复合地基承载力标准值.第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院第一章静力载荷试验河海大学地球科学与工程学院第二章动力触探一.概况：1：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。2.动力触探的应用：（1）划分不同性质的土层。（2）确定土的物理力学性质。3.动力触探类型：（1）园锥动力触探：轻型；重型；超重型（2）标准贯入4.适用范围：轻型：粘性土；粉土；粉砂；重型：粘土；粉质粘土；粉砂；粉土砂土；碎石土；超重型：碎石土；标准贯入：淤泥及碎石土之外。河海大学地球科学与工程学院第二章动力触探河海大学地球科学与工程学院第二章动力触探园锥动力触探类型类型轻型重型超重型落锤锤重(kg)10±0.263.5±0.5120±1落距(cm)50±276±2100±2探头直径(mm)407474锥角(0)606060探杆直