岩土工程测试技术2012

题目《岩土工程测试技术》考核题学生姓名谭龙学号102011196专业岩土工程学院土木与建筑工程学院2012年01月05日《岩土工程测试技术》考核题（2011岩土工程）1、试编写一载荷试验方案。

（持力层为可塑状粘土，埋深约1m）。

答：根据持力层的埋置深度，可以选择浅层平板载荷试验。

一、平板载荷试验目的确定该场地测定范围内的地基承载力，试验反映承压板下1.5-2.0倍承压板宽度或直径范围内地基土强度、基土变形的综合症状。

二、试验仪器设备本次试验选择采用的承压板为而积2㎡的方形荷载板荷载。

试验加荷设备和电脑全自动设备，荷载通过压力传感器能够自动加压补压，电脑自动采集读数。

沉降采用对称安置于荷载板两侧的电子位移计测定。

三、试验加载装置本次试验采用的装置为压重平台反力装置，反力装置能够提供的反力小小于600kN。

试验加载是通过油压千斤顶顶反力梁实现的。

我们采用上海千斤顶厂生)从的QW200型油压千斤顶，最大加压反力可达2000kN-。

四、试验方法本次试验选择采用的承汪板为而积2㎡的方形荷载板，荷载板边长1414mm。

试验分12级加载，每级24kPa，首级加载48kPa,最大加载288kPa,测试点数6个。

采用人工开挖试验基坑，宽度大于等于承载板直径或宽度的3倍，即2.83m，开挖时对地基土的扰动应尽量的减小，挖成后马上在试压表而采用粗砂找平，厚度小要超过20mm采用慢速维持荷载法，每级加载后，按照间隔10,10,10,15,15分钟，以后是每隔半小时对沉降量进行一次测读，若在连续两小时以内，每小时的沉降量在0.1mm之内，就认为己趋于稳定，可进行下一级加载。

若有下列情况之一出现，加载就可终止①承压板周围的土侧向挤出明显;②沉降s疾速增大，荷载-沉降(p-s)曲线有陡降段出现;③在某一级荷载下，沉降速率在24小时内达不到稳定;④沉降量和承压板直径或宽度的比不小于0.06。

加载试验完成后，进行卸载回弹试验，卸载级差按2倍加荷级差。

根据试验的原始试验记录，绘制p-s曲线，确定承载力特征值，要符合以下规定:①若p-s曲线上存在比例界限，选取的荷载值要与该比例界限相对应;②当极限荷载小于对应比例界限荷载值的2倍时，取极限荷载的一半;③当不能按上述二款要求确定时，司一取s/b=0.01-0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。

实验结果数据处理和分析：（1）根据载荷试验成果分析要求，应绘制荷载(p)与沉降(s)曲线，必要时绘制各级荷载下沉降(s)与时间(t)或时间对数(lgt)曲线。

应根据p-s曲线拐点，必要时结合s-lgt曲线特征,确定比例界限压力和极限压力。

当p-s呈缓变曲线时，可取对应于某一相对沉降值(即s/d，d为承压板直径)的压力评定地基土承载力。

（2）土的变形模量应根据p-s曲线的初始直线段，可按均质各向同性半无限弹性介质的弹性理论计算。

浅层平板载荷试验要求1、浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的三倍；当试井直径大于承压板直径时，紧靠承压板周围土的高度不应小于承压板直径；2、试坑或试井底的岩土应避免扰动，保持其原状结构和天然湿度，并在承压板下铺设不超过20mm的砂垫层找平,尽快安装试验设备；螺旋板头人土时，应按每转一圈下人一个螺距进行操作，减少对土的扰动；3、载荷试验宜采用圆形刚性承压板，根据土的软硬或岩体裂隙密度选用合适的尺寸；土的浅层平板载荷试验承压板面积不应小于0.25㎡，对软土和粒径较大的填土不应小于0.5㎡；土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用0.5㎡；岩石载荷试验承压板的面积不宜小于0.07㎡。

4、载荷试验加荷方式应采用分级维持荷载沉降相对稳定法(常规慢速法)；有地区经验时，可采用分级加荷沉降非稳定法(快速法)或等沉速率法；加荷等级宜取10～12级，并不应少于8级，荷载量测精度不应低于最大荷载的±1%。

5、承压板的沉降可采用百分表或电测位移计量测，其精度不应低于±0.01mm；10min、15min、15min测读一次沉降，以后间隔30min测读一次沉降，当连读两小时。

每小时沉降量小于等于0.1mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载；当试验对象是岩体时，间隔1min、2min、2min、5min测读一次沉降，以后每隔10min测读一次，当连续三次读数差小于等于0.01mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载；6当出现下列情况之一时，可终止试验：1)、承压板周边的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展；2)、本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷载与沉降曲线出现明显陡降；3)、在某级荷载下24小时沉降速率不能达到相对稳定标准；4)、总沉降量与承压板直径(或宽度)之比超过0.06。

2、试述现场大面积剪切试验的方法、要求。

答：实验方法：试件制备时首先将扰动岩体清除，在预定的剪切位置用手锤将岩体加工成50cm*50cm*35cm的试体。

试体间距不小于试体边长的1.5倍，即75cm,周围岩面修凿平整。

制件完成后浇筑钢筋混凝土保护套，浇筑时需预留2cm的剪切缝，并进行养护。

加载系统的安装要确保法向荷载与剪切荷载的合力作用点位于剪切面中心，且位于剪切缝或结构面厚度1/2处。

如下图（图1）采用平推法进行现场岩体天然含水状态下的快剪试验，推力方向与工程的受力方向一致。

荷载施加方法如下：（1）法向荷载的施加按预估最大法向应力1.0MPa，等分5级分配给同一组每个试件上，每个试件按分配法将法向荷载等分5级施加，其方法为每隔5min 施加一级，加至最后一级荷载后，仍按每5min测读一次，当连续两次法向位移之差不大于0.01mm时，可施加剪向荷载。

（2）剪切荷载的施加按预估剪切面的强度值等分10级进行施加。

剪切荷载采用时间控制，每隔5min加载一级。

当剪切位移增量为前级位移增量的1.5倍时，将级差减半。

要求剪切过程中法向荷载应始终保持常数，峰值前不得少于10组读数。

试件被剪断时测读剪切荷载峰值，并继续施加剪切荷载，测出基本为恒定值的剪切应力，即残余抗剪强度，直至剪切位移达到1.5cm以上。

在剪切载荷缓慢退至0的过程中，测读试体回弹位移读数。

对于需要做摩擦的试体，当试件被剪断后，调整设备与测表，按上述方法沿剪断面进行摩擦试验，剪切载荷可根据抗剪断试验的终点稳定值为最大值进行分级。

现场大面积剪切试验的要求：现场直剪试验每组岩体不宜少于5个，剪切面积不得小于0.25㎡。

试体最小边长不宜小于50cm，高度不宜小于最小边长的0.5倍。

试体之间的距离应大于最小边长的 1.5倍。

每组土体试验不宜少于3个剪切面积不宜小于0.3㎡，高度不宜小于20cm，或为最大粒径的4～8倍，剪切面开缝应为最小粒径的1/3～1/4。

现场直剪试验的技术要求应符合下列规定：1、开挖试坑时应避免对试体的扰动和含水量的显著变化；在地下水位以下试验时，应避免水压力和渗流对试验的影响；2、施加的法向荷载、剪切荷载应位于剪切面、剪切缝的中心；或使法向荷载与剪切荷载的合力通过剪切面的中心，并保持法向荷载不变；3、最大法向荷载应大于设计荷载，并按等量分级；荷载精度应为试验最大荷载的±2%；4、每一试体的法向荷载可分4～5级施加；当法向变形达到相对稳定时，即可施加剪切荷载；5、每级剪切荷载按预估最大荷载的8%～10%分级等量施加，或按法向荷载的5%～10%分级等量施加；岩体按每5～10min，土体按每30s施加一级剪切荷载；6、当剪切变形急剧增长或剪切变形达到试体尺寸的1/10时，可终止试验；7、根据剪切位移大于10mm时的试验成果确定残余抗剪强度，需要时可沿剪切面继续进行摩擦试验。

3、简述静力触探的工作原理及其成果应用。

答：静力触探测试原理：静力触探的工作过程是用静力将探头压到土层中去。

在贯入过程中，由于埋藏在地层中的各种土的物理力学性质不同，因此，探头遇到的阻力也不同，有的土软，阻力就小，有的土硬，阻力就大。

土的软硬正是土的力学性质的一种体表现。

所以贯入阻力是从一个侧面反应了土的强度。

根据这样一种内部联系，我们利用探头中的阻力传感器，将贯入阻力通过电子量测记录仪表把它显示和记录下来，并利于贯入阻力和土的强度之间存在的一定关系，确定土的力学指标，划分土层，进行地基土评价和提供设计所有需参数。

当静力触探的探头在静压力作用下，均速向土层中贯入时，探头附近一定范围内的土体受到压缩和剪切破坏，同时对探头产生贯入阻力。

一般的说，同一种土层中贯入阻力大，土层的力学性质好，承载力高。

反之，贯入阻力小，土层软弱，承载力低。

在生产中利用静力触探与土的野外载荷试验对比，或静力触探贯入阻力与桩基承载力及土的物理学性质的指标对比，运用数理统计的方法，可以建立各种相关方程(经验关系)。

这样，只要知道土层的贯入阻力即可确定该层土的地基承载力等指标参数。

静力触探主要由两部分组成：一是贯入系统—由加压装置及反力装置组成；二是量测系统—由装在探头中的阻力传感器和量测仪表组成。

静力触探的成果应用：静力触探测试成果的应用范围有查明地基土层在水平方向和垂直方向的变化、划分土层、确定土的类别、确定地基土的承载力指标和变形指标、选择桩基持力层、预估单桩承载力以及判别预制桩可能打入的深度、检查填土的质量、判别砂土液化的可能性。

静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探试验相当于沉桩的模拟试验。

因此，它很早就被应用于桩基勘察中。

据一些资料，用静力触探成果估算单桩承载力，效果比较好；与用桩载荷试验求单桩承载力的方法相比，具有明显的优点。

4、波速测试成果有何应用？答：波速测试作为地基土动力特性测试项目之一，己广泛应用于水利水电、公路铁路、工业与民用建筑等众多岩土工程勘察领域，取得了良好的应用效果。

（1）划分场地类别剪切波测试最主要的目的是进行场地评价，给建筑设计提供参考依据。

（2）4.2计算地基土的动参数在工程勘察中，有时需要计算地基土的动力参数。

根据实测纵波和剪切波值，计算得到场地土的动力参数。

计算公式如下：（3）饱和砂土和粉土的液化判别地震液化是显著的震害形式之一，它可产生地而沉降变形、滑移等，造成场地地基的失稳或失效，从而导致建筑物的严重破坏。

因此，建筑抗震设计必须考虑地震液化的影响，利用剪切波速可对场地地震液化进行评价。

（4）场地卓越周期的近似计算地震时，地基和建筑物都受到地震波的冲击而同时产生振动，如果地基土的卓越周期与建筑物的自振周期接近或一致，地基土将与建筑物产生共振，使地震动振幅变大，从而导致建筑物的严重损坏。

因此场地卓越周期的测定，是地震区岩土工程勘察的一项重要内容。

场地的卓越周期除了通过实测手段来获取外，也可以通过地层剪切波速度的计算得到。