扁铲侧胀试验PPT课件
扁铲侧胀试验
目录
• 1. 概述 • 2. 基本原理 • 3. 试验的仪器和设备 • 4. 试验方法与技术要求 • 5. 成果整理及应用 • 6. 工程实例 • 7. 下节课：第10章 现场剪切试验
1. 概述
• 扁铲侧胀试验(The Flate Dilatometer Test,简称DMT)最早 是1980年由意大利人Silvano Marchetti发明的一种原位测 试的方法，在我国，越来越多的单位开始使用扁铲侧胀试 验进行岩土工程勘察。
2. 基本原理
• 试验由贯人扁铲测头开始，在贯人至某一深度后 暂停，通过测控箱操作使膜片充气膨胀.在充气鼓 胀过程中，得到如下两个读数:
• (1) 数，膜片距离基座0.05mm时的气压值;
• (2) B读数，膜片距离基座1.10mm时的气压值。
• 另外，在到达B点之后，通过测控箱上的气压 调控器释放气压，使膜片缓慢回缩到距离基座 0.05mm。时，可读取C读数。
• 扁铲侧胀试验适用于一般粘性土、粉土、中密以下砂土、 黄土等，不适用于含碎石的土等。
• 扁铲测头其实是一个不锈钢钢板，在钢板 的一侧安装了一片平坦的圆形钢膜，扁铲 测头通过一条气电管路连接着在地表的侧 控箱，气电管路穿过贯人设备的探杆到达 测头，连续地传输气压和电信号。测控箱 通过气压管和一个气源相连接，以提供气 压使膜片膨胀，测控箱由一个压力调控器， 压力计，信号发生器和排气阀组成。可以 使用常用的贯人设备把扁铲测头压人土内， 一般可以使用静力触探设备贯入。
• 贯人设备是将扁铲测头贯人预定土层的机具.通常 采用的有静力触探机具、标准贯入试验锤击机具 和液压钻机机具等。在一般土层中。通常采用静. 力触探机具，而在较坚硬的粘性土或较密实的砂 土层，可以采用标贯机具来替代。锤击法会影响 试验精度，CPT设备较为理想，应优先选用。试 验中的贯人阻力是很有用的数值，可用以确定如 砂土摩擦角等土工参数，
岩土工程测试第八章扁铲侧胀试验
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）
扁铲侧胀试验
•
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
•
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
•
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
扁铲侧胀试验相关内容论述
扁铲侧胀试验相关内容论述摘要：本研究借助对扁铲侧胀试验分析，对扁铲侧胀试验进行介绍，探讨了扁铲侧胀试验的相关内容。
关键词：扁铲侧胀；基坑勘察1.扁铲侧胀试验（DMT）的定义、机理、特点和方法扁铲侧胀试验（Flat Dilatometer Test，简称DMT）又可称为扁胀试验或平板旁压试验，是由意大利Slivano Marchetti教授在20世纪70年代末提出的一种先进原位测试方法。
该方法是利用静力或锤击动力将一扁平铲形探头贯入土中，达到预定的试验深度后，利用气压使扁铲探头上的圆形钢膜片侧向膨胀，通过测得的压力值和位移之间的关系，来获得土层物理力学参数的一种现场试验。
扁铲侧胀试验对地基土的扰动性较小，因为它是在现场直接对土体进行试验，相比用取土器取样进行试验，降低了对土的扰动，试验数据也更加稳定，试验结果也更能反映土体实际的应力状态；扁铲形探头在贯入土体的过程中，引起的地基土的变形相对于其他形状探头引起的变形要小，这样也减少了对土体的扰动。
扁铲侧胀试验适用的土类也比较多，比如普通黏性土、软土、粉土、黄土以及松散或稍密的砂土。
扁铲侧胀试验还具有操作简单、试验迅速、准确性高、经济性好、可连续性强以及可重复性好等优点。
这也是DMT技术在国外得到广泛应用和在国内有着良好发展前景的原因[1]。
扁铲侧胀试验前后应进行探头率定。
然后得到钢膜的标定值△A和△B，△A的范围应为5～25kPa之间，△B的范围应为10～110kPa之间。
试验时，利用静力（或锤击动力）将扁铲探头匀速贯入土中，探头的贯入速度应控制在2cm/s左右。
当探头到达预定试验深度后，通过测控箱加压使钢膜膨胀，然后读取压力计数值，在充气膨胀过程中得到两个读数即读数A（钢膜中心向外膨胀0.05mm时的气压值）和读数B（钢膜中心膨胀1.10mm时的气压值）；再通过测控箱上的气压调控器释放气压，在释放气压过程中得到读数C即钢膜中心回缩1.10mm（钢膜中心位移为0.05mm）时的气压值，试验过程中，要使读数A和读数B始终满足；否则，应停止试验，找出原因。
岩土工程测试第七章扁铲侧胀试验课件
岩土工程测试第七章扁铲侧胀试验
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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
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。
第七章 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
岩土工程测试第七章扁铲侧胀试验
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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
蜂鸣声停止（读数A）
蜂鸣声再响起（读数B）
减压，蜂鸣声再次响起（读C读数）
岩土工程测试第七章扁铲侧胀试验
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二、测控箱 1.组成
岩土工程测试第七章扁铲侧胀试验
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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。
压P作用下产生鼓胀，当蜂鸣
P
器停止响的瞬间，膜片距离 基座0.05mm，此时读取A读
数。
岩土工程测试第七章扁铲侧胀试验
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测控装置
高压气瓶
扁铲探头
增大气压P，膜片继续鼓胀
第9章-扁铲侧胀试验
• (2)分别在时间间隔为0.5、1、2、4、8、15、 30min时重复上述步骤。
• (3)绘制压力值A-lgt曲线，曲线的形状通常为 "S"型，当曲线的第二个拐点出现后，可停止试验。
• 如在试验中需要获得C读数，应在步骤(3)中打开微排阀 而非打开排气阀，使其缓慢降压直至蜂鸣器停后再次响起 (膜片离基座为0.05mm)时，此时记下的读数为C值。
三、测试过程
• 2.加压的速率对试验的结果有一定影响，因而应 将加压速率控制在一定范围内。A值应控制在1520s之间测得，而B值应在A值之后的15 -20s之间 获得,C值在B值后约1 min获得。这个速率是在气 电管路为25m长的加压速率，对大于25m的气电 管路，可适当
气压源
• 扁铲侧胀试验用高压钢瓶的高压气作为气 压源，气体必须是干燥的空气或氮气。一 只充气15MPa的10L气瓶，在中密度土中做 25 m长管路的试验，一般可进行约1000个 测点，约200m。耗气量随土质密度和管路 增长而增加，因此，在试验前，应先检查 气量是否充足，以免在试验中途更换气源。
贯入设备
系M和数砂K0土、内超摩固擦结角比等OC。R当、进不行排扁水铲抗消剪散强试度验cu时侧，限还压可缩以模对量 土的水平固结系数ch、水平渗透系数kh进行估计。
3. 试验的仪器和设备
• 扁铲测头 • 测控箱 • 气压源 • 贯入设备
扁铲测头
• 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
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
第8、9章应力铲试验
四、数据整理与工程应用
1、
2、
3、应力铲应力衰减试验测得的稳定值是土的水平有效应力
与静止水压力之和，另外考虑到由于贯入产生的超孔隙水 压力是否完全消散以及应力铲板厚的影响, 还应对该值进 行修正，静止侧压力系数k0计算公式为
4、
第九章 扁板侧胀试验
一、仪器设备
DMT 标准扁铲式侧胀仪
二、测试原理与步骤
• 其工作原理就是测定膜片在不同状态时的压力值根 据压力值计算出相关的岩土参数。
• 扁铲侧胀仪试验步骤： 1、连接好探头、录测仪器、贯人装置和压力源等设
备； 2、在空气中对探头中的膜片进行多次标定，记录膜
片在位移0.05mm和1.1mm时的压力值△A和△B；
第八章 应力铲试验
一、概述
• 应力铲试验属扁板试验中的 一种，是工程地质原位测试 方法之一，应力铲主要是在 现场测取垂直于铲面的土层 水平向总应力，当量出试验 点的地下水位后便可以测定 土的静止侧压力系数。
• 应力铲试验主要用来测定土 的静止压力系数, 静止侧压 力系数为水平向有效应力与 垂直向有效应力之比。
三、测试步骤
• 1、将应力铲探头、量测设备和贯入设备等连接好 • 2、利用静力触探贯入设备将应力铲压入到地下指定深度 • 3、当压至预定深度时, 立刻记录停止压入时的水平总应
力 • 4、在预定位置还要量测水平总应力随时间衰减的过程值，
直到稳定为止。 • 记录应力铲应力衰减的过程值时, 在衰减初期, 记录时间
二、仪器设备
• 由两块厚1mm的不锈钢板焊接 成高215mm、宽98mm、厚 5~8mm的扁铲, 铲内充满脱气的 硅油，与铲上方接头内的传感 器相连通，可以测量应力铲正 面所受的压力。
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。
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完善试验标准
随着岩土工程领域的发展，应不断完善和更新扁 铲侧胀试验的标准和规范，以适应新的工程需求 和技术进步。
未来研究方向
新技术的应用
01
研究和发展新的测试技术和设备，以提高扁铲侧胀试验的准确
性和效率。
跨学科合作
02
加强与其他相关学科的合作，如物理学、化学等，以促进扁铲
侧胀试验在更广泛领域的应用和发展。
试样制备过程中应保持清洁， 避免污染和损伤。
试样制备完成后，应对其进行 质量检查和记录，以确保其符 合试验要求。
其他辅助工具
其他辅助工具包括切土刀、刮刀、砂纸、称量天平等。
切土刀用于切取土样，刮刀用于刮平土样表面，砂纸用于打磨土样表面，称量天平 用于称量土样质量。
使用这些辅助工具时应保持其清洁和准确性，以确保试验结果的准确性和可靠性。
安装与调试
安装设备
按照试验要求，安装扁铲 侧胀仪和其他相关设备， 确保设备稳定、安全。
调试仪器
对扁铲侧胀仪进行调试， 确保其精度和可靠性，以 满足试验要求。
检查安全设施
确保试验场地和设备符合 安全规范，采取必要的安 全措施，防止意外事故发 生。
试验操作流程
准备工具和材料
根据试验需要，准备相应的工具和材料，如 扁铲、压力表、记录表等。
的侧向膨胀应力和应变。
扁铲侧胀仪通常由扁铲、压力 传感器、位移传感器和数据采
集系统组成。
扁铲的形状和尺寸应符合标准 要求，以确保试验结果的准确
性和可比性。
扁铲侧胀仪应定期进行校准和 维护，以确保其性能稳定和准
确性。
试样制备
试样制备是进行扁铲侧胀试验 的重要步骤之一，试样的质量 和尺寸应符合标准要求。
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。
岩土工程测试第七章扁铲侧胀试验
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
2. △A和△B 的合理范围 △A：在5~25kPa之间，理想的值为15kPa。 △B ：在10~110kPa之间，理想的值为40kPa。 3. 膜片的老化处理
利用标定气压计对新膜片缓慢加压至蜂鸣器响（B位置， 膨胀1.10±0.03mm）时，记录下△B值，连续数次，若△B允 许范围之内，不必进行老化处理，若不在此范围，加压至 300kPa，蜂鸣器响后，排气降压至零。用300kPa的气压循环 老化几次， △B值达到允许范围，则停止老化。
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。
由DMT试验和高精度的土工试验得出的M比较
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。
扁铲侧胀仪试验及其应用_陈国民
DMT 十字板 DMT
6. 73 3. 82 3. 53 8. 01 0. 54 0. 50 0. 55
3
灰色淤泥质 粉质粘土
0. 55
18 8
2 76
88 0. 59 3. 80 3. 05 2. 93 4. 60 0. 50 0. 64 0. 70 32. 7 33. 8
4
灰色淤泥质 粘土
0. 50
计算, 比用土工试验获得的 K 0
值更接
近上海软土的经验值( K 0 值在 0. 6~ 0. 7 范围) 。根据
Lunne 经验, 上述公式适用 K D < 4, 由于上海的表层褐
黄色硬壳层的水平应力指数 K D 的平均值一般都大于
4, 因பைடு நூலகம்此, 上 述 公 式 对 表 层 褐 黄 土 需 作 修 正, 采 用
M ( 压缩模量) E i( 初始切线模量) E25 ( 极限强度 25% 的等效杨氏割线模量) SPRcv0 ( 动剪应力比) K h ( 基床反力模量) CBR( 加州承 载比) Gmax ( 小应变剪切模量) ch ( 水平固结系数)
3 成果资料的整理和应用
读数 A , B , C 经过仪器的率定数 值修正, 可转为
表 3 用土类指数 ID 划分土类 Table 3 Soil classification based on I D
ID
土类
ID
土类
0. 10~ 0. 35
粘土
0. 90~ 1. 20
粉土
0. 35~ 0. 60 粉质粘土 1. 20~ 1. 80 砂质粉土
0. 60~ 0. 90 粘质粉土 1. 80~ 3. 30
选择上海地区典型的场地进行多个试验, 一类场 地是浅层粘性土场地, 另一类场地是浅层砂性土场地。
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K0
0.35
K
m D
(KD＜4）
式中，m为系数，对高塑性黏土，m=0.44; 对低塑性黏土，m=0.64。
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.
10
3、应力历史
（1）March可用KD 评定土的超固结比(OCR):
OCR
0.5K
1.56 D
（2）Lunne(1988)提出：
和P2，并绘制P0，P1，P2与深度的变化曲线。
• 2、绘制ED，ID，KD和UD与深度的变化曲线。
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7
五、扁胀实验的应用
1、划分土类 1980年，Marchetti就提出依据扁胀指数 I D 来划分土类，如表1.
表1 据扁胀指数 I D 划分土类
ID
0.1 0.35
0.6
0.9
.
5
把压力C修正为 p2（膜中心外移后又收缩到初始位移0.05mm的
位置）的计算式为
p2 C zm A
（3）当静压扁胀探头入土的推力超过5t（或用标准贯入得锤击 方式，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。
（4）试验点在垂直方向的间距可为0.15~0.30m,一般采用 20cm。
则据压力B修正为 p1（膜中心外移1.10mm）的计算式为
p1 B zm B
式把中压，z力m 为A修压正力为表p的0（零膜读中数心（无大外气移压时下，）即。外移0.00mm）的
计算式为
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p0 1.05( A zm A) 0.05(B zm B)
工程问题作出评价。
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3
三、扁胀实验设备
• 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。
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
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.
8
在1981年，Marchetti和Crapps将表1绘制成图3，用来划分土层。
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9
2、静止侧压力系数K0
• 扁胀探头压入土中，对周围土体产生挤压，故并不能由扁胀实验直接测
π
E
式中，R为膜的半径（ R 30mm）。
如把 E (1 2 )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 KD :
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。 取A和B的平均值。
定原位初始侧向应力。但通过经验可建立静止侧压力系数K0与水平应力指数 KD的关系式。
• （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
0.68
K
0.54 D
（cu/v0＞0.8）
（3）Lacasse和Lunne（1998）根据挪威试验资料，提出
•
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图1.扁铲形插板
图2.侧胀仪控制箱面板图
.
4
四、扁胀实验技术要求
（1）实验时，测定三个钢膜位置的压力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1.10 0.03时作用在膜片内侧的气压。
（5）实验全部结束，应重新检验A 和B 值。 （6）若要估算原位的水平固结系数 Ch，可进行扁胀消散实验， 从卸除推力开始，记录压力C随时间t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。
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6
五、扁胀实验的资料整理
• 1、根据A，B，C压力及△A，△B计算P0，P1
2016
主讲人：第六组
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一、扁铲侧胀试验概述
• 扁铲侧胀试验（简称扁胀实验）是用静力（有
时也用锤击动力）把一扁铲形探头贯入土中，达实 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，它可作为一种特殊的旁压试验。它的 优点在于简单、快速、重复性好和便宜。故在国外 近年发展很快。
• 扁胀实验适用于一般粘性土、粉土、中密以下
砂土、黄土等，不适用于含碎石的土、风化岩等。
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2
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
s 4 Rp (1 2 )
对新进沉积黏土（cu/'v0≤0.8）：
OCR
0.3K
1.17 D
对老黏土：
OCR
2.7
K
1.17 D
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11
4、不排水抗剪强度cu
（1）Marchetti(1980)提出：
cu / 'v0 0.22(0.5K D )1.25
KD ( p0 u0 ) / 'vo
而膜中心外移1.10mm所需的压力( p1 p0 )与土的类型有关，定义扁胀（或土类）指数 I D为 可 数 可U把以D压根为力据pE2当D，做K初D，始的ID，孔U压D加确U上定D由土I于的Dpp膜02一扩(系puu张001列所p岩0产)土/生(技p的0术超参u孔0数) 压，之并和为，路故基可、定浅义基为、扁深胀基孔等压岩指土