工程地质原位测试复习资料

工程地质原位测试复习资料绪论1、原位测试: 是在土原来所处位置基本保持土的天然结构，天然含水量及天然应力状态测定土的性能方法。

2、原位测试的优点（1）可在拟建工程场地进行测试,不用取样。

（2）原位测试涉及的土体积比室内试验样品要大得多，因而更能反映土的宏观结构对土的性质影响。

（3）很多土原位测试技术方法可连续进行，可得到完整土层剖面及物理力学性质指标。

（4）土的原位测试，一般具有快速经济优点。

3、原位测试的作用（1）是地质及岩土工程学科的重要组成部分，是地质工程理论得以用于解决实际问题的重要技术手段。

（2）是岩土工程勘察的重要组成部分，是获取岩土设计参数的重要手段，而且是岩土工程质量检验的主要手段。

4、原位测试的目的（1）获取有代表性的能够反映岩土体现场实际状态下岩土参数，认识岩土体的空间分布特征和物理力学特征。

（2）为岩土工程设计和治理提供工程设计参数。

第一章静力载荷试验1、浅层平板载荷试验：是在现场用一定面积的刚性承压板逐级加荷载，测定天然埋藏条件下浅层地基沉降随荷载而变化的现场试验，用以评价承压板下应力主要影响范围内岩土的承载力和变形特性。

2、浅层平板载荷试验适用范围：适用地表浅层地基土、包括各类填土和含碎石土。

3、平板载荷试验三个阶段①直线变形阶段：压密阶段,压力小于比例界限P0，P~S为直线关系。

②剪切变形阶段：当压力P0＜Pi＜Pu（极限），P~S呈曲线关系，除土体压密外，还有局部剪切破坏。

③破坏阶段：压力Pi＞Pu，即使压力增加极小沉降急剧增加。

4、试验终止条件（1）载荷试验一般加荷到设计承载力2倍即可终止试验；（2）从积累经验出发，加荷到破坏荷载为好；（3）出现下列现象可认为已达到极限条件：1)压板周围土面出现明显裂缝并隆起；2)24小时沉降速度无减小趋势或加荷后沉降急剧增加；3)总沉降已达承压板直径或宽度1/12；4)本级荷载的沉降量急剧增加， P~S曲线出现陡降段；5、深层平板载荷试验：承压板采用直径0.8m的刚性承压板，紧靠承压板周围外侧的土层高度不应小于80cm。

6、深层平板载荷试验终止试验条件（1）沉降量急剧增加，P~S曲线出现可判定极限承载力的陡降段，且总沉降量超过0.04b（b为承压板直径）；（2）在某级荷载下24h沉降速率不能达到稳定标准；（3）本级荷载下的沉降量大于前一级荷载下沉降量的5倍；（4）当承压板下持力层坚硬，沉降量较小时，最大加载量已达到或超过地基土承载力设计值2 倍。

7、确定地基土的承载力的方法强度控制法、相对沉降控制、法极限荷载法。

第二章动力触探试验1、动力触探（DPT）：利用一定落锤的能量，将一定尺寸，一定形状的探头打入土中，根据打入的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积贯入阻力）来判断土层性质的一种原位测试方法。

将探头换为标准贯入器，则称为标准贯入试验。

2、国内常用动力触探设备规格3、侧壁摩擦影响的校正对于砂土和松散-中密的圆砾、卵石石，触探深度在1~15 m的范围内，一般可以不考虑侧壁摩擦的影响。

如缺乏经验,应采取措施消除侧壁摩擦的影响(如用泥浆) ,或用泥浆与不用泥浆进行对比试验来认识侧壁摩擦的影响。

4、重型动力触探影响因素的校正（1） 侧壁摩擦影响；（2） 触探杆长度效正；（3） 地下水影响效正；5、标准贯入试验简称（SPT ）：是一种在现场用63.5kg 的穿心锤，以76cm 的落距自由下落，将一定规格对开式贯入器打入土中，记录打入30cm 的锤击数，并以此评价土的工程性质的原位试验。

6、贯入击数影响因素及效正（1） 触探杆长度影响:当用标贯击数查表确定承载力及指标应对锤击数进行触探杆长度效正。

（2） 地下水影响：对于有效粒d10在0.1~0.05mm 范围内饱和粉细砂，其密度大于某一临界密度时，贯入阻力将会偏大（透水性小,标贯产生孔隙水压力使N 偏大）相应于此临界密度锤击数为15击，当贯入击数＞15击时，可用下式修正N =15+1(λ∗N ′−15) N ′为未经校正击数，λ为杆长修正系数。

（3） 土的自重压力影响：依据室内试验，砂土自重压力对标贯试验有很大影响，表现在同样标贯击数不同深度砂土，相对密度可能不同，主要是砂土自重应力影响N 击数在评价砂土液化时建议采用下式修正：：修正系数压力（：实测处砂土有效上覆的标准贯入试验锤击数力等于：效正为相当于自重压N v f N f C kpa ft t kpa N N C N ))/1(982σ'⋅=7、重型动力触探适用范围及应用适用于中砂土-碎石土，贯入深度在1~20m应用：①划分土层和确定滑动面位置；②根据校正后击数查表确定承载力；③确定砂土孔隙比及密度。

8、判别砂土液化《建筑抗震设计规范》（GB5011-2001）中规定对饱和土液化判别用标准贯入试验方法：1、首先根据地层条件进行初步判别：饱和土液化判别6度时，一般情况下可不考虑，但对液化沉降敏感的乙类建筑物可按7度考虑，7~9度时乙类建筑物可按原烈度考虑。

2、饱和砂土或粉土为第四纪晚更新世Q2 及其以前的可判别为不液化，当粉土的粘粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率（7度、8度、9度）分别不小于10、13和16时可判别为不液化。

3、采用天然地基的建筑，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响。

du＞ d0+db-2dw＞ d0+db-3du+dw＞1.5d0+2db-4.5式中： du：液化土特征深度（m，查表）；d0：当上覆非液化土层厚度（m，计算时应将淤泥及淤泥质土排除）； db：基础埋置深度（m,不超过2m时应采2m）；dw：地下水位深度（m, 应按建筑物使用期内年平均最高水位）第三章静力触探试验1、静力触探试验：用静力将探头以一定的速率压入土中,利用探头内力的传感器,通过电子量测仪器将探头受到贯入阻力记录下来,由于贯入阻力与土层性质有关,因此通过贯入阻力变化情况,达到了解土层工程性质目的。

适用范围：适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石土。

2、探头工作原理：静力触探就是通过探头传感器实现一系列量的转换：土的强度→土的阻力→传感器应变→电阻变化→电压变化及输出→电子仪器放大器记录下来→测定土的强度指标3、成果整理：（1）初读数处理；（2） 贯入阻力计算；（3） 摩阻比计算：以百分比表示各对应深度侧壁摩阻力与锥头阻力比值。

%100⨯=c s q f n（4） 划分土层标准：静力触探主要测定土的比贯入阻力，但是比贯入阻力即使是同一土层也不完全一致，有一个变化范围；4、静力触探的应用（1） 确定土层剖面和土的类别：主要依据qc 值及fs/qc （摩阻比）分类。

比较准确地确定土层力学剖面，确定浅基础和桩尖持力层位置，在岩土工程勘察中合理布置钻孔，设计取样位置，原位试验位置。

（2） 土的分类：铁道部根据qc 值及fs/qc （摩阻比）把土分为三大类，该方法具有很大的地区性和局限性。

（3） 确定天然浅基础承载力；（4） 确定单桩承载力；（5） 确定土的变形指标；（6） 确定土的不排水强度；（7） 判别砂土液化。

第四章 十字板剪切试验1、十字板剪切试验（VST ）：是一种通过对插入地基土中的规定形状和尺寸的十字板头施加扭矩，使十字板头在土体中等速扭转形成圆柱状破坏面，经过换算评定地基土不排水抗剪强度的现场试验。

2、十字板剪切试验优点（1） 它可避免取土扰动对原状土强度影响。

（2） 原状土可保持在天然应力状态下，测定不扰动土强度指标可靠。

（3） 测试较直观，判易解释明确。

3、十字板剪切试验目的（1） 测定原位应力条件下软粘土的不排水抗剪强度；（2） 评定软粘土的灵敏度；（3） 计算地基土的承载力；（4） 判断软粘土的固结历史。

4、十字板剪切试验的原理通过施加扭力矩使插入土层试验深度的十字板头转动，将土体剪损，测出土体剪损的最大力矩，由力矩平衡条件计算出土体的不排水强度CU 。

5、十字板剪切假设条件（1） 旋转十字板头在土体中形成圆柱形剪损面，剪损面高度和直径与十字板头高度和直径相同。

（2） 剪损面上各点抗剪强度相等。

（3） 剪损面上各处强度同时发挥作用，同时达到极限状态。

6、最大扭力矩的计算十字板头上最大扭力Mmax 等于圆柱体顶底面和侧面上土体抵抗力矩之和，并计算土体抗剪强度。

则：223242221max D H D C DD C M M M u u ⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅=+=ππ)3(22maxH D D M C u +⋅=π对于开口刚环式，轴杆与土之间摩擦，仪器转动也有阻力，使地面上施加扭力未全部加到圆柱剪损面上。

此时：)3(2)(2max H D D RK Rf p M f +⋅=⋅-=π设：)(::g y u C k C p C εεε-⋅⋅==则若刚环率定系数)(g c u C k C εε-⋅⋅='7、十字板剪切试验的适用条件及其特点（1）十字板剪切试验一般只适用于测定St≤10、固结系数Cv≤100(m²/a)饱和软黏土的抗剪强度。

对于具有薄层粉砂、粉土夹层的软黏土，测定结果偏大,而且不排水抗剪强度实验数据较分散;对于含砂层、砾石、贝壳、树根及其他未分解有机质的土层往往不适用。

（2）对于正常固结的饱和软黏土，十字板剪切试验能反映出软黏性土天然强度随深度而增大的规律。

第五章旁压试验1、旁压试验：是岩土测试的重要手段之一,试验把一个园柱型充满水旁压器放入钻孔中预测深度,通过旁压器膨胀向孔壁土体施加侧向压力使土体变形,通过量测装置,测出施加压力和土体变形之间关系,从而求出地基土变形模量和地基土承载力。

2、适用范围可塑以上粘性土，粉土，中密以上的砂土，碎石土软质岩石。

对软质岩石、饱和软粘土则不适用。

3、主要应用（1）评价地基土承载力和变形参数；（2）根据自钻式旁压试验曲线可推求地基土原位水平应力、静止侧压力系数、不排水抗剪强度等土性参数；（3）试验影响范围：水平向约60cm，上下方向约40cm，两测试点距离至少100cm。

4、弹性膜约束力由于弹性膜具有一定厚度，在试验过程中施加压力并未全部传递给土体，同时，弹性膜本身侧限作用使压力受到损失，这种损失值称为弹性膜约束力。

5、弹性膜约束力标定方法（1）旁压器置于地面，打开中腔和上下腔阀门使其冲水，当水灌满旁压器并返回规定刻度时，将旁压器中腔中点位置放在与量管水位相同高度，计下压力表初读数。

（2）逐级加压，每级压力10kpa，使弹性膜自由膨胀，量测每级压力下量管水位下降值。

（3）直到量管水位下降值接近40cm停止加压。

（4）记录绘制压力~水位下降值关系曲线，即为弹性膜约束力标定曲线。

（5）s轴的渐近线所对应的压力即为弹性膜的约束力Pi。

6、试验工作（1）成孔:用回转钻或其它钻进方法成孔,孔要直,孔壁要光滑,直径比旁压器外径大2~8mm.孔深比最终试验深度略深20~40cm,保证旁压器下腔在膨胀时有足够空间；（2）冲水:将旁压器置于地面,打开水箱阀门,使水流入旁压器中腔和上下腔室,待量管水位升高到一定高度,提起旁压器使中腔的中点与量管水位齐平(旁压器内不产生静水压力,不会使弹性膜膨胀),后关掉筏门,此时记录的量管水位即是试验初读数；（3）放置旁压器:旁压器放入钻孔中预定深度,将量管阀门打开,旁压器产生静水压力,计算旁压器内产生静水压力,并记录量管水位下降值；（4）加压；（5）各级压力下相对稳定时间标准；7、试验终止条件试验终止的条件与旁压仪量管容积、调压阀、弹性膜的耐压力有关，不同的旁压仪有不同的终止条件。