岩土工程测试第八章扁铲侧胀试验
扁铲侧胀试验
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二、扁胀实验的基本原理
扁胀实验时膜向外扩长可假设为在无线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 ,膜中心的外移为 s ,则 4 Rp (1 2 ) s π E R 30 mm R 式中,为膜的半径( )。 2 如把 E (1 )定义为扁胀模量 ED , s 为1.10mm,则上式可变为 ED 34.7p 34.7( p1 p0 ) 而作用在扁胀仪上的原位应力即 p0 ,水平有效应力 p0 '与竖向有效应力 'v0 之比,可定义为 水平应力指数 K D : K ( p u ) / '
可以根据 ED,K D,I D,U D确定土的一系列岩土技术参数,并为路基、浅基、深基等岩土 工程问题作出评价。
p0 u0
三、扁胀实验设备
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扁铲侧胀仪是由1 只扁铲形插板(图1) 、1 个控制箱(图2) 、气电管路、压力源、贯 入设备、探杆等组成。扁铲形探头长230~240 mm、宽94~96 mm、厚14~ 16 mm ;探头前刃角12~16°,探头侧面钢膜片的直径60 mm,膜片厚约0.2mm, 通过穿在杆内的一根柔性气-电管路和地面上的控制箱相连接。探头采用静力触探 设备或液压钻机压入土中。
p1 h 0 cu Nc
5、土的变形参数
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Marchetti(1980)提出压缩模量Es与ED关系如下: Es=RM· ED 式中,RM为与水平应力指数KD有关的函数。 当ID≤0.6时 RM=0.14+2.36lgKD 当ID≥3.0时 RM=0.5+2lgKD 当0.6<ID<3.0时 RM=RM0+(2.5-RM0)lgKD RM0=0.14+0.15(ID-0.6) 当Ib>10时 RM=0.32+2.18lgKD 一般 RM≥0.85 弹性模量E(初始切线模量Ei,50%极限应力时的割线模量E50,25%极限应力时的割线模量E25) E=F· ED 式中,F为经验系数,见下表 经验系数F 注:F与ID有关,F=0.36ID-1.6
扁铲侧胀试验求取基床系数的分析与探讨
[ D OI ] 1 0 . 1 3 6 1 6  ̄ . c n k i . g c j s y s j . 2 0 1 7 . 0 3 . 0 2 0
1 引言
扁铲 侧胀试验 是岩 土工程勘 察 中一 种新 型的原位测 试
2 试验 区的场 地地质条件
宁波栎社机场三期扩建工程交通 中心 『 1 】 位于 T 2 航 站楼 主楼 南侧 , 北侧邻近站前 交通 , 南接轨道 交通 2号线机 场站 。 拟建 基坑 为地 下 2层 ,开挖深度约 1 l m,长约 3 0 0 m,宽约 6 5 m, 拟采用地下连续墙 围护 。场地 围护结构影响深度范 围内 主要地层 为 : 1 层黏土灰 黄色 , 可塑 , 厚度 约 1 . 2 m; 2层灰 色淤 泥 质粉质黏土 , 流塑, 厚度约 2 0 m; 3层 3 号线勘察 项 目中, 通过分别采用扁铲侧胀 试验 、 取 原状土样 室内进行 K 0 固结仪和三 轴仪 等不
同测试方 法取得 的地基土的基床系数加 以对 比分析 , 总结 出适 宜于宁波地 区的扁铲侧胀 试验求取基床 系数的修正 经验公
式。
【 A b s t r a c t ] T h e N i n g b o M e t r o L i n e 3 p r o j e c t w e r e u s e d i n s u b g r a d e c o e ic f i e n t o f l f a t d i l a t o m e t e r t e s t , u n d i s t u r b e d i n d o o r K 0
f o r mul a f o r he t c o e ic f i e n t of s u b g r a d e f o r l f a t d i l a t o me t e r t e s t Ni n g b oa r e a . .
扁铲侧胀试验检测地基处理效果
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第3 0卷第 4期 20 0 8年 7月
南 京 工 业 大 学 学 报 ( 然 科 学 版) 自 J U N LO A JN N V R IY O E H O O Y ( a rl c n eE io ) O R A FN N I G U I E ST FT C N L G N t a Si c dtn u e i
i o a to s i wa o n ha D T a d M D T c c mp ci n , t s f u d t tM M n M i r a e b u 1 5 o 2. i e fe y a c c mpa to nc e s a o t . t 0 tm s atr d n mi o ci n.
基 处 理 效 果 方 面较 其 他 试验 作 用 更 加 明 显 . 关 键 词 :扁 铲 侧 胀 试 验 ; 基 处 理 ; 地 强夯 法 ; 限模 量 侧
中 图分 类 号 : U 1 T 43
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :17 —72 ( 0 8 o 0 7 0 6 1 6 7 2 0 ) 4— 0 4— 5
Ap i a i n o a ia o e e e t i e iy ng g o d t e t e t e f c plc to f f t d l t m t r t s n v r f i r un r a m n fe t i
扁铲侧胀试验求解初始水平应力和静止侧压力系数_唐世栋
0
引
言
在岩土工程设计中, 静止侧压力系数 K0 是一个非 常重要的参数,一般通过室内土工试验求得。但取样 过程中的扰动和室内试验对土体原始应力状态的影 响, 使所测得的 K0 值无法真实反映现场土体的原位应 力特点。因此,如何通过原位测试技术快速、简便、 真实地获取实际工程场地初始水平应力信息是岩土工 程界的难题之一。扁铲侧胀试验(DMT)是 Marchtti 发明的、国内也在开发应用的一种原位测试手段[1-3]。 扁平状测头压入时对土体的扰动性较小,且每 20 cm 可进行一次测试。它可使土体水平向受力,并测得对 应于不同水平位移时的反力大小,为通过现场原位试 验有效获得静止侧压力系数提供了可能。
岩土工程博士学位获得者简介1977年生2006月于浙江大学建筑工程学院获得岩土工程专业博士学位导师徐日庆教授现在浙江大学城市学院工作主要从事顶管盾构施工对周边环境影响等工作博士论文顶管工程土与结构的性状及理论研究研究成果如下假定开挖面失稳时滑动块的形状为一个梯形楔滑动块上部为一梯形棱柱采用太沙基松动土压力理论根据滑动块的整体受力平衡推导出砂性土中考虑成层土的开挖面最小支护压力计算公式对顶进过程中管道纵向与环向钢筋应力及管土接触压力进行了现场测试对测试结果进行了分析对长距离直线顶管施工中管土相互作用进行了分析认为管道在承受对角荷载时产生转动力矩当管道端部的最大土体反力超过土体承载力时土体产生破坏造成管道失稳析了传统曲线顶管施工中管土之间的相互作用采用考虑位移的土压力计算方法计算环向土压力得出首节管道和后续管道的最大土体反力计算公式提出了长距离直线和曲线顶管施工中防止管道失稳的控制措施考虑土的内摩擦角?对土体移动的影响认为垂直土体变形区域边界线的水平倾角应等于而不是45提出了修正的loganathan公式次提出了剪切扰动区范围的计算公式考虑土体初始应力假定土体是均匀线弹性材料通过向掘进机周围土体施加向外侧的椭圆形径向位移来模拟顶管挤土过程在小应变情况推导了半无限空间中土体位移场的近似解析解考虑空间效应给出了修正的计算公式本文方法也适用于盾构法施工假定土体不排水利用弹性力学的mindlin解推导了正面附加推力掘进机和后续管道与土体之间的摩擦力引起的土体变形计算公式结合土体损失引起的土体变形计算公式得到顶管施工引起的总的土体变形计算公式该方法适用于施工阶当不考虑后续管道摩擦力时本文方法也适用于盾构法施对某欠固结土中水平平行顶管施工引起的地面变形规律进行分析提出了地面横向和纵向扰动区范围及工后沉降的计算方法考虑先建顶管的影响提出了一种新的后建顶管地面沉降计算方法利用mindlin推导了正面附加推力掘进机和后续管道与土体之间的摩擦力在相邻水平平行管道上引起的附加荷载计算公式探讨了管道净间距直径埋深以及土体泊松比对附加荷载分布的影响假定矩形沉井工作井后座墙在顶进力反力作用下变形为抛物线形采用考虑位移的土压力计算方法来计算土体反力分析了矩形沉井工作井的受力性状假定后背竖向土体反力呈梯形分布考虑井底摩阻力井侧壁摩阻力和前壁主动土压力的作用根据沉井的整体受力平衡求得横向中心顶位和横向偏心顶位最大土体反力和允许顶力的计算公式假定圆形沉
扁铲侧胀试验成果报告
青海省政协老干部昆明疗养小区扁铲侧胀试验报告青岛2011年09月30日整理供同行交流学习检测日期:2011年6月~2011年7月目录1. 前言.................................................................................................. - 1 -2. 工程概况.......................................................................................... - 1 -3. 工程地质及试验目的 ..................................................................... - 1 -3.1 工程地质 .................................................................................. - 1 -3.2 试验目的 .................................................................................. - 1 -4. 工作概况.......................................................................................... - 1 -5. 检测结果的计算 ............................................................................. - 2 -6. 检测结果的统计与分析 ................................................................. - 9 -7. 结论及建议.................................................................................... - 24 -8. 附图................................................................................................ - 25 -1. 前言我院于2011年7月5日完成了扁铲侧胀试验的野外测试工作。
扁铲侧胀试验在岩土分类中的应用研究
扁铲侧胀试验在岩土分类中的应用研究摘要:阐述了岩土工程勘察中岩土类别的划分情况,由于岩土体的复杂性和天然成因,其物理力学性质的具有差异性和区域性,采用扁铲侧胀试验对其进行岩土类别的划分,需要建立区域性岩土参数的岩土材料分类公式。
本文通过室内试验数据和扁铲侧胀试验,据现行国家规范提出的材料指数公式,总结了成都地区岩土类别的划分规律和相关关系,以促进扁铲侧胀技术的推广应用。
关键词材料指数,粒径分布,塑性指数,岩土类别,扁铲侧胀试验0 引言在我国的岩土工程设计中,常采用众多的岩土工程勘察方法以确定岩土的物理力学参数和变形特征参数,包括地质钻孔、原位测试和室内试验等。
地质钻孔时最直接和最为普遍的勘察方式,它的直观性表现在其通过钻探取样,直接识别岩土类型,并逐层对岩土体进行描述分层,划分不同成因、性质和不同状态的岩土体,直观表达土体的起伏变化,以供工程设计和工程施工使用,同时结合取样器的使用,可以在钻孔内取出试样,并室内试验中获取土样的物理力学参数,以为基础工程设计服务。
钻探取样和室内试验需要耗费较大的工程成本和占用较长的工程时间,而原位测试方法,比如静力触探试验和扁铲侧胀试验等,作为重要的勘察手段之一,因其经济省时、效率高、在保持土体的原位状态中测试并提供众多参数,变得越来越受到欢迎,但在无勘探资料的情况下,原位测试不能直接确定岩土类型和划分岩层。
此外,土层的力学性质与众多因素关联,比如,土体的成因、历史及人类活动等,表现出差异性和地区规律性,因此,需要结合大量的岩土钻探资料和原位测试数据,建立一种依赖于岩土类别的岩土材料分类公式,以制定恰当的地区岩土分类方法[1] [2]。
本文依据室内试验成果和现场扁铲侧胀试验数据,根据我国国家规范《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)提出的材料指数公式,总结了成都地区岩土类别的划分规律和相关关系,促进扁铲侧胀技术的推广应用[3-5]。
1 研究相关性目前,与静力触探试验、标准贯入试验和标准动锥试验相比,扁铲侧胀试验在我国的应用并不广泛。
扁铲侧胀仪试验过程及其原理
扁铲侧胀仪试验过程及其原理扁铲侧胀试验(简称DMT)是意大利学者Marchettis.于七十年代发明的一种原位测试技术,可作为一种特殊的旁压试验,是用静力(有时也用锤击动力)把一扁铲探头贯入到土中某一预订深度,利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张进行试验,量测不同侧胀位移时的侧向压力,可用于土层划分与定名、不排水剪切强度、判定土的液化、静止土压力系数、压缩模量、固结系数等的原位测定。
其优点是试验操作简捷,重复性好,可靠性高且较经济。
目前已在国外被广泛用于浅基工程,桩基工程,边坡工程等。
扁铲侧胀试验最适宜在软弱、松散土中进行。
一般适用于软土、一般粘性土、粉土、黄土和松散~中密的砂土。
不适用于含碎石的土、风化岩等。
因此,扁铲侧胀试验对土体而言具有较强的实用性。
1.测试仪器扁铲侧胀仪是由1 只扁铲形插板(图1) 、1 个控制箱(图2) 、气电管路、压力源、贯入设备、探杆等组成。
扁铲形探头长230~240 mm、宽94~96 mm、厚14~16 mm ;探头前刃角12~16°,探头侧面钢膜片的直径60 mm,膜片厚约0.2mm,通过穿在杆内的一根柔性气-电管路和地面上的控制箱相连接。
探头采用静力触探设备或液压钻机压入土中。
图1.扁铲形插板图2.侧胀仪控制箱面板图2.资料整理读数A ,B , C 经过仪器的率定数值修正,可转为p 0 , p 1 , p 2 。
)B z B (05.0)A z A (05.1p m m 0∆---∆+-= B z B p m 1∆--= A z C p m 2∆+-=其中p 0 为初始侧压力; p 1 为1. 1 mm 位移时膨胀侧压力; p 2 为终止压力(回复初始状态侧压力) 。
由p 0 , p 1 , p 2可获得如下4 个DMT 指数: 土类指数 I D = ( p 1 - p 0 ) /( p 0 - u 0 )水平应力指数 K D = ( p 0 - u 0 )/ 0Vσ' 侧胀模量 E D = 34. 7 ( p 1 - p 0 )孔隙压力指数 U D = ( p 2 - u 0 ) /( p 0 - u 0 )式中 u 0 为静水压力; 0Vσ'为有效上复土压力。
应用扁铲侧胀试验求解侧向基床反力系数研究
数。扁铲侧胀试验正好是一种侧向受力试验 ,扁平状探头对土 3.1 工 程 实例概 况
的扰 动性 小 ,连续地 反映出士 陛随深度变化情况 ,为现场有效
沈阳地铁 工程是辽 宁地区大规模 进行 扁铲侧胀 试验 的
获得侧 向基床 反力 系数提供可能 。
件下得到的。唐世栋 推荐 的计 算公式考虑
{:工 试验 如三 轴 试验 法 。取士 时会 对土 体产 生扰 动 ,难 以模拟 现场 实 际受 力状态 ,较少 采用 了多种因素的修正 ,其结果更加合理 。
【摘 要 】扁铲 侧胀试验是一种新型有 效的原 位测试技术 ,可连续地反 映 出土性 随深度 的变化情 况,为通过现场 试验有 效获得 侧向基床反 力系数提供 了可 能。论文根据辽 宁地 区扁铲侧胀试验 的实测 资料,进行侧向基床反 力 系数规律性研 究和工程应用的 探 索,得到 了辽宁地 区的一些经验值 ,为工程上的应用提供 了参考 。 【Abstract]Thedilatometertestisanewtypeofeffectivein situ—testingtechnology.Itcancontinuouslyreflectthechangeofsoilwithdepth
【中图 分 类 号]TU452;TU458+.3
【文 献标 志 码 】A
[DOI]10.13616 ̄.cnki.gcjsysj.2016.04.016
【文 章 编 号】1007.9467(2016)04—0067—03
1 引言
近些年扁铲侧胀试 验备受岩土工程届 的关注 。在 西欧和 北美等地 ,扁铲侧胀 试验逐渐代替标准贯入试验 ,和静力触探 试验一起 成为原位 测试最主要 的两种手段【l】。该技术被公认为 是一种重复眭好、适应性强 、经济 的原位测试方法 。
第8章扁铲侧胀试验
扁铲测头 测控箱 气压源 贯入设备
1) 扁铲测头和弹性钢膜 • 扁铲测头的外观尺寸为95mm宽,15mm厚 •扁铲测头具有锲形底端,用以贯穿土层, 锲形底端的顶角介于24-32. •测头下端逐渐变薄的区段长50mm. •圆形钢薄膜直径为60mm,正常厚度为 0.2mm(在可能剪坏测头的土层中,常使用 0.25厚的钢膜),薄膜固定在扁铲测头一个 侧面上。
考虑到膜片本身的刚度,根据试验前后得到的标 定值△A、△B来对它们进行修正,以计算p0、p1、 p2 ( p0为膜片在基座时土体所受的压力;p1为膜片距 离基座1.10mm时土体所受的压力,p2为膜片回缩 到A点(距离基座0.05mm)时土体所受的压力) 然后由p0、p1、p2值可获得4个扁铲试验中间 参数:材料指数ID、水平应力指数KD、孔隙水压力指 数UD和扁铲模量ED。 这些参数经过经验公式计算,可以得到一些土性 参数,如静止侧压力系数K0、超固结比OCR、不排 水抗剪强度cu侧限压缩模量M和砂土内摩擦角等。 Nhomakorabea
在进行DMT试验时,当扁铲贯入土层,膜片受土 压力的作用向里收缩,膜片与导体基座接触,蜂 鸣声响起。 当到达试验位置,操作入员开始向内充气,在一 段时间内,膜片仍保持与基座接触(蜂鸣声不断)。 当内部压力达到与外部压力平衡时,膜片开始向 外移动并与基座脱离(蜂鸣声停止),蜂鸣声停止, 提醒操作者读取A读数。 继续向内充气加压,膜片继续向外移动, 膜片中心向外移动达到1.10mm时, 钢柱在弹簧作用下与导体基座底部 接触时,则正负极接通,蜂鸣声再次 响起,提醒操作者记录B读数。
2)测头工作原理 扁铲的工作原理就如一个电开关,绝缘垫将导体基座与扁 铲(钢)体和钢膜隔离,导体圆盘与测控箱电源的正极相连, 而膜片通过地面接触与测控箱的负极相连。在自然状态下, 彼此之间被绝缘体分开,而当膜片受土压力作用而向内收缩 与导体基座接触时,或是受气压作用使膜向外鼓胀,钢柱在 弹簧作用下与导体基座接触时,则正负极接通,蜂鸣声响起; 当膜片处于中间位置时,正负极不能相通,因此不会有蜂鸣 声。
专业知识(一)辅导:扁铲侧胀试验应用技术研究
专业知识(一)辅导:扁铲侧胀试验应用技术研究扁铲侧胀试验(简称DMT)自上世纪70年代由意大利学者Marchetti创立以来,目前已有40多个国家应用;我国1995年开始进行扁铲侧胀试验,现已将之列入国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)及上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》(DGJ08-37-2002),并制备了相关测量仪器[1-3,9,11]。
我国浙江南光地质仪器厂研制了DMT-W1型扁铲侧胀仪。
该测试仪由扁铲测头、测控箱装置、气-电管路、气压源、贯入设备及探杆等构成。
经上海勘察院、华东电力设计院等单位的室内外对比和多项工程现场应用(测试深度达39.8m,测压值达3.1MPa),结果表明该仪器性能稳定、测试快速准确,具备国外同类产品功能。
通过借用国外经验公式,可计算土工参数[3]。
国内运用DMT来确定土性参数的研究单位主要是同济大学地下建筑与工程系、上海岩土工程勘察设计研究院有限公司、上海申元岩土工程有限公司、上海市隧道工程轨道交通设计研究院、中国船舶工业勘察设计研究院。
这些单位均位于上海,其开展的系列研究工作在国内该领域几乎一统天下,研究内容主要包括利用DMT试验确定上海地区土层土性(材料)指数ID的分布规律、水平向基床反力系数Kh和地基承载力fa等[5-7,9-10]。
此外,南京工业大学李雄威等对比了扁铲侧胀试验与静力触探、标贯和土工实验结果,并根据南京某场地地质情况提出了扁胀竖向排水侧限模量、不排水抗剪强度等经验公式[4];铁道部第三勘察设计院孟庆文等提出了扁铲侧胀试验测定水平基床系数公式[8]。
国外的研究工作很多。
Marchetti作为DMT理论的首创者,提出了土性(材料)指数ID、侧胀模量ED、水平应力指数KD和孔压指数UD等计算公式[11];Viggiani提出了水平向基床反力系数Kh计算公式[12];Doboku Gakkai则参考日本、欧洲和东南亚的文档数据,提出了用DMT计算土性参数的修正方程[13]。
4.6 扁铲侧胀试验
P tan( Esi y )
Pu
Pu
三、超固结粘土中边坡滑动面位置的确定 Tonali 等人(1997 年)提出了根据扁铲侧胀试验所测 KD随深度变化曲线来
确定超固结粘土中滑动面位置的方法。因为在正常固结土中,其K D值约为2, 超固结粘土的 KD>2,如果发现在超固结粘土中 KD≈2的情况,则该土层很可 能是边坡滑动面的一部分。边坡的滑动、重聚、再固结的过程如图所示:
地线接到测控箱的地线插座上,另一端接到探杆或贯入机具基座上。 检查电路是否连通。
2. 测试过程 扁铲探头贯入速率应控制在2cm/s左右,试验点的间距取20~50cm。
贯入过程中排气阀始终是打开的。当探头达到预定深度后: 1)关闭排气阀,缓慢打开微调阀,当蜂鸣器停止响的瞬间记下A
读数气压值; 2)继续缓慢加压,直到蜂鸣器响时,记下B读数气压值; 3)立即打开排气阀,并关闭微调阀以防止膜片过分膨胀损坏膜片;
贯入下一点指定深度,重复下一次试验。 加压速率应控制在一定范围,压力从0到A值应控制在15s之内测得,B 值应在A读数后的15~20s之间获得,C值在B读数后1min获得。
注:这个速率是在气电管路25m长的加压速率。
试验过程中应注意校核差值(B-A)是否出现B-A<△A+△B,如果 出现,应停止试验,检查原因,是否需要更换膜片。
3. 土的水平固结系数ch
计算土的固结系数是通过扁铲侧胀试验的消散试验。 探头贯入到试验深度后进行水平应力(主要是孔压)消散,计算
固结系数ch的过程:
绘制A-lgt曲线; 找出S形曲线的第二个转折点,并确定对应的时间tflex; 根据下式计算土的水平固结系数
ch≈7/tflex 注意:上式对应的是超固结土,对于欠固结土来说,ch的值会有 所下降。
扁铲侧胀试验及其在地基土承载力测定中应用
扁铲侧胀试验及其在地基土承载力测定中应用作者:司环来源:《中国新技术新产品》2009年第13期摘要:本文介绍了扁铲侧胀仪试验的试验方法、资料整理,并根据工作实践。
提出了一些在岩土工程中应用扁铲侧胀仪测定地基土承载力试验的方法。
关键词:扁铲侧胀仪;试验;岩土工程1 前言扁铲侧胀试验(简称DMT)自20世纪70年代由意大利学者Marchetti发明以来,由于操作简便、快速、重复特性好、人为因素影响小,目前已有40多个国家应用。
我国自1995年开始进行扁铲侧胀试验,目前扁铲侧胀试验已列入了国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)及上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》(DGJ08-37-2002)。
近年来在上海地区应用较为广泛,特别是在市政轨道交通领域,常采用扁铲侧胀试验取代旁压试验。
目前扁铲侧胀试验在划分土层、判定土类,确定静止侧压力系数、水平基床系数,计算粘性土的不排水抗剪强度,确定土的压缩模量及判别地基土的液化等方面也已得到应用,但在确定地基土承载力方面应用较少。
本文主要探讨采用扁铲侧胀试验来确定地基土承载力的方法。
2 扁铲侧胀仪的特点及应用范围2.1 扁铲侧胀仪的特点扁铲侧胀仪试验为一种碌位测试方法,具有操作简便、快速、重复性好、人为影响因素小、经济、可得到近乎连续的地层剖面;一次试验能获得多个参数;试验结果与人们熟悉的土工参数相关联等特点;同时,扁平状插板避免了土体的拱效应,相对于圆柱形探头和其他原位测试对土体挤压较小,使土体扰动小得多,因此,更具有准确性。
2.2 扁铲侧胀仪应用范围扁铲侧胀仪试验适用于素填土、软土、一般粘性土、粉土和中密的砂土,当采用加强型的膜片时,也可应用于密实的砂土.不适用在含砾土层。
扃铲侧胀仪试验可应用水平或垂直荷载作用下深基础的设计,垂直荷载作用下浅基础的设计,压实控制,扁铲指数除在说明土的特性中有独自价值外,还可立侧向载荷下桩的P-S曲线,判断土的液化等。
扁铲侧胀试验在岩土工程中的运用探析
064城市地理扁铲侧胀试验在岩土工程中的运用探析陈骏宇(浙江华展工程研究设计院有限公司,浙江宁波3150120)摘要:本文介绍了扁产侧胀试验的发展历史,分析了其在岩土工程中的运用,包括优势、适用范围、需要的设备、试验方法、数据处理方法、理论基础和思路,并以某岩土工程的勘察为例探讨了扁产侧胀试验在工程中的具体应用,包括确定软土静止侧压力系数、土体竖向压缩模量等。
关键词:扁铲侧胀试验;岩土工程勘察;优势;压缩模量作为目前常用的原为测试技术,扁产侧胀试验在岩土工程中得到了广泛应用。
在土中压入带膜片的扁铲,接着充气,待扁铲两侧膜片扩张至土中后,对压力引起的侧向变形加以测定,得到压力应变关系,推导其他的指标,如土的模量等。
通常应变较小时,土的应力变化难以观察和测量,而扁铲侧胀试验则弥补了这一缺陷,并且具有重复性好、准确性高等优势,在岩土勘察中发挥着重要作用。
1.扁铲侧胀试验的发展历史扁铲侧胀试验是工程中常用的原位试验,指用动力或静力向土中贯入扁铲形探头,若达到预定深度,则通过加压使扁铲侧面圆形钢模扩张至外侧并测定变形的试验。
试验采用的扁铲侧胀仪最早是在1980年发明的,发明者为意大利学者Machet-ti,其适用范围广泛,并且具有较多优势,所以在国外得到迅速发展,并且被列入1986年颁布的ASTM推荐方法与1997年颁布的新欧洲标准Eurocode7中。
该试验最初在上海开始应用,于1998年被陈国民等引入我国,因为种种特点而得到广泛推广,受到了岩土工程界的关注,许多工程师和学者在各地区民用建筑、轻轨交通、地铁等工程的岩土勘察中都应用了该技术。
如今扁铲侧胀试验已经被例如我国的《岩土工程勘察规范》与铁道部制定的《铁路工程地质原位测试规程》。
2.扁铲侧胀试验在岩土工程中的运用2.1扁铲侧胀试验的适用范围与优势扁铲侧胀试验的应用范围广泛,在中密砂土、粉土、一般黏性土、软土、素填土中均适用,若试验中使用的膜片为加强型,则在密实砂土中也能应用,只是在含砾土层中并不适用。
扁铲侧胀仪试验过程及其原理
扁铲侧胀仪试验过程及其原理扁铲侧胀试验(简称DMT)是意大利学者Marchettis.于七十年代发明的一种原位测试技术,可作为一种特殊的旁压试验,是用静力(有时也用锤击动力)把一扁铲探头贯入到土中某一预订深度,利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张进行试验,量测不同侧胀位移时的侧向压力,可用于土层划分与定名、不排水剪切强度、判定土的液化、静止土压力系数、压缩模量、固结系数等的原位测定。
其优点是试验操作简捷,重复性好,可靠性高且较经济。
目前已在国外被广泛用于浅基工程,桩基工程,边坡工程等。
扁铲侧胀试验最适宜在软弱、松散土中进行。
一般适用于软土、一般粘性土、粉土、黄土和松散~中密的砂土。
不适用于含碎石的土、风化岩等。
因此,扁铲侧胀试验对土体而言具有较强的实用性。
1.测试仪器扁铲侧胀仪是由1 只扁铲形插板(图1) 、1 个控制箱(图2) 、气电管路、压力源、贯入设备、探杆等组成。
扁铲形探头长230~240 mm、宽94~96 mm、厚14~16 mm ;探头前刃角12~16°,探头侧面钢膜片的直径60 mm,膜片厚约0.2mm,通过穿在杆内的一根柔性气-电管路和地面上的控制箱相连接。
探头采用静力触探设备或液压钻机压入土中。
图1.扁铲形插板图2.侧胀仪控制箱面板图2.资料整理读数A ,B , C 经过仪器的率定数值修正,可转为p 0 , p 1 , p 2 。
)B z B (05.0)A z A (05.1p m m 0∆---∆+-= B z B p m 1∆--= A z C p m 2∆+-=其中p 0 为初始侧压力; p 1 为1. 1 mm 位移时膨胀侧压力; p 2 为终止压力(回复初始状态侧压力) 。
由p 0 , p 1 , p 2可获得如下4 个DMT 指数: 土类指数 I D = ( p 1 - p 0 ) /( p 0 - u 0 )水平应力指数 K D = ( p 0 - u 0 )/ 0Vσ' 侧胀模量 E D = 34. 7 ( p 1 - p 0 )孔隙压力指数 U D = ( p 2 - u 0 ) /( p 0 - u 0 )式中 u 0 为静水压力; 0Vσ'为有效上复土压力。
扁铲侧胀试验在长春地区的应用
扁铲侧胀试验在长春地区的应用扁铲侧胀试验在长春地区的应用扁铲侧胀试验是一种常用的土工试验,用于评估土壤的抗剪强度和变形特性。
在长春地区,扁铲侧胀试验也被广泛应用于土力学研究和岩土工程设计。
一、扁铲侧胀试验的原理和方法扁铲侧胀试验是一种简单、快速的土工试验,通常用于评估强度、压缩模量和剪切模量等指标。
其原理是将一定量的土样装入试验容器中,然后在土表面施加压载并测量土壤侧面的膨胀量。
由于土壤颗粒间的内摩擦力和粘聚力作用,土样在受到压载时会产生内部剪切破坏,并沿着试验容器侧面发生一定程度的膨胀变形。
通过测量土壤侧面的膨胀量和施加压载的大小,可以推断土壤的强度特性和变形规律。
扁铲侧胀试验的方法比较简单,只需要选取一定数量的土样并按照标准操作程序进行试验。
试验容器通常为圆筒形或矩形箱式,直径和高度均有一定要求。
在试验过程中,需要施加一系列的压载,并利用膨胀计等仪器进行测量。
二、扁铲侧胀试验在岩土工程中的应用扁铲侧胀试验具有简单、快速、准确等特点,在岩土工程领域被广泛应用。
在长春地区,扁铲侧胀试验常被用于以下方面:1. 地基工程设计扁铲侧胀试验可以用于评估土壤的强度和变形特性,对于地基工程的设计和施工具有重要的意义。
通过扁铲侧胀试验可以得到土壤的因数、地基承载力和变形模量等重要参数,在地基均匀性、压缩性和沉降控制等方面提供了依据。
2. 地铁隧道工程地铁隧道工程是一个长期、复杂的工程,需要对土体的力学特性和变形规律进行深入研究。
扁铲侧胀试验可用于评估隧道周围土壤的抗剪强度、压缩模量和剪切模量等参数,为隧道炮眼的位置、支护结构和地质灾害处理等提供依据。
3. 桥梁工程扁铲侧胀试验可以用于评估桥梁基础船、岸墙和支墩的土壤抗力,对于桥梁的稳定性、承载性和变形特性等方面有着重要的意义。
通过扁铲侧胀试验可以得出土壤的抗剪强度和剪切模量等重要参数,为桥梁设计和施工提供数据支持。
三、扁铲侧胀试验的局限性和注意事项扁铲侧胀试验有一定的局限性,不适用于部分土壤类型和地质条件。
扁铲侧胀dmt参数解译及工程应用现状
扁铲侧胀dmt参数解译及工程应用现状扁铲侧胀DMT参数是用于岩石基础工程中确定基岩性质的重要参数。
在岩石工程中,快速准确地了解基岩的物理性质、力学性质以及地质结构是非常重要的。
其中,扁铲侧胀DMT参数解译及工程应用现状是比较关键的。
下面,我们将介绍扁铲侧胀DMT参数的定义及组成、解释以及工程应用现状。
扁铲侧胀DMT参数的定义及组成扁铲侧胀DMT参数又称为平板侧挤压指数或DMT扁铲侧挤压参数。
它是通过将压实钻孔测试仪(DMT)放置在所测试的岩石基础中来测量岩石物理参数的一种测试方法。
在测试过程中,DMT可提高岩土质量响应的质量,并在测试时进行检测。
由于固定针尖的长度非常稳定,因此可以提供非常高的精确度和准确性。
扁铲侧胀DMT参数是利用侧挤压仪器的测量结果计算出来的,并基于测试过程中的断面形状、钢梁长度等参数。
扁铲侧胀DMT参数的计算公式如下:IDMT = eC(σ3 – uav)其中,IDMT为扁铲侧胀DMT参数;e为地基的弹性模量;C为一个校正因子;σ3为深度等分点处的第三次主应力;uav为平均主应力。
解释扁铲侧胀DMT参数扁铲侧胀DMT参数是衡量岩石力学特性的重要参数之一,它代表的是岩石的抗剪强度。
通常情况下,较硬的岩石具有较高的扁铲侧胀DMT 参数值。
通过测量扁铲侧胀DMT参数,可以帮助工程师确定基岩的力学性质和其能够承受的负荷。
此外,扁铲侧胀DMT参数还可以用于研究岩石的变形行为、破裂机制及地下水的渗透性等问题。
因此,在岩石工程领域中,对于基岩的力学性质和变形行为的研究,扁铲侧胀DMT参数都有着重要的应用。
工程应用现状扁铲侧胀DMT参数在岩石工程中应用广泛,尤其是在基岩勘探、基岩性质研究、地下工程设计以及地下环境研究等领域。
其主要应用包括以下几个方面:1.储油罐周围区域的岩石鉴定扁铲侧胀DMT参数可以用于储油罐区域岩层的储油潜力分析。
在分析过程中,需要测量岩石中的各种参数,包括扁铲侧胀DMT参数。
扁铲侧胀试验
膜片内的气压。
当膜片到达所确定的位置时,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。一般三个压力读数A, B, C可贯入1min内完成。
(2)由于膜片的刚度,须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
。
A B
取 和 的平均值。 p1
则据压力B修正为p1 (B 膜中z心m 外 移B1.10mm)的计算式为
•(1)Marchetti(1980)根据意大利黏土的实验经验,得出
•(2)Lunne等(1990)补充资料后,提出对于新近沉积黏土:
对于老黏土: K0 0.68KD 0.54(cu/v0>0.8)
(3)Lacasse和Lunne(1998)根据挪威试验资料,提出
K0 0.35KD m (KD<4)
F
提出者
黏性土
Ei
砂土
Ei
砂土
E25
NC砂土
E25
OC砂土
E25
重超固结黏土
Ei
黏性土
Ei
10 2 1 0.85 3.5 1.4 (0.4~1.1)
Robertson等(1988) Robertson等(1988) Campanella等(1985)
Baldi等(1986) Baldi等(1986) Davidson等(1983) Lutenegger(1988)
ID
0.1 0.35
0.6
0.9
1.2
1.8
3.3
泥炭及灵敏性黏土 黏土 粉质黏土 黏质粉土 粉土 砂质粉土 粉质砂土
砂土
在1981年,Marchetti和Crapps将表1绘制成图3,用来划分土层。
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二、试验步骤
1. 准备工作
气电管路在探杆上的连接。静力触探贯入探头时管路贯穿 探杆;钻机开孔锤击贯入探头,可按一定的间隔直接用胶带 绑在钻杆上。 逐根连接探杆。 检查测控箱、气压源等设备是否完好,提前估算气压源是 否满足测试的要求,彼此用气电管路连接。 地线接到测控箱的地线插座上,另一端接到探杆或贯入机 具基座上。
二、扁铲试验的基本参数 1. 土性指数ID 2. 水平应力指数KD 3. 扁铲侧胀模量ED
4. 侧胀孔压指数UD
BJ40 孔 ID、 MDMT、 ED、 KD随深度 h 变化曲线
三、岩土参数评价 1. 土的状态和应力历史 土的分类和土的重度 从求得的压力p0和p1发现,在粘性土中p0和p1的值比 较接近,在砂土中相差比较大。Marchetti根据土性指数ID 对土体进行分类。确定土的重度见课本P113图8-2。 判别土类的ID值
的一种原位测试方法。是利用静力或锤击动力将一扁平铲 形探头压入土中,达到预定试验深度后,利用气压使扁铲 探头上的钢膜片侧向膨胀,分别测得膜片中心侧向膨胀不 同距离(分别为0.05mm和1.10mm)时的气压值,根据测 得的压力与变形之间的关系,获得地基土参数的一种现场 试验。
扁铲侧胀试验仪器
适用范围: 适用于软土、一般性粘土、粉土、黄土和松散中密的砂土,一般在软弱松散土中适宜性好,随着 土的坚硬程度或密实程度的增加,适宜性较差。
第三节 仪器设备及其工作原理
一、扁头的工作原理 绝缘体将基座与扁铲体隔离,基座与测控箱电源正极相 连,而刚膜片通过地线与测控箱的负极相连。在自然状态下, 彼此之间被绝缘体分开,电路处于断开状态,膜片受土压力 作用向内收缩与基座接触,或是受气压作用使膜向外膨胀, 钢柱在弹簧作用下与基座接触时,电路形成回路,使测控箱 上的蜂鸣器响起。 蜂鸣声停止(读数A)
OCRDMT=(0.5KD)1.56
对于未胶结、颗粒级配良好的饱和土,当ID<1.2时上式 成立,对于具有胶结的构造土来说,关系式不成立。 砂土的OCR比较复杂,只能靠近似的方法进行估计。 可用MDMT/qc近似估计OCR,正常固结土中比值介于5~10, 在超固结土中比值的范围是12~24。
静止侧压力系数K0 侧胀水平应力指数与土的静止侧压力系数有很好的相关性, 对于粘性土,Marchetti提出的K0统计式为: K0=(KD /1.5 )0.47 -0.6 我国铁路原位测试规程建议的估算静止侧压力系数的经验 关系式为: K0=0.30KD 0.54 对于砂土的K0-KD的关系取决于砂土的内摩擦角或相对 密度。Baldi通过对Marchetti的K0-qc-KD关系图修正得出: K0=0.376+0.095KD-0.0017qc/σ ′v0 一般对于比较老的砂层取-0.005,对新堆积的砂层则取0.002。
蜂鸣声再响起(读数B)
减压,蜂鸣声再次响起(读C读数)
二、测控箱 1.组成
2.压力计 平行连接两个量程不同的压力计,一个小量程的 (1MPa),一个大量程的(6MPa),小量程压力计达 到慢量程时自动退出工作,能够较好的适应于不同的从 软弱到坚硬的土层。
3.气流控制阀
总阀:关闭或开启气源与探头控制系统的连接; 微调阀:控制在试验中气体流量,也可以关闭气源 与探头控制系统的连接; 肘接排气阀:迅速排除系统内的压力; 慢速排气阀:缓慢释放气流以获取C读数。
由DMT试验和高精度的土工试验得出的M比较
杨氏模量E 杨氏模量E可以根据弹性理论由MDMT推算出来:
( 1 )( 1 2 ) E M DMT 1 μ =0.25~0.30,此时,E≈0.8 MDMT。 我国铁路原位测试规程建议,对于△p≤100kPa的饱和粘性 土可按下式计算: E=3.5ED
评价土的类型
扁铲侧胀试验成 果可用于
确定粘性土的塑性状态 计算土的静止侧压力系数和侧向基 床系数
第二节 试验的基本原理
一、原理描述
使用静力均匀将扁铲探头压入 土中,通过气电管路给地表测控箱 传输气压和电信号,气压通过气源 提供。
扁铲探头压入某一深 度,通过测控箱操作使膜 片充气膨胀,充气膨胀过 程读数: A读数,膜片鼓胀距离基 座0.05mm时的气压值;
2. 土的强度参数 不排水抗剪强度 Marchetti提出的计算cu的表达式: cu =0.22 σ ′v0 (0.5KD )1.25 利用上述公式计算 的不排水抗剪强度与十 字板剪切试验测出的值 进行对比,上述公式计 算出的值稍微偏小,并 且有局限性,但是还是 比较精确可靠的。
砂土的内摩擦角 根据课本P116图8-16的关系曲线可以确定φ 值。还可 以建立以下近似关系式: φ safe,DMT =28°+14.6°×lgKD-2.1°×lg2KD 3. 土的变形参数 扁铲侧胀模量M 扁铲侧胀模量M是一维竖向排水条件下的变形对 σ ′v0 的切线模量,记为MDMT MDMT=RMED RM是ID和KD的函数,估计表达式见表8-5。
第八章 扁铲侧胀试验
第一节 概述 第二节 试验的基本原理 第三节 仪器设备及其工作原理
第四节 试验方法与技术要求
第五节 试验数据整理 第六节 试验成果的工程应用
第一节 概述 扁铲侧胀试验(Flat Dilatometer Test,简称 DMT)是20世纪70年代末意大利人Silvano Marchetti提出
第五节 试验数据整理
一、实测数据修正 试验所得到A、B、C值,仅为对应位置时扁铲内部的气 压,须将其换算成实际位置的土压力。定义p0为扁铲感应盘 面处即“零位置”处的接触土压力,p1为膜片位移为 1.10mm时即B位置处的土压力,p2为膜片回复至A位置时的 终止土压力,则:
ZM——压力表在大气压下的零读数。
土的侧向基床系数Kh 陈国民根据扁铲侧胀试验的结果按下式估算地基土的侧向 基床系数Kh: Kh=△p/△s 由于扁铲侧胀试验是小应变试验,最大位移量仅为 1.10mm,土体的变形处于弹性阶段,估算的侧向基床系数偏 大,与实际受力状态不同。根据室内压缩试验和载荷试验的应 力应变形态,采用双曲线拟合扁铲侧胀试验的变形曲线形态, 推导出实际工程中大应变条件下的侧向基床系数: 初始切线基床系数:Kh0=955 △p 变形曲线上任一点的割线基床系数: Khs=αtKh0(1-RsRf) Αt:加荷速率有关的修正系数;Rs:应力比,该点的应力 与极限应力之比;Rf:破坏比,极限应力与破坏应力之比。
△B是通过对扁铲探头充气,使膜片从自由位置到B点时所 需的气压力。
1. 标定过程 △A:关闭排气阀,用率定气压计对扁铲探头抽气,膜片 在大气压力作用下从自然位置移向基座,待蜂鸣声响起(此 时膜片离基座小于0.05mm)停止抽气;缓慢加压直到蜂鸣声 停止时(膜片离基座为0.05±0.02mm)记下测控箱的读数, 即为△A。 △B :读取△A读数后继续对扁铲探头施加压力,直到蜂 鸣器再次响起(膜片离基座为1.10±0.03mm)时的气压值即 为△B 。 注:标定过程,抽气和加压均应缓慢进行。
试验过程中应注意校核差值(B-A)是否出现 B-A<△A+△B,如果出现,应停止试验,检查原 因,是否需要更换膜片。 试验结束后应对扁铲探头进行标定,获得试验后 的△A和△B 。注: △A和△B应在允许范围之 内,且试验前后△A和△B相差不应超过25kPa,
否则实验数据不能使用。
三、消散试验 在排水不畅的粘性土层中,由扁铲贯入引起的超孔压随着 时间逐步消散,消散需要的时间远比一个试验点的时间(2min) 要大。因此在不同时间间隔连续测定某一个读数可以反映出超 孔压的消散情况。目前主要有三种消散试验:DMT-A、DMTA2 和DMT-C。 DMT-A消散试验 1)将扁铲贯入到试验深度,缓慢加压并启动秒表,蜂鸣器 响时读取A读数并记录下所需的时间t,立即释放压力回零; 2)分别在时间间隔1、2、4、8、15、30、90min测读一次 A读数,以后每90min测读一次,现场绘制A-lgt曲线,直到S型 曲线出现第二个拐点后终止试验。
B读数,膜片鼓胀距离基 座1.10mm时的气压值; C读数,释放气压,膜片 回缩到距离基座0.05mm 时的气压值。
二、原理
扁铲测胀试验中膜片变形量较小,将其视为弹性 变形过程。 膜片向外鼓胀假设为在无限弹性介质内部,在膜 片上施加均布荷载△p,如果弹性介质的弹性模量为E, 泊松比为u,膜片上任一点的位移量S为:
四、贯入设备
一般采用静力触探机具,贯入速率应控制在20cm/min 较坚硬粘性土或较密实的砂土层可采用标贯机具。
第四节 试验方法与技术要求
一、膜片的标定
膜片的标定是为了克服膜片本身的刚度对试验结果的影 响,通过标定可以得到膜片的标定值△A和△B,可用于对A、 B、C读数进行修正; △A是采用率定气压计通过对扁铲探头抽真空,使膜片从 自由位置回缩到距离基座0.05mm时所需的压力;
检查电路是否连通。
2. 测试过程 扁铲探头贯入速率应控制在2cm/s左右,试验点的间距取 20~50cm。贯入过程中排气阀始终是打开的。当探头达到预定 深度后: 1)关闭排气阀,缓慢打开微调阀,当蜂鸣器停止响的瞬间 记下A读数气压值; 2)继续缓慢加压,直到蜂鸣器响时,记下B读数气压值; 3)立即打开排气阀,并关闭微调阀以防止膜片过分膨胀损 坏膜片;贯入下一点指定深度,重复下一次试验。 加压速率应控制在一定范围,压力从0到A值应控制在15s之 内测得,B值应在A读数后的15~20s之间获得,C值在B读数后 1min获得。注:这个速率是在气电管路25m长的加压速率。
4.电路 指示扁铲探头的开-闭状态,提供可视的检流计信号 和声音信号。 5.气电管路
由厚壁、小直径、耐高压的尼龙管制成,内贯穿铜 质导线,两端连接专用接头用于输送气压和传递电信号, 每根长约25m。