载荷试验(1)

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单桩承载力标准的确定
按桩的沉降量确定: 这种方法从P—S曲线上荷载与沉降的对应关 系出发，以桩顶达到某一总沉降量或总沉降量 与桩径的比值，作为确定单承载力的标准。标 准的提出虽带经验性质，但这种方法还较常用， 特别在试验末达到破坏状态就结束的情况下， 或者当曲线难以确定Ru时更受重视，取值的标 准有：
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1.7 复合地基载荷试验
一、试验目的和要求 二、加荷等级； 三、可终止试验的条件； 四、复合地基承载力特征值的确定。
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一、试验目的和要求
装置组成；
沉降自动记录系统——采用自动记录仪；
可自动绘制各压力阶段的s-t曲线； （研制单位：昆明冶金设计院）
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自动稳压器
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千斤顶加压装置1—钢桁架式
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千斤顶加压装置之2—拉杆式
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承压板
材料：加肋厚钢板或钢筋混凝土板 尺寸
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求fa
确定地基允许承载力；
（1）强度控制法： 此法适用于低压缩性土。 （2）相对沉降控制法：当P—S曲线没有明显的 拐点，因为变形量大，即使以极限荷载除以安 全系数，有时变形也超过了建筑物的允许值， 所以按控制变形量给出地基允许承载力。 我国：粘性土按S/B=0.02; 砂性土按 S/B=0.01—0.015; 此法适用于中高压缩性土。
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实验现场图片（远景）
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实验现场图片（近景）
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实验现场图片（近景）
Байду номын сангаас
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桩的静力载荷试验的资料整理
①P—S曲线明显拐点法 将单桩静载荷试验绘 制成P—S曲线（见图7—4），如果其末段明显 向下转折，则可取曲线明显拐点所对应的荷载 作为单桩极限荷载RU，将极限荷载除以安全系 数2之后，即为单桩轴向承载力设计值。当P— S曲线的拐点不明显时，就难以采用此法。此 外，作图时宜按已规定的比例进行，即横座标 用1cm代表5.0t，纵坐标用1cm代表1mm（用于 预制桩和灌注桩），以减少由于作图比例不当 所带来的误差。
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仪器设备组成
加荷稳压装置； 沉降观测装置(电测位移计、百分表) 反力装置； 承压板；
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百分表
百分表
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加压装置之1——木质或铁质载荷台
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加压装置之2——低重心载荷台
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液压千斤顶类型
目前我国共有3种类型： 伞型链式自记自稳油压载荷机（冶金系
比例界限点P0清楚时：
Pd E0 I 0 (1 ) S
2
μ为泊松比，碎石土为0.27,粉土为0.3； 粉质粘土为0.35，粘土为0.42。 P,S分别为直线段上任一点的压力值(kPa)及相应 的沉降量； I0为承压板的形状系数，对于刚性方形板， I0 =0.886，对于刚性圆形板， I0 =0.785
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图示
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仪器设备
荷载源：千斤顶、水压 反力系统：地锚等； 沉降观测装置：百分表等 测压系统：螺旋板上的应变传感器，地 面数字测力仪，水压力值等。 螺旋承压板：既是测试时钻进的钻头， 又是到达试验深度后向地基土施加荷载 的承压板。
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螺旋承压板
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预估建筑物的沉降量；
当建筑物2B深度内土质均匀时，建筑物 预估沉降量为： 砂土地基： B 2 B 30 2
S S( B ) ( B 30 )
S S
B B
粘性土地基：
B S S B
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判断湿陷性土的办法
《岩土工程勘察》规范规定： 当不能采样做室内湿陷性试验时，应采用 现场载荷实验确定其湿陷性。方法是：
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求地基变形模量E0
式中，I——承压板深度的修正系数； 当h=0, I=1； h 当h≤B时； I 1 0.27
B B I 0.5 0.23 当h>B时； h
没有直线段、比例界限点P0不清楚时：
粘性土：S=0.02B及所对应的P 砂性土：S=0.015B及所对应的P
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载荷试验示意图
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第2 节
仪器设备
加荷装置：（以下2种类型） 重物—— 载荷台、导正设施、承压板和重物
组成；由于安全性差，目前已很少使用。
液压千斤顶——加荷稳压装置、反力装置、
测记变形装置。
沉降观测装置——百分表（或测记变形 装置）。精度要求：须达到0.1—0.01mm。
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第1节 概述
定义：载荷实验是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，观察研究地基土变形 和强度规律的一种原位实验。
分类：
（1）按加荷的性质分：动力载荷实验和静力 载荷实验； （2）按承压板的形状分：平板载荷实验；螺 旋板载荷实验；
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测定非自重湿陷性土的湿陷起始 压力（3个办法）
双线法：
2个载荷实验分别在：（1）天然土上；（2）浸水饱和 土上。做P—ΔS（湿陷量） 曲线；则其拐点处的压力即 为湿陷的起始压力。
单线法：
在3-4个点先压（各点压力不同）再浸水，求各级压力 下湿陷量ΔS ，做P—ΔS（湿陷量） 曲线；则其拐点处 的压力即为湿陷的起始压力。
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桩的载荷试验：P-S曲线图
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桩的载荷试验：S-lgt曲线图
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桩的静力载荷试验（续）
②S—lgt法 : 取桩顶沉降S作纵坐标，时间的对 数作横坐标，绘出每一级荷载下的S—lgt曲线 （见附图），在这些曲线中取斜率剧增且发生 明显向下转折的那一条曲线所对应的荷载作为 桩的破坏荷载，其前一级荷载作为极限荷载。 附图中，曲线g相应为破坏荷载，其前一级荷 载——曲线f，即为桩的曲线荷载。此外，还有 lgP—lgS曲线法，S—lgP法和指数方程法等， 这里就不一一列举了。
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单桩承载力标准的确定
取S=3%d（直径d<50cm的摩擦桩）所对应的荷 载作为R; 取S=3—5mm所对应的荷载作为R，或取 S=10—12mm（软土），以及S=15—20mm（中 等强度的土）所对应的荷载作为R（我国部分 地区的经验）。 应指出，单桩静载荷试验的沉降量，并不代表 桩基的沉降量。
根据场地特点不同，分别有适于软土、硬土几 种螺旋承压板型： ①φ113 mm，螺旋承压板面积l00 cm2，螺距25 mm； ②Φ159.58 mm，螺旋承压板面积200 cm2，螺 距40 mm； ③Φ195.44 mm，螺旋承压板面积300 cm2； ④Φ252.23 mm，螺旋承压板面积500 cm2，螺 距65 mm； ⑤Φ 298.55，螺旋承压板面积700 cm2 ；
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螺旋承压板选择
与平板载荷试验不同的是，螺旋承压板在 旋 入试验深度过程中，由于螺旋板顺螺 纹方向产生的切土效应，对测点地基土 产生扰动，影响到测量的准确性。为此， 需要对螺旋板的螺距、螺旋板材料厚度 进行必要的限制，一般是取螺旋板直径 与螺距之比值为4～5；螺旋板直径与板 厚之比值为25为宜。
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第7节 螺旋板载荷试验
一、发展史：
螺旋板载荷试验是由平板载荷试验演变而来的 一种非开挖型、能够在赋存地下水和在地表下 较大深度工作的轻便原位测试手段。该测试方 法始于20世纪70年代初期，30多年来，螺旋板 载荷试验已经广泛应用于世界各国的工程勘察 中，最大工作深度已达30m。
主讲：蓝俊康
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内容安排
第一章：载荷实验； 第二章：动力触探； 第三章：静力触探； 第四章：十字板剪切实验； 第五章：旁压实验； 第六章：岩石点荷载实验； 第七章：扁铲侧胀试验;
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第一章：载荷实验
1.1 概述； 1.2 仪器设备； 1.3 实验步骤和技术要求； 1.4 实验资料的整理； 1.5 资料的应用； 1.6 桩的载荷实验； 1.7 螺旋板载荷试验 1.8 复习题
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螺旋板载荷试验原理
通过机械或人力把地锚状的螺旋形载荷 板，旋到地下预定测试的深度处，通过 对螺旋板逐级加荷载，并测记地基土受压后产
生的垂向位移和所施加荷载的关系，并依此绘 制地基土应力—应变—时间的关系曲线，进而 求得不同深度处地基土的承载力特征值、模量 值、固结系数、土的湿陷量、软土的不排水抗 剪强度等指标。
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求fak续
强度控制法： A、当P0与Pu很近时，用P0不安全，需用pu/3～pu/2作为 地基允许承载力； 此法适用于某些黄土、某些红土。 B、当P0与Pu很远时，用P0太浪费，应用：
f ak
其中K=3～4
Pu P0 p0 K
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求地基变形模量E0
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技术标准
每级荷载下沉降稳定标准：连续2小时的 沉降量≤0.1mm/h时，即认为达到相对稳定。 终止实验条件（地基破坏标准）：
（1）承压板周围土层出现明显裂缝并隆起； （2）荷载不增加，持续24h沉降呈等速增加；或荷载
增加不多，沉降量却急剧增加，p—s曲线出现陡 降段；
（3）由于变形量急剧增加，引起油泵、电机频繁启动； （4）承压板累积下沉量超过承压板直径或宽度的0.06倍。
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第4节 实验资料的整理
检查原始资料； 沉降数据的校正；
（土面未整平、人工观测时会产生误差）
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第4节 资料的应用
求地基承载力； 计算地基变形模量E0； 预估建筑物的沉降量； 判断土的湿陷性； 判断黄土是否属于自重湿陷土、确定其 湿陷起始压力；
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承压板面积(cm2) 1000 2500 5000 10000 方型边长(cm) 31.6 50.00 70.00 100.00 圆形直径(cm) 35.30 56.40 79.80 112.84
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承压板的选用
综合土质选取： 土质松软（如软土、新近沉积土、人工 土、湿陷性黄土）：宜采用≥5000cm2 ； 均质密实粘性土、砂土：1000—2500cm2 ； 一般土： 2500—5000cm2；
架设防雨、防晒棚、排水沟。
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实验步骤和要求（续）
全面检查和开始实验； 逐级加荷：每级荷载为（1/8—1/10）Pu；
观测沉降：按5、5、10、10、15、15、30、 30min…间隔观测，稳定后再加下一级荷载；
终止实验，绘制s-t曲线； 确定地基土承载力和变形模量。
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在200KPa压力下浸水载荷实验的附加湿 陷量与承压板宽度之比ΔS/B≥0.023的土， 为湿陷性土。
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判断自重湿陷性土的办法
开挖长方形试坑（长＞10m），坑深50cm， 坑底铺粗砂5-10cm厚；注水（水头保持 30cm），浸水湿陷稳定为止（稳定标准: 最后5d内<1mm/天）。 判断标准：自重引起的ΔS≤7cm 为非自重 湿陷黄土；自重引起的ΔS>7cm 为自重湿 陷黄土。
饱和单线法：先饱水再加压，做P—沉降量S 曲线；
则其拐点处的压力即为湿陷的起始压力。
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第6节 桩的静力载荷试验
仪器设备：与平板静力载荷试验基本相 同，只不过一般用混凝土块为反力装置； 测试数量：按1%抽检。但每个场地3根 以上。 试验一般不进行到桩破坏。而用总沉降 量控制法。
双层土（上硬下软）：分层测试（或选用较大 载荷板）
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第3节 实验步骤和要求
实验点的选择：建筑物的重要部位、地 基土的主要持力层； 实验前准备：检查仪器、准备电源、照 明和各种实验工具； 开挖试坑：D>3b；预留保护层15-20cm；取
土样2个；铺粗砂垫层1-2cm；
安装设备：注意使承压板水平，居中心；
统，昆明冶金设计院研制）；
MT-3A型载荷试验机（煤炭系统，由重庆
煤矿设计院和西安煤矿设计院联合研制）；
DL-1-1型载荷试验机（水电系统，由中南
电力勘察设计院研制）；
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伞型链式自记自稳油压载荷实验机
自动稳压器——由输油装置和控制压力装
置组成；
反力系统——由地锚、反力梁、中心传力