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1、岩土原位测试试验课程教学大纲课程英文名称：In-situ Testing of Rock and Soil课程编号：HZ 192420课程类别：集中实验类课程课程性质：必修课学 分：1.0学 时：16 （其中：讲课学时：0实验学时：16 上机学时：0 ）适用专业：地质工程开课部门：环境与资源学院先修课程：工程地质学、工程力学、结构力学、土力学、岩体力学、基础工程 与地基处理、岩土测试技术等后继课程： 基础工程与地基处理、岩土支挡与锚固、地质工程专业毕业实习、 地质工程专业毕业设计（论文）等一、课程目标通过本课程的学习，使学生具备以下能力：1、掌握静力载荷试验、圆锥动力触探、静力触探、标准贯入实
2、验、波速测 试、旁压试验等常见原位测试方法的原理、适用范围、试验系统、试验步骤、试 验技术要求等专业知识。2、能与同学协作并配合原位测试专业操作人员完成试验工作，具备安装设 备、调校仪器设备、规范操作、规范记录测试数据等基本实验技能，能正确分析 和处理实验数据。3、能够根据具体工程的要求，结合各类原位测试工具、设备的特点，设计 合理可行的综合原位测试方案，能有效解决复杂工程地质问题。二、课程目标与毕业要求的对应关系三、课程目标与教学内容和教学方法的对应关系课程目标指标点毕业要求1L4掌握地质工程专业知识，能够综合 应用并解决地质工程相关复杂工程问 题。1.能够将数学、自然科学、工程基础和专业
3、知识用于解决复杂工程问题。25.1能运用网络搜索工具等现代信息技 术对地质学科相关文献进行检索和资 料查询。5.针对复杂地质问题，能够开发、选择与使 用恰当的技术、现代工程工具和信息技术工 具，能够理解其适应性与局限性，对复杂地 质问题进行预测与模拟。35.2能够运用现代工程工具和信息技术 工具进行地质工程相关设计与技术开 发.岩土原位测试实验序号实验名称教学方法课程目标1静力载荷试验参观、讲授、演示、操作、总结等1、22静力触探参观、讲授、演示、操作、总结等1、23动力触探参观、讲授、演示、操作、总结等1、24标准贯入试验参观、讲授、演示、操作、总结等1、25综合实验综合设计、讨论、总结、工
4、程验证等3Ui、课程的主要内容及基本要求（一）必开实验岩土原位测试实验必开实验共16学时，5个现场实验工程，1个综合实 验设计工程，实验工程与课程目标的对应关系、实验内容、实验方法及步骤和实 验要求，具体如下：实验一 浅层平板静力载荷试验（4学时，支撑课程目标1、2）实验内容:观看静力载荷试验过程视频或实地参观试验现场及试验过程，熟悉 浅层平板载荷试验试坑、承压板、加荷系统、反压系统、观测系统等 试验装置，及试验装置的技术参数与测试要求，协助专业操作人员安 装量测系统，检查已有的堆载反压系统，确定加荷方式及加荷级数， 进行加荷操作、记录测试数据，处理实验数据。实验方法及步骤:1、设备安装：在试
5、坑内依次安放千斤顶、钢性承压板、支托工字钢，整个 安装过程中用水准尺探平；安放磁性表座托梁，托梁两支点距离23d （承压板直 径）；在承压板边缘均布安放4支位移传感器，位移数显仅每道数字均调至50mm 以上。2、逐级加荷：根据试验对象的性质可采用慢速法和快速法，加荷等级不少 于8级，宜取10-12级，荷载量测精度不应低于最大荷载的1%,最大荷载量不 小于设计要求的两倍。4、终止试验，分级卸荷：当出现以下现象时，试验终止，承压板周围的土 明显出现环状张裂隙或土明显隆起；在某级荷载下，24小时内沉降速率不能达 到稳定标准；总沉降量与承压板直径或宽度比值（S/d） 0.06;沉降量急剧增大， P-S
6、曲线出现陡降段，再分级卸荷。5、沉降观测：每级荷载沉降稳定（慢速法）或间隔一定时间（快速法），按 表1-1格式记录沉降量、荷载等试验原始数据。表1-1浅层平板荷载试验记录表工程名称：试验深度：试验岩土层：加载系统自重： KN承压板面积：m2 千斤顶活塞面积：m2 记录： 复核：观测 时间-W- 何载级数每级荷 载增量总荷 载传感器计数沉降 增量每小时 沉降量总沉 降量备1234平均kpakpammmmmmmmmmmmmmmm5、资料整理：绘制沉降量与荷载之间的P-s曲线，确定承载力特征值、变 形模量等物理力学指标。实验要求:1、操 作：分级加荷、卸荷，规范记录各压力传感器、每级沉降量等实 验数
7、据。2、方法技能：合理确定加荷级数及加荷量，根据试验过程判断试验何时终 止，计算各级压力及对应的沉降量。3、简单应用：正确绘制p-s原始曲线，正确处理原始曲线，绘制成果图。4、综合应用：根据原始数据确定岩土层的承载力特征值和变形模量等岩土 力学参数，根据工程建设的要求合理选择不同类型的载荷试验。实验二 静力触探试验（2学时，支撑课程目标1、2）实验内容:观看静力触探试验过程视频或实地参观试验过程，熟悉测试设备技 术参数及测试要求，协助专业人员（如车载设备专业驾驶员等）移动 测试设备就位，打入地锚，安装设备，调校设备，分组进行测试操作， 检查仪器自动记录的数据，处理实验数据。实验方法及步骤:1、
8、试验准备：平整场地；检查仪器设备，如钻杆是否垂直，探头是否标定， 电缆是否有破损等，长度是否满足要求，反力是否有足够的强度和刚度，与主机 连接是否坚固；仪器安装，安装顺序依次是地锚旋入地下，固定静探仪，触探杆 与触探仪（带量测系统）连接，探头测力传感器与电测仪连接，设备就位；检查 调校设备，包括测控箱、气压源、电路是否连接等。2、现场试验：开孔贯入，探头匀速、垂直贯入，贯入0.5-L0m深度处，只 做单桥或双桥静力触探时，归零检查，方法：将探头提升约10cm,使之不受力， 记取读数，静待10-15min,等记录仪器显示值基本稳定后（以后各次检查不须 静待），重新调零，继续贯入，贯入中每隔5m归
9、零检查，至设计孔深位置，或 反力系统（或主机）超负荷，探杆明显弯曲，有断杆危险时，终止贯入。试验过 程中规范记录测试数据（表2-1）（仪器自动记录数据的检查数据），在规定的深 度位置进行温度较正（按仪器说明书进行）。表2-1静力触探试验记录表工程名称：探孔编号：试验地点：探头率定系数:孔口标高：m试验日期：记录：复核：试验深 度 H（m）成因层号岩性描述层底标 高（m）层厚（m）qc(102kpa)Ps(102kpa)fs(102kpa)Rf(%)3、探头、探杆撤除：贯入终止时，立即起拔探杆，拔起过程中，清除探杆 外表的泥砂，防止探杆滑落至孔底。同时理顺电缆，依次妥放探杆箱内，探头拔 起后立即
10、拆洗、上油，装箱后妥放原处。4、资料整理：绘制单孔静力触探成果曲线图，根据触探方式（单桥或双桥） 分别绘制的曲线包括：qc-H, fs-H, u-H, Rf-H等，纵坐标为深度，比例宜为1: 100,深孔用1: 200;横坐标为静探指标，比例宜用1mm表示lOOkpa或200kpa。 根据测试结果进行力学分层，确定强度、压缩性指标，进行桩基计算等。实验要求:1、操 作：检查探头、微机系统是否标定，正确记录实验数据。2、方法技能：正确确定贯入速率，贯入过程中进行归零检查，能根据试验 实际情况判断贯入何时终止。3、简单应用：选取合理的比例，正确绘制单孔静力触探成果曲线图。4、综合应用：根据静力触探
11、成果曲线图进行岩土力学分层，确定岩土层的 物理力学参数，估算桩基承载力等。实验三动力触探试验（4学时，支撑课程目标1、2）实验内容:观看动力触探试验过程视频或实地参观试验过程，熟悉不同类型动 力触探类型的适用条件，熟悉测试设备技术参数及测试要求，选取合 理的动探方式，协助专业人员（如车载钻机设备专业驾驶员等）进行 测试操作，正确记录和处理测试数据。实验方法及步骤:1、试验准备：根据岩土条件选择合理的动力触探类型；检查机具设备，包 括探头的磨损量，每节探杆非直线偏差，部件连接处丝扣连接紧固性，机具安装是否稳固。2、现场试验：协助专业人员进行操作，首先钻机移至试验位置，探杆与重 锤连接，重锤拉至要
12、求的落距位置（轻型502cm,重型762cm,超重型1002cm） 保持重锤沿导杆铅直下落，锤击频率控制在15击/mim30击/mim,按要求记录 数据（轻型记录每贯入30cm的击数，重型、超重型记录每贯入10cm的击数）。 记录格式详见表3-1表34动力触探试验记录表工程名称：试验孔编号：动探类型：试验地点：孔口标高： m 试验日期：记录：复核：探杆总 长（m）试验深度（m）贯入度（cm）锤击数 （击）N63.5击数（击/10cm）N120击数（击/10cm）Nio击数（击/30cm）修正 击数备注3、试验终止，设备撤除：试验至设计孔深位置或符合终止条件（轻型贯入 30cm的击数超过90击，
13、或贯入15cm超过45击；重型实测击数大于50击/10cm 时，改用超重型，超重型大于50击/10cm时，可采用加大落距方式处理，终止条件要根据地区经验）。4、资料整理：修正动探实测击数，绘制单孔动力触探成果曲线图，纵坐标 为深度，比例宜为1: 100,深孔用1: 200;横坐标为动探修正击数，比例宜用 根据实际情况选用。根据测试结果进行力学分层，划分碎石土的密实度，确定岩 士强度、变形等力学指标等。实验要求:1、操 作：检查探头磨损度、探杆垂直度，设备安装的稳固度等，正确 记录实验数据。2、方法技能：正确选用动探类型及相应的机具设备，贯入过程中及时校正 探杆垂直度，控制贯入频率，根据地层强度
14、变化情况及时调理动探方法。3、简单应用：正确修正实测锤击数，选取合理的比例，正确绘制单孔动力 力触探成果曲线图。4、综合应用：根据动力触探成果曲线图进行岩土力学分层，确定碎石土层 的密实度，确定岩土层的物理力学参数。实验四标准贯入试验（2学时，支撑课程目标1、2）实验内容:观看标准贯入试验过程视频或实地参观试验过程，熟悉标准贯入试 验的试验条件，熟悉测试设备技术参数及测试要求，选取合理的钻杆、 探头和标准贯入器，协助专业人员（如车载钻机设备专业驾驶员等） 安装设备，进行测试操作，正确记录和处理测试数据。实验方法及步骤:1、试验准备：检查设备，包括标准贯入器靴刃口的完全性，探杆的弯曲度, 穿心锤
15、的质量误差，锤垫和导向杆的质量，钻探机具安装是否稳固等。2、现场试验：协助专业人员进行操作，先用钻具钻至试验土层以上15cm 处，清除残土，防止试验土层受到扰动；再拧紧探杆探头，贯入器放入孔中，贯 入器、探杆、导向杆垂直连接，采用自由落锤法锤击，速率小于30击/min;贯 入器先打入土层15cm,开始记录每10cm的击数，累计打入30cm的击数为标准 贯入击数。并按表4-1要求规范记录试验数据。3、试验终止：在设计位置进行标准贯入试验后，拔出贯入器，取出贯入器 中的土样进行鉴别，并描述记录。记录格式详见表4-1表4-1标准贯入试验记录表工程名称：试验孔编号：试验地点：孔口标高：m 试验日期：记
16、录：复核:序 号试验 深度（m）贯入度（cm）对应于Ai的 击数Ni实测击数N修正击数N预贯入实测击数N探杆长 度（m）土层描述备Ai3Nin2n3（击/30cm）（击/15cm）击数4、资料整理：绘制实测击数与试验深度关系曲线图，根据试验结果确定地 基岩土的承载力指标，判定砂土的密实度和黏性土的塑性状态；根据标准贯入试 验实测值进行液化土判别，计算液化等级。实验要求:1、操 作：检查标准贯入器靴、对开圆筒式贯入器身和贯入器头三局部 的完全性，穿心锤的质量及探杆的垂直度，正确记录实验数据。2、方法技能：正确确定试验位置，控制锤击速度，贯入过程中及时校正探 杆垂直度3、简单应用：根据工程需要确定
17、是否修正实测击数，选取合理的比例，正 确绘制绘制实测击数与试验深度关系曲线图。4、综合应用：根据标准贯入试验成果图进行岩土力学分层，确定岩土层承 载力指标，判定砂土密实度及黏土的塑性状态，进行地震液化判别。实验五 综合试验设计（4学时，支撑课程目标3）实验内容:根据老师提供的场地岩土工程条件及工程建设的要求，设计合理的 原位测试方法及具体的测试要求，提出数据处理的详细要求，分析成 果的具体应用，验证设计方案的合理性。实验方法及步骤:1、试验设计准备：分析老师提供的基础资料，复习各种原位测试方法的适 用条件与测试要求。2、试验设计：针对不同岩土层的分布情况、岩土层的物理力学性质，以及 工程建设的
18、需要，提出可采用的原位测试方法，再进行方案优化，设计技术可行、 经济合理的原位测试方案，并提出测试要求。3、设计成果验证：通过老师总结，课堂讨论，必要时现场操作等方式验证 设计成果的可行性与合理性。实验要求:1、操 作：仔细分析基本条件，针对不同的岩土层及不同分布位置的同 一岩土层设计合理的原位测试方法。2、方法技能：正确分析各类设计的原位测试方法的测试要求、数据处理要 求。3、简单应用：根据工程特点，对设计的原位测试方法测试数据成果修正方 法、应该绘制的成果图件提出具体要求，4、综合应用：结合工程特点，综合分析各种原位测试方法的优缺点，评估 设计方案的合理性，提出测试方法的成果应用及可能出现
19、的问题，结合已有的工 程实例验证方案的合理性。（二）必开实验工程、内容、学时分配及实验类型序号实验工程实验内容学 时实验类型（演示、验证、综 合、设计研究）组 数组生数 每学人1浅层平板荷载试 验观看静力载荷试验过程视频或实地参观 试验现场及试验过程，熟悉浅层平板载荷 试验试坑、承压板、加荷系统、反压系统、 观测系统等试验装置，及试验装置的技术 参数与测试要求，协助专业操作人员安装 量测系统，检查已有的堆载反压系统，确 定加荷方式及加荷级数，进行加荷操作、 记录测试数据，处理实验数据。4演示、验证415-20 人2静力触探试验观看静力触探试验过程视频或实地参观 试验过程，熟悉测试设备技术参数及
20、测试 要求，协助专业人员（车载设备驾驶员等） 移动测试设备就位，打入地锚，安装设备， 调校设备，分组进行测试操作，检查仪器 自动记录的数据，处理实验数据。2演示、验证415-20 人3动力触探试验观看试验过程视频或实地参观试验过程， 熟悉不同类型动力触探类型的适用条件， 熟悉测试设备技术参数及测试要求，选取 合理的动探方式，协助专业人员（如车载 钻机设备专业驾驶员等）进行测试操作， 正确记录和处理测试数据。4演示、验证415-20 人4标准贯入试验观看试验过程视频或实地参观试验过程， 熟悉标准贯入试验的试验条件，熟悉测试 设备技术参数及测试要求，选取合理的钻 杆、探头和标准贯入器，协助专业人员
21、（如 车载钻机设备专业驾驶员等）安装设备， 进行测试操作，正确记录和处理测试数 据。2演示、验证415-20 人5综合试验设计根据场地岩土工程条件及工程建设 的要求，设计合理的原位测试方法及具体 的测试要求，提出数据处理的详细要求， 分析成果的具体应用，验证设计方案的合 理性。4综合独立完成（二）实验学时局部无五、教学方法与手段教学过程中贯彻以“以本为本”、“以学生为中心”的教育理念，实验教方 法围绕课程目标的实现为中心，采用多种方法进行：1、根据每次试验的特点针对性地设计教学方法，对单一原位测试方法试验 采用让学生先观看操作流程视频（有条件去工地现场观看）、现场演示、学生操 作、总结、任务驱
22、动式等行之有效的方式，对综合设计试验采用任务驱动式、老 师总结、同学讨论、已有类似工程比照分析等多种方法进行，教学过程中让学生 建立团队协作的理念，注重引导学生独立思考，强化工程思维的训练。2、试验教学内容设计应突出重点和难点，试验工程设计应根据学院拥有的 原位测试设备实际情况。教学过程以学生为主体，注重培养学生的动手能力，试 验内容及方式在保证学生平安的前提条件下，尽量让学生组队独立完成关键性操 作，让学生自己设计试验，激发学生的智力和潜能，通过课程讨论、案例验证等 环节，调动学生学习的主动性与积极性，引导学生积极思考问题，初步具备综合 分析问题，解决复杂工程问题的能力。六、考核要求、方式与
23、成绩评定1、考核要求：考试内容为整个实验过程，包括试验方法、技能及其应用等， 需覆盖教学大纲中的重点教学内容。2、考核形式：平时表现、实验操作与实习报告成绩相结合的方式。3、成绩评定：成绩评定为百分制，课程成绩采取各次实验成绩成绩加权平 均的方式，其中：实验1、3权重均为0.2,实验2、4权重均为0.15,实验5权 重为0.3o4、成绩组成:评价环节评估课程目标对应毕业要求实验1成绩（100分） （占总成绩的20%）实验表现、实验操 作、实习报告课程目标1、21.4、5.1 （20 分）实验2成绩（100分） （占总成绩的15%）实验表现表现、实验 操作、实习报告课程目标1、21.4、5.1
24、（15 分）实验3成绩（100分） （占总成绩的20%）实验表现、实验操 作、实习报告课程目标1、21.4、5.1 （20 分）实验4成绩（100分） （占总成绩的15%）实验表现、实验操 作、实习报告课程目标1、21.4、5.1 （15 分）综合实验5设计（100分） （占总成绩的30%）实验表现、设计报告课程目标35.2 （30 分）5、每次实验成绩评分细那么过程控制关注点100分80分60分40分20分实验预习 （权重0.1）对实习目的 和原理熟悉 程度完成预习报 告、回答以下问题 正确、熟悉操 作要求，实验 方案合理完成预习报 告、回答以下问题 较正确、较熟 悉操作要求， 实验方案合
25、理完成预习报 告、回答以下问题 基本正确、基 本熟悉操作 要求。实验方 案可行回答以下问题正 确、基本熟悉 操作要求。有 实验方案基本能回答 问题，有实验 力条实验参观 （权重0.1）对实验过程 理性认识程 度准时、认真观 看实验过程 视频（或工地 现场），有自 己独到的见 解和思考准时、认真观 看实验过程 视频（或工地 现场），有自 己的见解和 思考准时观看实 验过程视频 （或工地现场），有一些 见解和思考观看了实验 过程视频（或 工地现场）， 有少量见解 和思考观看了实验 过程视频（或 工地现场实验操作 （权重0.3）实验态度按时参加实 验，原始数据 记录规范。按时参加实 验，原始数据 记
26、录较规范。按时参加实 验，原始数据 记录完整。实验迟到，原 始数据记录 基本完整实验迟到，原 始数据记录 不完整操作技能实验过程熟 练，操作规 范，动手能力 强实验过程较 熟练,操作较 规范，动手能 力较强实验过程较 熟练，能完成 基本的操作。实验过程基 本熟练，能完 成基本的操 作。需在老师指 导下完成基 本操作协作精神主动做好分 配任务，并能 协助同组成 员主动做好分 配任务，能与 小组成员配 合完成分配任 务，能与小组 成员配合能与小组成 员配合被动参与实 验实验报告 （权重0.5）数据归纳分 析处能力绘制的曲线 图规范，计算 结果正确，分 析合理绘制的曲线 图较规范，计 算结果正确，
27、分析较合理绘制的曲线 图较规范，计 算结果基本 正确绘制的曲线 图基本规范， 计算结果正 基本确绘制的曲线 图不规范，计 算结果有明 显错误综合应用能 力能用实验数 据全面分析 岩土物理力 学性质，结论 正确，参数可 靠能用实验数 据分析岩土 物理力学性 质，结论正 确，参数较可 靠能用实验数 据分析局部 岩土物理力 学性质，结论 基本正确用实验数据 分析岩土物 理力学性质 思路不清，结 论基本正确结论错误七、选用教材、讲义和主要参考书1、选用教材1岩土工程测试和平安监测，何开胜编著，中国建筑工业出版社，2018 年07月2、推荐参考书1岩土工程测试与监测技术（第5版），宰金琅等编著，中国建筑
28、工业 出版社，2016年08月。2岩土工程勘察，王贵荣主编，西北工业大学出版社，2007年08月3工程地质手册第四版，中国建筑工业出版社，2007年2月4岩土工程勘察规范（09版），建筑工业出版社，2009年10月5道路工程地质勘察规范（JTG C20-2011）中交第一道路勘察设计研究 院人民交通出版社2011年11月八、大纲说明本大纲依据地质工程专业2019培养方案的要求制定，适合于16学时集中实 验环节教学需要。本实验所用到的实验设备多为大型专业设备，局部设备要求有专门资质的人 员操作。实验教学过程中，应加强平安教育，教学过程中结合工程案例的应用让 学生理解实验的重要性和工程应用，教学环节应围绕解决工程问题这一核心目 标，多种试验方法联合使用，既培养学生动手能力，又培养学生独立思考的能力， 同时也训练学生的工程思维模式。