3第三章工程地质试验

工程地质勘察
4 工程地质野外试验
4 工程地质野外试验
基本要求： 1. 掌握工程地质野外试验的主要特点及其研究意义 2. 掌握土体载荷试验、静力触探、动力触探、标准贯入试
验、十字板剪切试验的原理、方法、资料整理与应用以 及它们的适用条件 3. 掌握岩体变形试验、强度试验、应力测试等试验的原理、 方法、资料整理及应用 4. 熟悉压水试验的原理、适用要求、技术要求、试验资料 的整理与应用 5. 熟悉灌浆试验的目的、技术要求、灌浆效果检查
2、对于某些因无法采取原状样品进行室内实验的岩土体 的测试。如：裂隙化岩石、液态粘性土（低液限粘土、淤 泥）、砂砾。－－－－原有性状
3、完成或实现室内无法测定的实验内容。如：地下洞室 围岩应力、岩体裂隙的连通性、透水性、含水层的渗透性等。
4、为施工（基坑开挖、地基处理）提供可靠的数据。
（二）工程地质野外试验类型 1）岩土体力学性质的野外测定
②沉降相对稳定标准。连续四次观测的沉降量，每小时累计不大 于0.1mm时，方可施加下一级荷载。
(4)试验的终止
当测试出现下列情况之一时，即认为地基土已达极限状态， 可终止试验：
①在某级荷载下，24h沉降速率不能达到相对稳定标准；
② 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；
（三）试验原理
载荷试验的基本原理是通过施力装置对放置在地基表面 上的方形（或圆形）承压板逐级施加荷载，观测各级荷载下 沉降量随时间的变化，直至逐级达到稳定为止，从而得到压 力p（kPa）与相应的土体沉降s（mm）的关系曲线（p-s曲线）
按其所反映土体的应力状态，一般可划分为如下3个阶段。
（四）试验设备
②对软粘土或饱和的松散砂，在承压板周围应预留20～30cm厚的 原土作为保护层。
③在试坑底板标高低于地下水位时，应先将水位降至坑底标高以 下，并在坑底铺设2cm厚的砂垫层，再放下承压板等，待水位恢复 后进行试验。
(3)分级加载：
测试的第一级荷载，应将设备的重量计入，且宜接近所卸除土 的自重(相应的沉降量不计)。
载荷试验成果图
1) 确定地基土承载力基本值f0
a.当p~S上有明显的比例界限(p0)时，取该比例界限所对应的荷
适用于各种土体，尤其是对软土或不均匀地基。
(七)
(1)载荷试验一般在方形试坑中进行。试坑底的宽度应不小于 承压板宽度(或直径)的3倍，承压板底面应放置在基础底面标高处。
(2)为了保持测试时地基土的天然湿度与原状结构，应做到以下几 点：
①测试之前，应在坑底预留20～30cm厚的原土层，待测试将开始 时再挖去，并立即放入载荷板。
载荷试验的设备由承压板、加荷装置及沉降 观测装置等部件组合而成。目前，组合型式多样， 成套的定型设备已应用多年。
平板静力载荷试验 螺旋板载荷试验
（五）试点的布置
一般布置在设计建筑物荷重较大以及建筑结构对地基变形
要求较高的部位，或土体中具有不均匀和软弱土层的典型地段上 开挖的方形试坑内。
（六）适用条件
2）专门测试法。它主要包括载荷试验、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。其精度超过室内 试验的成果
4.2 土体力学性质试验
4.2.1载荷试验
研究地基土体在天然状态下的压缩变形特征，测定地基 土体的变形模量(E0)，确定地基的容许承载力[f]，预测沉降。
③ 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；
④ 总沉降量与承压板直径（或宽度）之比s/b≥0.06 。
⑤在某一荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定标准。
⑥如达不到极限荷载，则最大压力应达到预期设计压力的两 倍或超过第一拐点至少三级荷载。
(八) 成果整理及其应用
可以利用压力－沉降量关系曲线、成果——压力－沉降量关 系曲线来确定地基承载力、地基土变形模量，也是评价土的应力 －应变关系的重要依据。
（一）特点
载荷试验的主要优点是对地基土不产生扰动，确定的地基 承载力最可靠、最有代表性，可直接用于工程设计。其成果用 于预估建筑物的沉降量效果也很好。也是比较其他原位试验成 果的基础。
（二）载荷试验的分类 载荷试验按试验深度分为浅层和深层； 按承压板形状有平板与螺旋板之分； 按用途可分为一般载荷试验（平板、螺旋板） 桩载荷试验 按载荷性质又可分为静力和动力载荷试验。
以后每级荷载增量，一般取预估测试土层极限压力的1/8～1/10。 当不宜预估其极限压力时，对较松软的土，每级荷载增量可采 用10～25kPa； 对较坚硬的土，采用50kPa；对硬土及软质岩石，采用 100kPa。
(4)沉降的观测
①沉降观测时间间隔。加荷开始后，第一个30min内，每10min观 测沉降一次；第二个30min内，每15min观测一次；以后每30min 进行一次。
➢4.1概述
野外试验亦称现场试验、就地试验、原位测试。 野外试验是在建筑场地内进行，尺寸大，没有脱离环境条
件；所采用的载荷大小与工程接近，模拟现场试验，参数可靠。
（一）野外试验的主要特点
1、在岩土体处于天然状态下，利用原地切割的较大尺寸 的试件进行各种测试取得可靠的岩土体物理、力学、水理性 质指标。－－－－－环境（可靠性）
a.土体力学性质试验: 载荷试验、旁压试验、静、动触探试验、 十字板剪切试验
b.岩体力学性质试验: 岩体变形静力法试验、声波测试（动力 法）试验、岩体抗剪试验、点荷载强度试验、回弹锤测试、便 携式弱面剪切试验
2）岩体应力测定: 测定岩体天然应力状态下及工程开挖过程中 应力的变化。如应力解除法、应力恢复法、水力压裂法。
3）水文地质试验:钻孔压水试验（裂隙岩体）、抽水试验（中、 强富水性含 水层）、注水试验（干、松散透水层）、岩溶裂隙 连通试验等
4）改善土、石性能的试验: 为地基改良和加固处理提供依据。 如：灌浆试验、桩基试验等
பைடு நூலகம்
（三）土体原位测试技术的分类
土体原位测试方法很多，可以归纳为下列两类：
2）土层剖面测试法。它主要包括静力触探、动力触探、扁铲松 胀仪试验及波速法等。土层剖面测试法具有可连续进行、快速经 济的优点。