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1、会计学1岩土工程测试技术岩土的原位测试技术岩土工程测试技术岩土的原位测试技术不需经过钻探取样，直接测定岩土力学性质，更能真实反映岩土的天然结构及天然应力状态下的特性原位测试所涉及的土尺寸较室内试验样品要大得多(土体体积大、代表性好)，因而更能反映土的宏观结构如裂隙等对土的性质的影响，比土样具代表性可重复进行验证，缩短试验周期1.2 优点（与室内试验比较）第2页/共144页n n土体原位测试方法很多，可以归纳为下列两类：(1)土层剖面测试法(logging or stratigraphic profiling methods)：主要包括静力触探、动力触探、扁铲松胀仪试验及波速法等 土层剖面测试法
2、具有可连续进行、快速经济的优点。(2)专门测试法(specific test methods)：主要包括载荷试验、旁压试验、标准贯入实验、抽水和注水试验、十字板剪切试验等土的专门测试法可得到土层中关键部位土的各种工程性质指标，精度高，测试成果可直接供设计部门使用 精度超过室内试验的成果1.3 1.3 土体原位测试的种类土体原位测试的种类土体原位测试的种类土体原位测试的种类第3页/共144页n n根据不同的测试方法（包括根据不同的测试方法（包括CPTCPT、DPTDPT、PLTPLT、PMTPMT、FVSTFVST、SDPTSDPT），），其应用可归纳为：其应用可归纳为：（1 1）土层土类划分土
3、层土类划分（2 2）确定天然地基承载力确定天然地基承载力（3 3）测定土的物理力学性质指标（测定土的物理力学性质指标（C C、）（4 4）在桩基勘察中的应用在桩基勘察中的应用（5 5）评价砂土和粉土的地震液化评价砂土和粉土的地震液化（6 6）求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等（7 7）检验压实填土的质量及强夯效果检验压实填土的质量及强夯效果（8 8）进行浅基础的沉降计算进行浅基础的沉降计算（9 9）1.4 1.4 土体原位测试的应用土体原位测试的应用土体原位测试的应用土体原位测试的应用第4页/共144页2 静力载荷试验静力载荷试验2.1 定
4、义及特点平板静力载荷试验平板静力载荷试验(PLT:plate load test)PLT:plate load test)，简称载荷试验简称载荷试验 在保持地基土天然状态下，在一定面积的承压板上向地基在保持地基土天然状态下，在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性，土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性，是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法u优点：对地基土不产生扰动，结果最可靠、最具有代表性，可直接用于工程设计是确定承载力的最主要方法u缺点：价格昂贵、费时第5页/共144页现场现场载荷载荷试验试验千斤顶荷载板第
5、6页/共144页第7页/共144页2.2 2.2 静力载荷试验设备静力载荷试验设备静力载荷试验设备静力载荷试验设备n加载稳压系统 承压板、加载千斤顶、稳压器、油泵、油管等组成n反力系统 有堆载式、撑壁式、锚固式等n量测系统压力表、百分表或位移传感器第8页/共144页（1）载荷测试一般在方形坑中进行（2）安装设备（3）分级加荷 加荷原则：第一级为坑底原有重力，后每级按：中低压缩性土50kPa，高压缩性土25kPa，特软土为10kPa2.3 静力载荷试验方法静力载荷试验方法第9页/共144页（4）观测每级荷载下的沉降观测时间间隔：加荷开始后，按间隔5、5、10、10、15、15min观测沉降；以后
6、每30min进行一次n n稳定的标准 连续两小时内每小时的沉降量0.1mm时，本级荷载下沉降已趋稳定，可加下一级荷载 对于软粘土最好观测24h以上，对于正常固结粘土要8h，对于老粘土、砂土、砾石等要4h第10页/共144页（5）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n n结束试验的标准 当下述情况出现时即可停止实验 a)承压板周围的土体出现裂缝或隆起，沉降的很快 b)在荷载不变的情况下，沉降速率加速发展或接近一个常数。压力沉降曲线出现明显拐点 c)总沉降量超过承压板宽度（或直径）的1/10第11页/共144页（6）当需要卸载观测回弹时，每级卸荷量可为加荷量的2倍，历时1h
7、，每隔15min观测一次。荷载完全卸除后，继续观测3h第12页/共144页2.4 2.4 测试数据整理测试数据整理测试数据整理测试数据整理n n压力沉降量关系曲线P-s曲线的特征：段直线段段曲线段段直线段P0PuPoS第13页/共144页（1）以压力为依据 Ps 曲线上的两个特征点 比例极限P0(临塑荷载Pcr)：P-s曲线上第一直线段的终点对应的荷载，可以作为砂土、超固结粘土、砾石土的承载力极限承载力Pu：P-s曲线上的第二个拐点对应的荷载2.4.1 地基的承载力可用下述方法确定 确定地基的容许承载力R R=Pcr R=Pu/F，安全系数F=23P0PuPoS第14页/共144页（2 2）以
8、相对沉降量为依据）以相对沉降量为依据 对中、高压缩性土，地基受压破坏形式为局部剪切破坏或冲剪破坏，P-s曲线无明显拐点。这时用P-s曲线上沉降量s与承压板的宽度B之比为0.02所对应的压力为地基容许承载力 对砂土和新近沉积的粘性土则采用s/B=0.01-0.015所对应的压力第15页/共144页n n土的变形模量土的变形模量 指土在单轴受力，无侧限情况下的应力与应变之比指土在单轴受力，无侧限情况下的应力与应变之比可可由由P-sP-s曲曲线线的的直直线线变变形形段段，按按弹弹性性理理论论公公式式求求得得，下下式式适用于同一层位的均匀地基适用于同一层位的均匀地基2.4.2 计算变形模量E0第16页
9、/共144页2.5 2.5 测试精度影响因素测试精度影响因素（1）承压板的尺寸B45cm(5000cm2)时，沉降量随B的增加而降低B45cm(5000cm2)时，沉降量随B的增加而增加由于基础宽度一般均超过30cm，所以B不宜太小 S(mm)045B(cm)第17页/共144页一般来说，大的比小的好，最好与实际基础面积相同 但太大则需大的压力，有时难以达到所以承压板的面积应适中 1000cm2A5000cm2第18页/共144页（2）承压板埋深载荷测试的影响深度一般为1.5-2倍承压板宽度（或直径）在影响深度范围内土性应保持一致，否则测试成果就不能反映出土层的真实性质如果场地土层多，且都是重
10、要的持力层，应分层做载荷试验如果土层较薄，达不到2倍承压板的宽度，就应采用小的承压板或螺旋板载荷试验第19页/共144页2.6 螺旋板载荷试验螺旋板载荷试验n n螺旋板载荷试验 将螺旋形承压板旋入地面以下预订深度，在土层的天然应力条件下，通过传力杆向螺旋形承压板施加压力，直接测定载荷与土层沉降的关系 测定土的变形模量、不排水抗剪强度和固结系数 测定深度为1015m第20页/共144页第21页/共144页2.7 水平载荷试验水平载荷试验地基土水平载荷试验地基土水平载荷试验单桩水平载荷试验第22页/共144页3.1 定义n n静 力 触 探(Static Cone Penetration Test
11、,简称CPT)是借助机械把一定规格的圆锥形探头匀速压入土中，通过测定探头的端阻q、侧壁摩阻力f来确定土体的物理力学参数，划分土层的一种土体勘测技术3 静力触探试验静力触探试验第23页/共144页第24页/共144页3.2 3.2 测试设备与种类测试设备与种类设备组成：触探主机和反力装置触探主机可分为液压式和机械式反力装置可分为自重式和锚式测量与记录显示装置探头和探杆第25页/共144页触探主机为液压传动式的，反力装置为自重式第26页/共144页第27页/共144页触探主机为液压传动式的，反力装置为地锚式第28页/共144页触探主机为机械传动式的，反力装置为地锚式第29页/共144页第30页/共
12、144页第31页/共144页第32页/共144页第33页/共144页3.3 静力触探探头静力触探探头n n工作原理 将探头压入土中时，由于土层的阻力，使探头收到一定的压力；土层的强度越高，探头所受到的压力越大 通过探头内的阻力传感器，将土层的阻力转换为电信号，由仪表测量出来u国际标准探头的规格锥头顶角60、底面积10cm2、侧壁摩擦筒面积150cm2、透水石在锥底第34页/共144页3.3 测试原理测试原理n n运用三个方面的原理 材料弹性变形的虎克定律、电量变化的电阻率定律和电桥原理 土的强度土的阻力传感器的应变电阻的变化电压的输出电子仪器的放大和输出I电流R电阻 U电压 第35页/共144
13、页探头是静力触探仪的关键部件分为三种类型：单用（桥）探头、双用（桥）探头、多用（孔压）探头Ps：比贯入阻力，qc：锥尖阻力，fs：侧壁摩阻力，uw：孔隙水压力第36页/共144页单用（桥）探头 双用（桥）探头 多用（孔压）探头第37页/共144页（一）探头率定n n率定的目的是求出测量仪表的读数与荷载之间的关系率定系数n n率定的设备可分为两个主要部分1.可移动的活动架2.量力环3.4 测试步骤测试步骤第38页/共144页探头率定的步骤:a.安装设备b.把连着电缆线和记录仪表的探头安装上c.旋转手轮施加压力，边记录仪表上的读数 d.画压力读数曲线，一般情况下应该是直线e.求率定系数KK等于直线
14、的斜率x0第39页/共144页野外测试的关键步骤:a.布孔位，平整场地b.安装触探机，并调平机座（为使贯入压力保持垂直方向），把机座与反力装置衔接 c.将探头、测量电缆、探杆连接起来，并检查测量仪表，并调零d.将连着探杆的探头压入地下，同时记录深度值和测量仪表的数据第40页/共144页注意事项注意事项(1)触探机就位后，应调平机座，并使用水平尺校准，使贯入压力保持竖直方向，并使机座与反力装置衔接、锁定(2)触探机的贯入速率应控制在1-2cm/s，一般为2cm/s；使用手摇式触探机时，手把转速应力求均匀(3)使用记读式仪器时，每贯入0.1m或0.2m时应记录一次读数(4)遇下列情况时应停止贯入：
15、a、触探主机负荷达到其额定荷载的120%时 b、贯入时探杆出现明显弯曲 c、反力装置失效 d、探头负荷达到额定荷载时 e、记录仪器显示异常第41页/共144页3.5.1 3.5.1 初读数的处理初读数的处理n n初读数初读数 指探头在不受土层阻力的条件下，传感器的初始应变的读数指探头在不受土层阻力的条件下，传感器的初始应变的读数 影响初读数的因素很多，最主要的是温度。影响初读数的因素很多，最主要的是温度。消除初读数影响的办法，可采用每隔一定深度将探头提升一消除初读数影响的办法，可采用每隔一定深度将探头提升一次，在其不受力的情况下将应变仪调零一次，或测定一次初次，在其不受力的情况下将应变仪调零一
16、次，或测定一次初读数。后者在进行应变量计算时，按下式消除初读数的影响读数。后者在进行应变量计算时，按下式消除初读数的影响 =1 1-o o 式中：式中：应变量，应变量，1 1探头压入时的读数探头压入时的读数 o o初读数初读数3.5 测试数据的处理测试数据的处理第42页/共144页3.5.2 3.5.2 贯入阻力的计算贯入阻力的计算贯入阻力的计算贯入阻力的计算n n将电阻应变仪测出的应变量，换算成比贯入阻力ps（单桥探头），或锥头阻力qc 及侧壁摩擦力fs(双桥探头)，计算公式如下：式中：a、al、a2应变仪标定的单桥探头、双桥探头的锥头传感器及摩擦传感器的标定系数，MPa 、q、f单桥探头、
17、双桥探头的锥头及侧壁传感器的应变量，第43页/共144页3.5.3 摩阻比的计算摩阻比的计算n n摩阻比 以百分率表示的双桥探头的各对应深度的锥头阻力和侧壁摩擦力的比值，即第44页/共144页（2）绘制触探参数随深度的变化曲线n n包括qc-H，fs-H，FR-H 第45页/共144页CPT 在土木工程中的应用特别广泛（1）土层划分绘制CPT的贯入曲线（包括qc-H，fs-H，FR-H），然后根据相近的qc、fs和FR，将触探孔分层力学分层，并计算各参数的平均值结合钻探取样，考虑临界深度进一步分层工程地质分层，并定土名3.6 测试成果的应用测试成果的应用第46页/共144页第47页/共144页
18、n n临界深度 模型试验及实测表明，地表厚层均质土的贯入阻力自地表向下是逐渐增大的。当超过一定深度后，阻力才趋近一个常数值，这个土层表面一定深度就称为临界深度 临界深度在砂土中表现明显，在粘土中基本不存在第48页/共144页（2）土类划分a)a)单桥探头根据Ps，Ps大的一般为砂层，Ps小的一般为粘土层b)b)双桥探头 在划分土类时，以qc为主，结合fs（或Rf），并在同一层内的触探参数值基本相近为原则 不同的土有不同的Rf，砂类土 Rf通常小于或等于1，粘性土Rf常大于2第49页/共144页 CPT可以确定如 c,Cu,Dr,Es,sat,等土的物理力学性质指标Ps(Mpa)12346111
19、530()2931323334363739（3 3）确定土的物理力学性质指标）确定土的物理力学性质指标）确定土的物理力学性质指标）确定土的物理力学性质指标第50页/共144页（4 4）确定浅基的承载力）确定浅基的承载力）确定浅基的承载力）确定浅基的承载力 用静力触探确定地基承载力一般依据的是经验公式，是建立在静力触探与载荷试验的对比关系上 确定的是地基承载力的基本值，需经过深、宽修正 用于一般的建筑物 地基土的成因、时代及含水量等对静力触探求地基承载力的经验公式有影响，经验公式有地区性第51页/共144页地基基本承载力地基基本承载力f f0 0与与P PS S(q(qc c)经验关系式经验关系
20、式(MpMpa a)序号序号提出者提出者经验关系式经验关系式范围值范围值P PS S(q(qc c)土层土层1 1武汉联合试验组武汉联合试验组f f0 0=0.1043P=0.1043Pa a+0.0269+0.02690.30.36.06.0粘性土粘性土2 2交通部三航院交通部三航院f f0 0=0.1P=0.1Pa a+0.025+0.0250.50.52.52.5长江三角洲土长江三角洲土3 3兖州煤矿设计院兖州煤矿设计院f f0 0=0.1012P=0.1012Pa a+0.059+0.0590.350.353.03.0淮北粘性土淮北粘性土4 4江苏省建筑设计院江苏省建筑设计院f f0
21、0=0.084P=0.084Pa a+0.05+0.050.350.355.75.7南京粘性土南京粘性土5 5青岛城建局青岛城建局f f0 0=0.074P=0.074Pa a+0.0824+0.08241.01.00.50.5青岛粘性土青岛粘性土6 6连云港规划建筑设计连云港规划建筑设计院院f f0 0=0.0807P=0.0807Pa a+0.049+0.049滨海软土滨海软土7 7铁三院铁三院f f0 0=5.8(P=5.8(Pa a)1/21/2-0.046-0.046P PS S单位单位(kPa)kPa)I IP P77粘性土粘性土8 8铁四院铁四院f f0 0=0.112P=0.1
22、12Pa a+0.005+0.0050.0850.0850.90.9软土软土9 9武汉冶金勘察公司武汉冶金勘察公司f f0 0=0.02P=0.02Pa a+0.05+0.05 5.05.0长江中下游粉细长江中下游粉细砂土砂土第52页/共144页序号序号提出者提出者经验关系式经验关系式范围值范围值P PS S(q(qc c)土层土层1010铁一、四院铁一、四院f f0 0=0.044P=0.044Pa a+0.05+0.051.01.011.011.0中粗砂中粗砂1111同济大学等同济大学等f f0 0=0.055P=0.055Pa a+0.045+0.045上海粉土上海粉土1212陕西综合堪
23、察院陕西综合堪察院f f0 0=0.0878P=0.0878Pa a+0.024+0.024湿陷性黄土湿陷性黄土1313原一机部勘测公司原一机部勘测公司f f0 0=0.098q=0.098qc c+0.019+0.019黄土地基黄土地基1414大庆油田、长春地院大庆油田、长春地院（19961996）f f0 0=0.089q=0.089qc c+0.075+0.075f f0 0=0.108q=0.108qc c+0.0644+0.0644f f0 0=0.0813q=0.0813qc c+0.069+0.069大庆粘性土、粉大庆粘性土、粉土、土、大庆粘性土大庆粘性土大庆粉土大庆粉土1515
24、荷兰，比利时荷兰，比利时f f0 0=(0.033=(0.0330.025)q0.025)qc cf f0 0=0.1q=0.1qc c砂土砂土粘性土粘性土经统计分析，有人提出：式中、为土类修正系数第53页/共144页 静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探相当于沉桩的模拟试验。与静力触探相比，桩的表面粗糙，直径大，沉桩对桩周土的扰动大，沉降速度慢。应与桩载荷测试配合使用，互相验证。静力触探法计算单桩极限承载力的基本公式如下：（5）确定单桩的承载力第54页/共144页a.国外法第55页/共144页b.国内的方法 铁路系统法单桩的容许承载力第56页/共144页4 标准贯入试验4.1 定义n n
25、标准贯入试验（简称为SPT）在现场用质量为63.5kg的穿心锤，以落距76cm自由落下，将一定规格的带有小型取土筒的标准贯入器先打入土中15cm，然后记录再打入30cm的锤击数的原位试验第57页/共144页4.2 计数方法、将贯入器预先打入15cm，不计数；、然后开始记录每10cm的击数，累计打入30cm；、最后将30cm的击数累加。一般表示为：N=5+6+5 、如果击数达到50击时，贯入深度还未达到30cm，则 可停止试验，记录50击时的实际贯入深度，然后再 换算成30cm的击数，即N=30*50/S；、如果贯入器进入碎石土或碎块状岩石层出现反弹，则停止试验，击数记为“反弹”第58页/共14
26、4页、判别砂土的密实度（GB50021-2001）4.3 主要应用、利用贯入器采取的扰动样，进行土层定名（GB50021-2001）第59页/共144页、判别饱和砂土、粉土的液化建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）第60页/共144页、划分花岗岩风化带岩土工程勘察规范（福建省工程建设地方标准）（DBJ13-84-2006）第61页/共144页、估算地基承载力岩土工程勘察规范（福建省工程建设地方标准）（DBJ13-84-2006）第62页/共144页、关于应用标贯击数时是否需要修正的问题、关于应用标贯击数时是否需要修正的问题 1 1）、）、岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范（GB5002
27、1-2001GB50021-2001）、）、建筑抗建筑抗震设计规范震设计规范（GB50011-2001GB50011-2001）不需要进行修正；）不需要进行修正；2 2）、）、建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范（GB50007-2002GB50007-2002）中判断）中判断砂土密实度时不需要修正，确定地基承载力时需要修正；砂土密实度时不需要修正，确定地基承载力时需要修正；3 3）、其它国内外规范对该问题也有不同规定。）、其它国内外规范对该问题也有不同规定。因此，由于各种规范的意见不统一，所以勘察报告首先提因此，由于各种规范的意见不统一，所以勘察报告首先提供未经修正的实测值，这是基本数据
28、。然后在应用时，根供未经修正的实测值，这是基本数据。然后在应用时，根据当地积累资料时的具体情况，确定是否修正和如何修正。据当地积累资料时的具体情况，确定是否修正和如何修正。福建省工程建设地方标准福建省工程建设地方标准岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范（DBJ13-DBJ13-84-200684-2006）对该问题做出明确规定如下：）对该问题做出明确规定如下：第63页/共144页The end第64页/共144页5.1 5.1 定义定义n n十字板剪切试验(FVST：field vane shear test)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的
29、一种测试方法5 野外十字板剪切试验野外十字板剪切试验第65页/共144页第66页/共144页n n优点 不用取样，特别是对难以取样的灵敏度高的粘性土，可以在现场对基本上处于天然应力状态下的土层进行扭剪。所求软土抗剪强度指标比其他方法都可靠 野外测试设备轻便，操作容易 测试速度较快，效率高，成果整理简单n n缺点 仅适用于江河湖海的沿岸地带的软土，适应范围有限，对硬塑粘性土和含有砾石杂物的土不宜采用，否则会损伤十字板头 FVST主要用于测定饱水软粘土的不排水抗剪强度第67页/共144页M1HDM2时：4.2 测试原理第68页/共144页4.3 4.3 测试设备测试设备测试设备测试设备(1)压入主
30、机(2)十字板头(3)扭力传感器(4)量测扭力的仪表(5)施加扭力装置(6)其它（探杆等）第69页/共144页4.4 4.4 测试步骤测试步骤测试步骤测试步骤4.4.1 扭力传感器率定 将板头与传感器连接，拧紧后，把板头插入率定仪的规定座内 逐级施加扭矩，并记录仪表的读数，直到传感器的最大容许扭矩 绘制扭矩与读数的关系曲线，确定传感器的率定系数M第70页/共144页4.4.2 4.4.2 现场十字板剪切测试现场十字板剪切测试现场十字板剪切测试现场十字板剪切测试（1）平整场地，安装机架，并固定（2）把板头压至测试深度（3）卡住钻杆，并调零（4）转动手柄，旋转钻杆，使板头产生扭矩(每10秒使摇柄转
31、动一圈，每转动一圈测记应变读数一次)（5）测量扭矩直至峰值出现（6）松动钻杆（7）完全扰动测试土体，重复2-5测量扰动土的剪切强度第71页/共144页注意事项：注意事项：注意事项：注意事项：应先将电缆穿过施加扭力装置的中心孔，然后再穿入探杆 在扭剪前，应读取初始读数或将仪器调零 匀速转动手摇柄，摇柄每转一圈，十字板头旋转一度 测试重塑土时，用扳手或管钳快速将探杆顺时针方向旋转6圈，使十字板头周围的土充分扰动后，立即拧紧钻杆夹具第72页/共144页4.5 4.5 测试数据处理测试数据处理测试数据处理测试数据处理n n计算土的抗剪强度 Cu第73页/共144页十字板剪切试验记录表十字板剪切试验记录
32、表十字板剪切试验记录表十字板剪切试验记录表转角转角（度）（度）原状土原状土重塑土重塑土灵敏度灵敏度StSt应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPakPa）应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPakPa）5 5101020201010222225251515474732322020747436362525101101353530301081083535353510110135354040969635354545898935355050828214.030.865.8103.6141.4151.2141.4134.4124.6114.8第74页/共144页n n计算重塑土的抗剪强度n n计算土
33、的灵敏度St第75页/共144页十字板剪切试验记录表十字板剪切试验记录表十字板剪切试验记录表十字板剪切试验记录表转角转角（度）（度）原状土原状土重塑土重塑土灵敏度灵敏度StSt应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPakPa）应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPakPa）5 5101020201010222225251515474732322020747436362525101101353530301081083535353510110135354040969635354545898935355050828214.030.865.8103.6141.4151.2141.4134.4124.
34、6114.828.035.044.850.449.049.049.049.049.0第76页/共144页十字板剪切试验记录表十字板剪切试验记录表十字板剪切试验记录表十字板剪切试验记录表转角转角（度）（度）原状土原状土重塑土重塑土灵敏度灵敏度StSt应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPakPa）应变仪读数应变仪读数剪应力（剪应力（kPakPa）5 5101020201010222225251515474732322020747436362525101101353530301081083535353510110135354040969635354545898935355050828214.03
35、0.865.8103.6141.4151.2141.4134.4124.6114.828.035.044.850.449.049.049.049.049.03.0第77页/共144页绘制抗剪强度与转角的关系曲线绘制抗剪强度与转角的关系曲线第78页/共144页4.6 4.6 测试精度影响因素测试精度影响因素测试精度影响因素测试精度影响因素n n十字板头的旋转速率 剪切（旋转）速率越大，抗剪强度越大，应规定一个统一的旋转速率（1/10s）对一般粘性土，最大的抗剪强度出现在20-30之间，所用时间为3-5min，属不排水抗剪强度n n土的各向异性 在板头范围内，土的非均一性 天然土层的抗剪强度的非等
36、向性第79页/共144页n n十字板头的规格指十字板头的形状、板厚及轴杆直径板厚及轴杆直径越大，板头插入土中对土的扰动越大，抗剪强度越小75mm150mm，厚3mm，轴径16mm50mm100mm，厚2mm，轴径13mmn n排水条件测定的结果为土的不排水抗剪强度（=0时的C值），但实际测试中，已有部分排水，所测Cu值偏大，应修正第80页/共144页4.7 4.7 结果的应用结果的应用结果的应用结果的应用n n估算地基容许承载力 对于内摩擦角为零的饱和软粘土，可以用下式估算地基容许承载力R R=2Cu+h式中：基础底面以上土的容重 h基础埋深n n预估单桩承载力 在饱和软粘土中，单桩的极限端阻
37、力qp和极限侧摩阻力qf可由下式计算第81页/共144页n n求软粘土灵敏度 野外十字板剪切实验是确定软粘土灵敏度的最可靠的方法n n其它 如确定地基土的强度第82页/共144页5 动力触探动力触探5.1 定义n n动力触探测试(DPT:dynamic penetration test)：是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据打入土的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质的一种原位测试的方法第83页/共144页优点优点（1）设备简单，且坚固耐用（2）操作及测试方法容易，一学就会（3）适用性广（4）快速，经济，能连续测试土层（5）有些动力触探，可同
38、时取样，观察描述（6）经验丰富，使用广泛第84页/共144页第85页/共144页n n分类分类依据为穿心锤的重量和探头类型第86页/共144页n n标贯与一般动探的主要区别在于探头不同第87页/共144页5.2 5.2 测试原理测试原理测试原理测试原理l lDPT 的基本原理可以用能量平衡法来分析n n在一次锤击作用下的功能转换按能量守恒原理，其关系可写成：Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee 式中：Em-穿心锤下落能量 Ek-锤与触探器碰幢时损失的能量 Ec-触探器弹性变形所消耗的能量 Ef-贯入时用于克服杆侧壁磨阻力所耗能量 Ep-由于土的塑性变形而消耗的能量 Ee-由于土的弹性变形而消耗的
39、能量第88页/共144页n n考虑在动力触探测试中，只能量测到土的永久变形，故将和弹性有关的变形略去，通过推导可得土的动贯入阻力Rd为：n n其中：e贯入度（mm），每击贯入的深度；n n M M M M重锤质量；重锤质量；重锤质量；重锤质量；m m m m触探器质量；触探器质量；触探器质量；触探器质量；n n A A A A圆锥探头底面积（圆锥探头底面积（圆锥探头底面积（圆锥探头底面积（m m m m2 2 2 2）第89页/共144页（一）轻型动力触探（1）先用轻便钻具钻至试验土层标高以上0.3m处，然后对土层进行连续触探（2）试验时，穿心锤落距为0.500.02m，记录每打入0.30m所
40、需的锤击数（3）如想取样，则需把触探杆拔出，换钻头进行取样（4）一般用于触探深度小于4m的土层（二）中型动力触探（省略）5.3 5.3 测试程序与要求测试程序与要求测试程序与要求测试程序与要求第90页/共144页（三）重型动力触探（1）试验前将触探架安装平稳，使触探保持垂直地进行 垂直度的最大偏差不得超过2%（2）贯入时应使穿心锤自由落下 地面上的触探杆的高度不宜过高，以免倾斜与摆动太大（3）锤击速率宜为每分钟15-30击（4）及时记录每贯入0.10m所需的锤击数（5）对于一般砂、圆砾和卵石，触探深度不宜超过12-15m；超过该深度时，需考虑触探杆的侧壁摩阻的影响（6）每贯入0.1m所需锤击数
41、连续三次超过50击时，即停止试验第91页/共144页5.4 5.4 测试数据处理测试数据处理测试数据处理测试数据处理1.实测击数的统计分析a.每层实测击数的算术平均值。x-脚标代表锤重。式中，Nx 的平均值 Nx实测锤击数 n参加统计的测点数对于轻型动力触探为每贯入30cm的锤击数对于中型、重型为每贯入10cm的锤击数分别为10，28，63.5，120等第92页/共144页b.如果土很硬，完全贯入很难，则：对于标贯有 式中，NSPT锤击数；n实际贯入深度的实测击数 s实际贯入深度第93页/共144页中型动力触探杆长修正系数探杆长度l（m）1 12 23 34 45 56 68 81010121
42、215151.001.000.960.960.900.900.850.850.830.830.810.810.780.780.760.760.750.750.740.742.击数的杆长修正（对于中、重型动力触探）第94页/共144页3.绘制Nx-H曲线 第95页/共144页5.5 5.5 测试精度影响因素测试精度影响因素测试精度影响因素测试精度影响因素（1）动力触探的有效锤击能量 有效锤击能量的大小是影响动力触探成果N值的最主要因素 探头的单位动贯入阻力和锤击数成正比关系，因此可以用探头的动贯入阻力作为动力触探的成果，评价土的工程性质 动力触探探头大小、穿心锤重量等差别较大，可以用动贯入阻力将
43、各种动探做归一化处理，即可相互通用。第96页/共144页（2 2）测试设备与方法的标准化）测试设备与方法的标准化 落锤技术比较关键 人力牵引的锤击数要小于自动落锤的锤击数 自动落锤的锤击数再现性好，结果可靠 人力牵引落锤的锤击数需修正，建议采用自动落锤技术第97页/共144页（3）动力触探设备贯入能力 动力触探的设备贯入能力由锤重、落距、探头截面形状等决定 在软土中测试，应采用轻型动力触探，以获得较高的精度 在砾石等土中，应用重型或超重型的动力触探，以获得有效的贯入 不同类型的动力触探适宜于不同土层，轻型不大于10m，重型的为14-25m，超重型的可达40m第98页/共144页（4）探杆长度的
44、影响n n我国建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）中规定应对杆长进行修正钻（探）杆长度校正系数表探杆长度l（m）3 36 69 912121515181821211 10.90.92 20.0.86860.80.81 10.0.77770.0.73730.70.70 0第99页/共144页（5）钻进方式的影响 在标贯试验中，在测试前不能采用冲击钻进，必须采用回转钻进方式 在砂层中钻进应采用泥浆护壁（6）土的深度（土的有效上覆压力）的影响（7）探杆偏斜影响第100页/共144页5.6 5.6 测试成果的应用测试成果的应用测试成果的应用测试成果的应用（1）划分土类或土层剖面锤击数越少，土的颗粒越
45、细；锤击数越多，土的颗粒越粗动力触探直方图及土层划分第101页/共144页（2）确定地基土承载力 N土类10153050中、粗砂180250340500粉、细砂140180250340砂土地基容许承载力（kPa）（标贯法）粘性土、粉土地基承载力（中型动力触探）N28234681012fk(kPa)120150180240290350400第102页/共144页（3）确定单桩容许承载力Meyerhof法式中：B为桩宽度或直径m，h为桩进入砂层的深度m日本法式中：N1为桩端处的N值，N2为桩尖上10B范围内的平均N值第103页/共144页6 扁铲侧胀试验扁铲侧胀试验6.1 定义 用精力或锤击动力把
46、扁铲形探头贯入土中，达预订试验深度后，利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张进行试验 可作为一种特殊的旁压试验 适用于黏性土、粉土、中密以下砂土和黄土等 不适用于含碎石的土、风化岩等n n优点 试验简单、快速、重复性好第104页/共144页第105页/共144页连接示意图 测试示意图第106页/共144页6.2 基本原理基本原理n n扁胀试验时膜向外扩张可假设为在无限弹性介质中在圆形面积上施加均布荷载P，如弹性介质的弹性模量为E，泊松比为u，膜的半径为R（R=30mm），膜中心的外移为s，则如把定义为扁胀模量s为1.10mm，则上式变为（1）扁胀模量第107页/共144页（2）扁账水平应力指数
47、作用在扁胀仪上的原位应力 即，水平有效应力 与竖向有效应力 之比，可定义为水平应力指数：（3）扁账指数第108页/共144页（4）扁账孔压指数第109页/共144页6.3 6.3 仪器设备及试验技术仪器设备及试验技术仪器设备及试验技术仪器设备及试验技术n n扁铲形探头的尺寸长扁铲形探头的尺寸长230230240mm240mm、宽、宽949496mm96mm、厚、厚141416mm16mm。铲缘刃角为。铲缘刃角为1212度度1616度，在扁铲的一侧面为一直径度，在扁铲的一侧面为一直径60mm60mm的钢膜的钢膜 n n探头可与静力触探的探杆或钻杆连接，对探杆的要求与静力探头可与静力触探的探杆或钻
48、杆连接，对探杆的要求与静力触探相同触探相同n n量测仪表为静探测量仪，并前置控制箱量测仪表为静探测量仪，并前置控制箱 （1）扁铲形探头和量测仪器第110页/共144页（2 2）扁胀试验技术要求）扁胀试验技术要求）扁胀试验技术要求）扁胀试验技术要求 试验时，测定三个钢膜僮的压力A，B，C 压力A为当膜片中心刚开始向外扩张，向垂直扁铲周围的土体水平位移0.05（+0.02，-0.00）mm时作用在膜片内侧的气压 压力B为膜片中心外移达1.100.03mm时作用在膜片内侧的气压 压力C为在膜片外移1.10mm后，缓慢降压，使膜片内缩到刚启动前的原来位置时作用在膜片内的气压 当膜片到达所确定的位值时，
49、会发出一电信号（指示灯发光或蜂鸣器发声），测读相应的气压。一般三个压力计数A，B，C可在贯入后1min内完成第111页/共144页 由于膜片的刚度，需通过在大气压下标定膜片中心外移0.05mm和1.10mm所需的压力A和B，标定应重复多次。取A，B的平均值 据压力B 修正为P1（膜中心外移1.10mm）的计算式为 式中:为压力表的零计数（在气压下）把压力A 修正为（膜中心无外移时，即外移0.00mm）的计算式为：第112页/共144页 把压力C 修正为（膜中心外移后又收缩到初始外移0.05mm的位置）的计算式为 第113页/共144页 当静压扁胀探头入土的推力超过50kN（或用标准贯入的锤击方
50、式，每30cm的锤击数超过15击）时，为避免扁胀探头损坏，建议先钻孔，在孔底下压探头至少15cm 试验点在垂直方向的间距可为1530mm，一般采用20cm 试验全部结束，应重新检验A和B值 若要估算原位的水平固结系数，可进行扁胀消散试验，从卸除推力开始，记录压力随时间的变化、记录时间可按1，2，4，8，15，30，min安排。直至C压力的消散超过50%为止第114页/共144页（3 3）扁胀试验的资料整理）扁胀试验的资料整理）扁胀试验的资料整理）扁胀试验的资料整理 根据A，B，C压力及A，B计算P0、P1和P2，并绘制P0，P1，P2与深度的变化曲线 绘制ED，ID，KD和UD与深度的变化曲线