4土体原位测试
原位测试
• 1．方法简介 由于CPT类似于桩的作用过程，很早就有人尝试借用 深基础极限承载力的理论来求解CPT的端阻qc ，这就是所 谓的承载力理论（bearing capacity theories），简称 BCT。该法把土体作为刚塑性材料，根据边界受力条件给 出滑移线场，或根据试验或经验假定滑动面，用应力特征 线法或按极限平衡法求出极限承载力。 BCT得到的 一般可以表达为 • （1）qc=cuNc+σvNq • 式中： cu——土的不排水抗剪强度； σv——上覆压力，和土层深度有关， ； Nc 、 Nq——一无量纲，承载力系数，依赖于 滑动（面）的选择。 BCT思路的发展是从平面应变、修正平面应变到轴对 称承载力理论。
室内试验
• 室内岩土试验可分为土体的室内试验和岩石的室内试验。 • 土体的室内试验（Laboratory Soil Test）包括土的物理 性质指标的测定、土的力学性质指标的测定、土的动力特 性试验、粘土矿物分析等等。 • 岩石的室内试验（Laboratory Rock Test）包括岩石水 理性质试验、岩石强度和变形试验、岩石结构面抗剪强度 试验、岩石软弱夹层剪切蠕变试验、岩石点荷载强度试验 等等。
本章小结
• 工程设计中的土工计算成果的可靠性，主要取决于所选 计算参数，所选参数精度的重要性远比所选的计算方法 要重要得多。而正如沈珠江院士认为，可靠的土质参数， 只能通过原位测试取得。因此，在工程勘察中，不进行 原位测试是没有质量保证的；特别是在大型工程勘察中， 它是不可缺少的手段。原位测试技术的重要性正在逐渐 被广泛承认，测试技术逐渐成熟，相应法规日趋完善， 它将发挥越来越大的作用。 • 在本章中，我们从土的室内试验的优缺点分析入手， 谈到了土的原位测试技术产生的必要性，接着学习了土 体原位测试的概念，重点学习了土体原位测试技术的优 缺点，最后介绍了土体原位测试的两个种类，即土层剖 面测试法和专门测试法。通过对本章的学习，我们应该 对土体原位测试技术有一个初步的认识，应该了解到土 的原位测试技术种类较多，及其在工程勘察中所起的作 用。
土体原位测试(岩土测试技术)
21
a
（3）极限荷载法
• 当P-s曲线上的比例界限点出现后，土很快达到极 限荷载，即比例极限P0与极限荷载PU接近时，按 下式确定地基承载力
fk = PU /Fs，安全系数Fs=2~3
• 当比例极限与极限荷载不接近时，用下式确定地 基承载力
fk
P0
Pu -P0 Fs
安全系数Fs=3~5
22
a
例题：
5
a
ห้องสมุดไป่ตู้
6
a
图片来源：岩土在线，利比亚工地
7
a
• 载荷试验按承压板的形状有平板与螺旋板之分 按用途可分一般载荷和桩载荷
• 我们主要讲的是浅层平板静力载荷测试
8
a
平板静力载荷试验(PLT: plate load test)，简称载荷试验，在保持地基土天然状 态下，在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土 的变形特性，是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法 。
（2）相对沉降量控制法
• 中、高压缩性土，地基受压破坏形式为局部剪切 破坏或冲剪破坏，P-s曲线无明显拐点。
• 对于一般粘性土、粉土，宜用P-s曲线上沉降量s 与承压板的宽度B之比为0.02所对应的压力为地基 容许承载力。
• 对砂土和新近沉积的粘性土则采用s/B=0.01-0.015 所对应的压力。
土体原位测试
• 土体原位测试是指在工程地质勘察现场，在不扰动或基本 不扰动土层的情况下对土层进行测试，以获得所测土层的 物理力学性质指标及划分土层一种土工勘察技术。
• 土me层th剖od面s)：测主试要法包(lo括gg静in力g o触r s探tr、ati动gr力ap触hi探c p、ro扁fil铲ing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。
土体原位测试
第一节概述在岩土工程勘察过程中，为了取得工程设计所需要的反映地基岩土体物理、力学、水理性质指标，以及含水层参数等定量指标。
要求对上述性质进行准确的测试工作，这种测试仅靠勘探中采取岩土样品在实验室内进行实验往往是不够。
实验室一般使用小尺寸试件，不能完全确切地反映天然状态下的岩土性质，特别是对难于采取原状结构样品的岩土体。
因而有必要在现场进行试验，测定岩土体在原位状态下的力学性质及其他指标，以弥补实验室测试的不足。
野外试验亦称现场试验、就地试验、原位测试。
许多试验方法是随着对岩土体的深入研究而发展起来的。
一、野外试验的目的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。
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。
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、野外试验的分类1、岩土力学性质的野外测定（1）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（2）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：地下洞室开挖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、桩基试验等三、野外试验的新进展近年来我国岩土工程原位测试与现场监控技术有长足进步，在长期实践过程中，在测试仪器和方法，理论分析，成果应用等积累了丰富的经验。
主要发展如下：1、土体原位测试中，旁压试验仪器的改进，静力触探技术的发展。
土体原位测试指导书
土体原位测试指导书孟高头中国地质大学工程学院二OO四年春前言土体原位测试方法是培养学生动手能力，并将其应用于工程勘察生产实践的不可缺少的步骤，它可为建筑物地基设计和施工提供不可缺少的依据和参数。
本书在编写过程中，根据生产实践和多年的教学与科研经验，丰富和完善了本原位测试方法，可供岩土工程、工程地质、工民建、地质工程、环境地质等专业的学生学习之用，也可供有关教学与生产人员参考与实践。
读者在使用本指导书时，应参阅《土体原位测试机理、方法及其工程应用》教材，教材中叙述得更全面详细。
读者在测试前一定要认真阅读有关章节，在测试时，认真观看老师和其它指导人员的操作，后亲自动手操作才不易产生安全问题，也不易把仪器搞坏。
由于作者水平有限，不当之处，敬请批评与指正。
编者2004年3月目录一、静力触探测试（1）二、预钻式旁压测试（4）三、野外十字板测试（8）测试一静力触探测试静力触探（Static cone penetration test，简称CPT）是最常用的原位测试方法。
是将静力触探头借助机械力被压入土中，同时测记触探参数的原位测试法。
它的种类很多，有单桥、双桥、孔压静探。
为便于学生或初学者了解测试过程，采用人工记录和人工通过机械贯入法。
一、测试目的：用静力触探表求取土层的强度指标和划分土类。
二、适用范围：一般情况下适用于粘性土、粉土、砂土、有机土。
三、测试方法：双桥静力触探，人工记录法。
四、仪器设备：1．双桥探头2．探头率定架3．压入装置4．探杆5．电缆6．测量仪7．地锚五、操作步骤1．探头率定及画出率定曲线，求出探头率定系数K；2．安装静力触探设备；3．将双桥探头安装到探杆上，用穿过探杆的电缆将探头和测量仪连接起来；4．摇动手把，将探头压入地表下1m处，将测量仪调零；5．继续贯入，每10cm间隔记录一次深度（h）、锥尖阻力（q c）和侧壁摩阻力（f s）电测值；6．每贯入2~3m调零一次，并记录回零值；7．贯入到预定深度停止，或反力装置失效时停止贯入；8．起拔探杆开始时，记录回零值；9．将探头按规定程序卸下，并擦拭探杆，装箱。
原位测试- (载荷试验)
岩土工程勘察 勘察方法—原位测试（载荷试验）
2.测试参数
载荷试验的测试记录样式
0
log t
P5
P1 P2 P3 P4
P6
P7
P8
P1 P3 P5 P7 P9
0
P2 P4 P6 P8
P
P9
S S-log t 曲线
确定承载力特征值
S P-S 曲线
１）当P-S曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值； ２）当极限荷载不小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半； ３）当不能按上述二种方法确定时，当压板面积为0.25m2～0.50m2时，取 S/d=0.01～0.015所对应的荷载值，但其值不应大于最大加载量的一半。
承压板的沉降采用百分表或电测位移计量测，其精度不应低于±0.01ｍｍ。
慢速法
当试验对象为土体时，每级荷载施加后，间隔5min、5min、10min、 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；
岩土工程勘察 勘察方法—原位测试（载荷试验）
3.成果应用
1）确定地基土的变形模量
浅层平板载荷试验的变形模量E0：
深层平板载荷试验和螺旋板载荷试验：
式中：I0 － 刚性承压板的形状系数，圆形承压板取0.785； 方形承压板取0.886；
μ－土的泊松比（碎石土取0.27，砂土取0.30， 粉土取0.35，粉质粘土取0.38，粘土取0.42；
埋深大于等于4倍承压板直径或边长时， Nc =9.25，当承压板埋 深小于等于4倍承压板直径或边长时， Nc 由线性内插法确定。
土体原位测试手段
土体原位测试手段在土木工程领域，了解土体的性质对于工程的设计、施工和稳定性评估至关重要。
土体原位测试手段作为一种直接在现场对土体进行测试的方法，能够提供更为真实、准确的土体参数，为工程决策提供有力支持。
一、静力触探静力触探是一种常用的土体原位测试方法。
它通过将一个圆锥形的探头匀速压入土中，同时测量探头所受到的阻力。
根据测量得到的阻力数据，可以推算出土体的强度、压缩性等重要参数。
静力触探的优点在于测试过程相对简单、快速，能够连续地获取土层的信息。
而且，由于测试是在原位进行的，避免了对土体的扰动，所得结果更能反映土体的实际状态。
在实际应用中，静力触探常用于地基勘察、基础设计等方面。
二、动力触探与静力触探不同，动力触探是利用一定质量的重锤，从一定高度自由落下，将探头打入土中。
根据探头打入土中的难易程度，来评价土体的性质。
动力触探分为轻型、重型和超重型等不同类型，适用于不同类型的土体和工程需求。
例如，轻型动力触探常用于浅层填土、砂土的勘察；重型和超重型动力触探则适用于深层地基土的测试。
三、旁压试验旁压试验是通过向土体中水平地施加压力，测量土体的变形和压力之间的关系。
这种测试方法可以得到土体的水平应力、水平变形模量等参数。
旁压试验对于评价土体的侧向承载能力和变形特性具有重要意义。
在隧道工程、挡土墙设计等方面有着广泛的应用。
四、十字板剪切试验十字板剪切试验主要用于测定饱和软黏土的不排水抗剪强度。
试验时，将十字板头插入土中，通过旋转十字板头，测量土体抵抗剪切的扭矩。
这种测试方法对于软黏土地区的工程建设非常有用，能够为地基处理、边坡稳定分析等提供关键的参数。
五、扁铲侧胀试验扁铲侧胀试验是利用扁铲探头贯入土中，通过测量探头膨胀时的压力和变形，来获取土体的参数。
它可以提供土的水平应力指数、静止侧压力系数等信息。
扁铲侧胀试验具有操作简便、对土体扰动小等优点，在岩土工程勘察中得到了越来越多的应用。
六、波速测试波速测试是通过在土体中激发弹性波，测量波在土体中的传播速度，从而推断土体的性质。
岩土工程地质勘察中的原位测试技术
岩土工程地质勘察中的原位测试技术摘要：岩土工程勘察在工程建设、资源开发等领域都有着不可替代的作用，在开展岩土工程地质勘察中，从总体上可采用室内试验或者现场试验的方式，而原位测试技术是现场试验中的核心技术，经由这一技术的科学应用，也就能够在岩土工程地质勘察的过程中详细了解现场的土体物理性质和指标，在没有改变岩土层基本性质的前提下，也就得到了相应的勘察结果，这些勘察结果可以作为后续项目实施的切实参考。
但原位测试技术中包含了多种的技术，为发挥这一技术的优势，专业人员需选择恰当的技术。
关键词：岩土工程；地质勘察1 原位测试技术主要类型1.1 载荷试验载荷试验属于原位测试中的一种，这一技术在应用的过程中，根据其应用类型的不同，又可细分为螺旋板载荷试验、深层平板载荷试验、浅层平板载荷试验、动静力荷载试验。
但不同的载荷试验下，都有各自所对应的适用条件。
例如，螺旋板荷载试验常用于深部试验或地下水下的地面试验。
深板荷载试验更适合大直径桩的深基础和桩端土试验，但在进行具体试验时，测量深度应保持在5m以上。
在浅地基土试验中，浅板荷载试验更为有效。
1.2 静力触探试验静力触探试验在岩土工程地质勘察中有着广泛的应用，在粉土、砂土、黏性土的土壤测试中，静力触探法的使用可以帮助有关人员获得相应的岩土信息，尤其在上海地区项目中处理数据分层更加直观、可靠。
根据静力触探试验的分析，一般兼具勘探和测试的功能。
与常规的岩土工程勘察技术相比，静力触探试验下的勘探工作呈现出高效性，且勘探结果的准确度也相对较高，当在岩土工程地质勘察工作中遇到的是相对复杂的软黏土环境时，就可采用静力触探法。
1.3 圆锥动力触探试验圆锥动力触探试验同样是岩土工程地质勘察中的原位测试技术，再进一步细分以后，有轻型、重型和超重型的技术区分，当在岩土工程地质勘察时面对的是粉土、填土或者砂土层、黏性土条件时，一般用选择轻型动力触探试验法；当遇到上海黄浦江堤岸浅部较厚杂填土时，重型动力触探试验更为合适；软岩和碎石土等的勘察中，超重型动力触探试验技术可以获得可靠的勘察结果。
浅议土体原位测试新技术
的 消 散 ， 至超 孔 隙水 压 力 全 部 消 散 完 ， 到 稳 定 的 直 达 中 ， 据 测得 的 探 头 贯 入 阻 力 大 小 来 间 接 判 定 土 的 物 理 力 学 性 隙水 压 力 △ 根 静止孔 隙水压力 ‰。 质。这种方法对 不易钻孔取样 的饱和砂 土 、 质粉 土、 砂 高灵 敏性
先选定 。对小应变来 说 ， 土样 中的应 变场是 均一 的， 所测 土的物 的基础 。从 ２ ０世纪 ７ ０年代后期 开始 ， 出现 了孔压静力 触探 （ Ｐ Ｃ．
理力 学 性 质 指标 已得 到 公 认 。其 缺点 是 ， 验 需要 取 样 ， 品 小 ， ｒＪ 、 试 样 兀 ） 环境 静力 触 探 及 其 他 多 功 能探 头 等 ， 静力 触 探 技 术得 到 了 广
试验历史较长 ， 经验 也 比较 丰富。其主要优 点是 ， 试验 时 的边 界 台 能测 侧 阻力 的 电测 式探 头 ，９５年 荷 兰 Ｆ ｇｏ Ｔ Ｏ联 合 推 出 １６ ｕｒ 与 Ｎ 条件和排水条件很容易 控制 ， 清楚 明了， 试验 中的应力路 径可 事
一
种 电测 式 探 头 ， 规 格 也 是 后 来 ＩＳ Ｅ标 准 和 许 多 国家 标 准 其 ＳＭＦ
受扰动 ， 代表性差 ， 所测力学指标 严重 “ 失真 ” 。原 位测试 一般是 泛 应 用 和 进 一 步 的发 展 。 指在岩土工程勘察现场 ， 在不扰动或者基本不扰动岩 土层的情况 我 国在 ２ Ｏ世 纪 ３ ０年代也 出现机械 式 的荷兰静 力触 探仪 。 下 对 岩 土层 进 行 测 试 ， 以获 得 所 测 岩 土 层 的 物 理 力 学 性 质 指 标 及 １５ ９４年 ， 陈宗基教授 自荷兰 引进 该项技 术 ， 在黄土地 区进行 了 并 划分岩土层 的一种勘察技术 。 试验研 究。１６ ９４年 ， 王钟琦等独立成功 的研制出我 国第一 台电测 原位测试的方 法很 多 ， 以归 纳为 剖 面测试 法 和专 门测试 式触探仪 。但在 ８ 可 ０年代 以后对探 头传感器技术 改进 很少 。现主 法 。 剖面 测 试 法 主 要 包 括 静 力 触 探 、 力 触 探 、 的 压 入 式 板 状 要 使 用 的仍 然 是 “ 桥 ” 头 和 “ 桥 ” 头 。并 且 探 头规 格 与 国 动 土 单 探 双 探 膨胀 测试及 电阻率 法等。剖面测试 法具有可连 续进行 测试且 快 际通 用 的不 尽 相 同 ， 给 测 试 成果 比较 和 国 际 学 术 交 流造 成 了较 这 速 、 济 的优 点 。 另 外 ， 门 测 试 法 主 要 包 括 荷 载 试 验 、 压 试 大 的 困难 。 经 专 旁
土体原位测试技术新进展
三
水 压计
斤顶
（ ）自钻 式原位 剪 切旁 压测 试新 技 术 ， 用多 级 加载 方 ３ 利
目 一
式 ，可 同时 系统 地获 取 土 的抗 剪 强度 、变 形模 量 、 静止 土 压 力 和剪 切 反力 系 数 等多 个参 数 ，对 系 统获 取土 体 参 数特 别 有
利 ，值 得大 力推 广 。
—
—
＝
参 考 文献 【 １ 宗泽 等． 原理 【 ． 中 国水利 水 电 出版 社 ，２０ ． 】殷 土工 Ｍ】 ０７
【 ２ 】孟 高 头． 土体 原位 测 试机 理 、方 法及 其 工程 应 用【 ． 北 ＭＩ
京 ：地究和开发 ，特别是多功能探 头的应用和发展 ， 目前原位测试技术的一个重要特点之一。 是
在 国外 已研制 出 旁压 静 力触 探仪 、 微 型旁 压仪 （ ｍ— Ｍｉ Ｐ ｅ ｓ ｒｍ ｅｅ ）等 。徐 光 黎等 针对 国 内的勘 察技 术 ，研制 ｒ ｓｕ ｅ ｔｒ 了 自钻 式 原 位 剪 切 旁 压 仪 （ ｅ — ｏｉ ｇ Ｉ—ｉ ｈ ａ Ｓ ｌ ｂ ｒ ｎ ｓｔ Ｓ ｅ ｒ ｆ ｎ ｕ Ｐ ｅ ｓ ｒｍ ｅｅ ， Ｓ Ｓ ）（ ｉ 。经过 试 验和 分析 对 比发 ｒ ｓｕ ｅ ｔｒ ＢＩＰ 图 ） 现 ，Ｓ Ｉ Ｐ具 有 ： 自钻 式成 孔技 术 ，可极 大 地减 少 土 的扰动 ＢＳ
方 法及 工程应 用ｆ ．武汉 ：中国地质 大 学出版社 ，２０． Ｍ１ ０７
【 ４ ］徐 光黎 ，张晓伦 ，王春 艳． 自 式 原位 剪切 旁压 仪 的开 发 钻 及其 应 用 ［ｌ 岩土 工程 学报 ，２ １ ，３ ，（ ） ５— ５ ． １ １ ０ ０ ２ ６ ：９０ ９５
原位测试技术
0.1 原位测试技术岩土工程：“根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动。
”岩土工程勘察所采用的方法和手段较多，主要有勘探（包括钻探、井探、槽探、坑探、洞探、物探、触探等）、原位测试和室内试验等。
原位测试：从广义上讲，包括原位检测和原位试验两部分，即指在被测试对象的原始位置，在不破坏、不扰动或少扰动被测试或检测对象原有（天然）状态的情况下，通过试验手段测定特定的指标，进而评价被测试对象阶性能和状态。
从狭义上讲，原位测试是指利用一定的试验手段在天然状态（天然应力、天然结构和天然含水量）下，测试岩土的反应或一些特定的物理、力学指标，进而依据理论分析或经验公式评定岩土的工程性能和状态。
0.2 原位测试方法载荷试验、静力触探、圆锥动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、旁压试验、扁铲侧胀试验、现场直接剪切试验、波速测试、岩体原位应力测试和激振法测试。
0.3 原位测试优缺点项目原位测试室内试验试验对象1．测定土体范围大，能反映微观、宏观结构对土性的影响，代表性好；2．对难以取样的土层仍能试验；3．对试验土层基本不扰动或少扰动；4．有的能给出连续的土性变化剖面，可用以确定分层界线；5．测试土体边界条件不明显1．试样尺寸小，不能反映宏观结构、非均质性对土性的影响，代表性较差；2．对难以或无法取样的土层无法试验，只能人工制备土样进行试验；3．无法避免钻进取样对土样的扰动；4．只能对有限的若干点取样试验，点间土样变化是推测的；5．试验土样边界条件明显应力条1．基本上在原位应力条件下试验；2．试验应力路径1．在明确、可控制的应力条件下试验；件无法很好控制；3．排水条件不能很好控制；4．试验时应力条件有局限性2．试验应力路径可以事先预定；3．能严格控制排水条件；4．可模拟各种应力条件进行试验应变条件1．应变场不均匀；2．应变速率一般大于实际工程条件下的应变速率1．试样内应变场比较均匀；2．可以控制应变速率岩土参数反映实际状态下的基本特性反映取样点上，在室内控制条件下的特性试验周期周期短，效率高周期较长，效率较低1载荷试验1.1 概述1.1.1 载荷试验方法载荷试验（P1ate Load Test，简称PLT）：是在现场通过一定面积的刚性承压板向地基逐级施加荷载，测定天然地基、单桩或复合地基的沉降随荷载的变化，借以确定地基土的承载能力和变形特征的现场试验。
原位测试
绪论1:原位测试: 就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：与一般试验方法比较具有以下优点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：土的测试方法可归纳为以下两类：② 层剖面测试法：如静力触探，动力触探。
②专门测试法：如载荷试验，旁压试验，标准贯入试验，十字板剪切试验，压水、注水试验。
4:土的原位测试缺点:①原位测试技术发展历史较短,对测试机理及应用的研究都有待于进一步深入.②难于控制测试中的边界条件,如排水条件,应力条件.③目前为止,土的原位测试技术所测出数据和土的工程性质关系仍建立在大量统计经验关系之上。
第一章：静力载荷试验一：载荷试验：保持地基土的天然状态和模拟建筑物的荷载条件，通过一定面积的承压板向地基施加竖向荷载，观察地基土变形和强度规律的一种原位试验。
1：目前静载荷试验适用范围：⑴平板载荷试验适用天然地基，复合地基。
⑵螺旋板载荷试验适用天然地基⑶基桩静载荷试验适用基桩2: 试验过程：①在承压板上逐级加荷，观测记录各级压力下沉降量S随时间变化情况；②一般待前级压力沉降稳定后，在加下一级压力；③直到某级压力下沉降量随时间增长而不能稳定到一定值；④得出各级压力P对应的稳定沉降值S，及最后级荷载下沉降量S 的趋势值；⑤作出P~S关系曲线。
3: 试验结果：P~S曲线反映承压板下2.0倍承压板宽度深度范围内土层强度及变形特性。
4::载荷试验基本理论体现在三方面：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。
浅谈岩土工程地质勘察中的原位测试技术
Engineering Technology162《华东科技》浅谈岩土工程地质勘察中的原位测试技术赵 阳（浙江建开勘测设计有限公司，浙江 衢州 324000）摘要：岩土工程结构形式复杂，外部因素干扰影响大，因此必须高度重视工程地质勘察。
通过先进勘察技术，有助于维护工程质量与安全。
原位测试技术属于力学测试技术，可以有效作用于岩土地质勘察中。
本文研究主要围绕岩土工程地质勘察展开讨论，重点分析原位测试技术的应用，仅供参考。
关键词：岩土工程；地质勘察；原位测试技术1 原位测试技术内容 原位测试技术，主要包含定量、半定量方法。
其中，定量方法主要应用于成形土体上，实行原位测试。
例如土体渗透试验、静止承重试验等。
半定量方式，由于试验环境、操作能力不足，因此多依赖样品试验、触碰试验等方法。
原位测试试验类型较多，技术应用期间，应当综合考虑工程种类、土体实况、结构形式，选择适宜的勘察技术。
开展原位测试调试、准备时，应当对室内实验、钻探能力予以分析。
采用原位测试方式，对岩土工程岩石、土壤予以分析，从而对场地地面承重力予以判断。
开展室内二次演算，将演算结果作为现场试验参考物。
2 原位测试技术在岩土工程地质勘察中的应用 2.1 原位测试方法 岩土工程地质勘察中，原位测试涉及到基础振动测试、静力触探试验、标准贯入试验等。
当勘察场地、设计要求、建筑物不同时，特别是区域地质变化，应用原位测试方法时，注重分析建筑类型、工程设计、地质条件等因素。
按照原位测试结果、地区性经验关系，对区域岩土层物理力学指标、承载力进行估算，同时比较原位测试结果、室内试验结果、钻探结果。
联合工程实况、区域地质情况，深入分析原位测试试验方式与方法，综合考虑试验条件、设备使用因素，避免影响数据信息。
2.2 原位测试适用条件 勘察岩土工程地质，按照厂区建筑类型、地质条件、技术要求，合理选择原位测试方法。
例如标准贯入试验、动力触探试验、载荷试验等。
第一，动力触探试验：开展试验操作时，需要应用落锤检测法。
岩土工程原位测试 4 动力触探
标准贯入试验
试验原理
– 探杆系统锤击能量标定
实测锤击能 Ei
– 在打头附近设置测力计，记录探杆受锤击后的力— 时间波形曲线，测定进入探杆的第一个冲击应力波 的能量 Ei。
理论锤击能 E = MgH 实测能量比 ER = ( Ei / E ) 100% 标贯击数修正 N = Ni (ER/60)
圆锥动力触探
资料整理和成果应用
– 绘制击数—深度（N—h）曲线
N10—h， N63.5—h， N120—h
– 划分土层界线
动贯入阻力变化“超前”
探头进入变硬或变软的土层前， 动贯入阻力提前变大或变小。 提前范围约为探头直径的2~3倍。
根据土层的软硬变化位置划分土层界线。
– 计算各土层的平均击数
影响因素
– 杆长影响
视具体情况决定是否进行杆长修正。
– 杆侧摩擦的影响
软粘土和有机土中侧壁摩擦对击数有影响；中密—密实 砂土侧壁摩擦可忽略
– 上覆压力的影响
上覆压力对贯入阻力影响显著。 密砂存在“临界深度”——此深度以浅，锤击数随贯入深度增
加而增大，大于此深度后锤击数趋于稳定值。临界深度对砂土 相对密度和探头直径增加而增大。
基本原理
贯入能量
落锤能量
EM
1 2
Mv 2
式中，EM — 理想自由落锤能量（J）
v — 落锤碰撞锤垫使的速度（m/s）
M — 重锤质量（kg）
单击贯入能量
EP e1e2e3EM
式中，e1 — 落锤效率系数 e2 — 探杆系统传输效率系数 e3 — 探杆系统传输效率系数
导杆 重锤
锤垫探杆杆来自长l探头
动力触探仪
基本原理
贯入阻力
土体原位测试
电流变化
R—电阻 U—电压（根据欧姆定律）
U 1 K LU
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L
电压变化（测量值）
四、测试步骤
（一）探头率定 • 率定的目的是求出测
量仪表的读数与荷载 之间的关系——率定 系数 • 率定的设备可分为两 个主要部分 1.可移动的活动架 2.量力环 2020/7/7
探头率定的步骤:
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二、测试设备与种类
设备组成： 1. 触探主机和反力装置 • 触探主机可分为液压
式和机械式 • 反力装置可分为自重
式和锚式 2. 测量与记录显示装置 3. 探头和探杆
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触探主机为液压传动式的，反力装置为自重式。
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触探主机为液压传动式的，反力装置为地锚式。
持垂直方向），把机座与反力装置衔接 c.将探头、测量电缆、探杆连接起来，并检查
测量仪表，并调零 d.将连着探杆的探头压入地下 ，同时记录深度
值和测量仪表的数据
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注意事项
1. 触探机就位后，应调平机座，并使用水平尺
校准，使贯入压力保持竖直方向，并使机座
与反力装置衔接、锁定。
2. 触探机的贯入速率应控制在1-2cm/s，一般为
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• 国际标准探头的规格：锥头顶角60°、底面积 10cm2、侧壁摩擦筒面积150cm2、透水石在锥底
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单用（桥）探头
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双用（桥）探头
多用（孔压）探头
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三、测试原理
电阻应变片
电桥
E L E
L
应力应变关系
I—电流
R K L R L
原位测试
原位测试概念在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。
测试内容原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。
适用条件1. 当原位测试比较简单，而室内试验条件与工程实际相差较大时。
2. 当基础的受力状态比较复杂，计算不准确而又无成熟经验，或整体基础的原位真型试验比较简单。
3. 重要工程必须进行必要的原位试验。
优缺点优点：可以测定难于取得不扰动土样的有关工程力学性质；可避免取样过程中应力释放的影响；影响范围大，代表性强。
缺点：各种原位测试有其适用条件；有些理论往往建立在统计经验的关系上等。
影响原位测试成果的因素较为复杂,使得对测定值的准确判定造成一定的困难.一般规定第1条软土地区工程地质勘察应增加原位测试工作量，其布置应与钻探、室内试验的配合和对比，以提高勘察质量。
原位测试成果的使用应考虑地区性和经验性。
第2条原位测试一般包括静力触探试验、十字板剪切试验，标准贯入试验、旁压试验、载荷试验及波速试验等。
选用原位测试方法应以土层情况、设计参数的要求以及建筑物等级等因素确定。
第3条采用静力触探方法评价土的强度和变形指标时，应结合本地区经验取值。
应用静力触探曲线分层时，应综合考虑土的类别，成因和地下水条件等因素。
第4条十字板剪切试验适用于测定软土的抗剪强度。
对重荷载的大型建筑，应测定其残余强度并计算其灵敏度。
第5条标准贯入试验可用于评价土的均匀性和定性地划分不同性质的土层，以及软土中夹砂层的密实度和承载力。
第6条旁压试验宜采用自钻式旁压仪。
依据仪器设备和土质条件，选择适当的钻头、转速、进速、泥浆压力和流量、刃口的距离等以确定最佳自钻方式。
第7条用载荷试验确定地基承载力时，承压板面积不宜小于5000 。
承载力基本值的选用，应根据压力和沉降、沉降与时间关系曲线的特征，结合地区经验取值。
工程地质学工程地质原位测试
密实度 松散 稍密 中密 密实
孔隙比e >0.65
0.65-0.50 0.50-0.45
<0.45
中砂
§7.4 标准贯入试验(SPT)
简述：
标准贯入测试(Standard Penetration Test)，简称标贯 (SPT)：63.5kg的穿心锤自0.76m高处自由下落，撞击 锤座，通过探杆将标准贯入器贯入孔底土层中，记录贯 入0.30m的锤击数，用来测试土层物理力学参数的一种测试
（6）当贯入0.1m所需锤击数超过50击时，即停止试验，考
虑改用超重型。
7.3.3 动力触探试验的适用范围和目的
适用范围
强风化、全风化的硬质岩、各种软质岩、各类土
目的
1.定性评价：评定场地土层的均匀性；查明土洞、滑动面和软硬土层
界面；确定软弱土层或坚硬土层的分布；检验评估地基土加固与改良 的效果
2.定量评价：确定砂土的孔隙比、相对密实度、粉土和粘性土的状态、土的强
锚桩
钢绞线
锚桩反力梁系统的设备布置
• 载荷试验按承压板的形状有平板与螺旋板之分 • 按用途可分一般载荷和桩载荷 • 我们主要讲的是浅层平板静力载荷测试
• 优点：对地基土不产生扰动，结果最可 靠、最具有代表性，可直接用于工程设 计。是确定承载力的最主要方法。
• 缺点：价格昂贵、费时
测试设备与方法
据打入土的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单
位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质的一种原位
测试的方法。
• 优点：
如想取样，需把
（1）设备简单，且坚固耐用；
触探杆拔出，换
（2）操作及测试方法容易，一学就会； 钻头进行取样
（3）适用性广；