一静力载荷试验
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静力载荷试验
1. 试验的目的及意义
(1) 确定地基土的临塑荷载,极限荷载,为评定地基土的承载力提供依据; (2) 确定地基土的变形模量; (3) 估算地基土的不排水抗剪强度; (4) 确定地基土基床反力系数;
2. 试验的适用范围
浅层平板载荷试验适用于浅层地基土;
深层平板载荷试验适用于埋深等于或大
3m 和地 下水位以上的地基土; 螺旋板载荷试验适用于深层地基土或地下水位以下的地基土。 载荷试
验可适用于各种地基土, 特适用于各种填土及碎石的土。
本节主要介绍浅层平板静力载荷试 验。
本实验为浅层平板载荷试验。
3. 试验的基本原理
平板载荷试验是在拟建建筑场地上将一定尺 寸和几何形状(方形或圆形)的刚性板,安放在
平板载荷试验所反映的相当于承压板下〜倍承压板直径 的强度、变形的综合性状。
浅层平板载荷试验适用浅层天然地基土, 包括各种填土、含碎石的土等。也用于复合地
基承载力评价。
被测的地基持力层上,逐级增加荷载,并测得相 应的稳定沉降,直至达到地基破坏标准,由此可 得到荷载(p )—沉降(S )曲线(即P-S 曲线)。
典型的平板载荷试验 P-S 曲线可以划分为三个阶 段,如右图所示。
通过对P-S 曲线进行计算分析,可以得到地基 土的承载力特征值 f ak 、变形模量 E 。和基床反力 系数k s 。
直 线 变 形 阶 段
剪切变形阶段
破 坏 阶 段
(或宽度)的深度范围内地基土
4. 试验仪器及制样工具
仪器设备: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。
(1)承压板,有现场砌置和预制两种,一般为预制厚钢板(或硬木板)。对承压板的要求是,要有足够的刚度,在加荷过程中承压板本身的变形要小,而且其中心和边缘不能产生弯曲和翘起;其形状宜为圆形(也有方形者),对密实粘性土和砂土,承压面积一般为1000 5000cm2。对一般土多采用2500〜5000cm2。按道理讲,承压板尺寸应与基础相近,但不易做到。
(2)加荷装置,加荷装置包括压力源、载荷台架或反力构架。加荷方式可分为两种,即重物加荷和油压千斤顶反力加荷。
1)重物加荷法,即在载荷台上放置重物,如铅块等。由于此法笨重,劳动强度大,加
荷不便,目前已很少采用(图4 —3)。其优点是荷载稳定,在大型工地常用。
图3载荷台式加压装置
(a)木质或铁质载荷台;(b )低重心载荷台;1 —载荷台;
2—钢锭;3—混凝土平台;4 —测点;5—承压板
2)油压千斤顶反力加荷法,即用油压千斤顶加荷,用地锚提供反力。由于此法加荷方便,劳动强度相对较小,已被广泛采用,并有定型产品(图4-4)。采用油压千斤
顶加压,必须注意两个问题:①油压千斤顶的行程必须满足地基沉降要求。②下入
土中的地锚反力要大于最大加荷,以避免地锚上拔,试验半途而废。
图4千斤顶式加压装置
(a)钢桁架式装置;(b)拉杆式装置;1 —千斤顶;
2 —地锚;3—桁架;4—立柱;5 —分立柱;6 —拉杆
(3)沉降观测装置,沉降观测仪表有百分表、沉降传感器或水准仪等。只要满足所规定的精度要求及线性特性等条件,可任意选用其中一种来观测承压板的沉降。由于载荷试验所需荷载很大,要求一切装置必须牢固可靠、安全稳定。
5. 试验步骤
第一部分,设备安装:
(1)、下地锚、安横梁、基准梁、挖试坑等。地锚数量为4个,以试坑中心为中心点对
称布置。然后根据试验要求,开挖试坑至试验深度。接着安装好横梁、基准梁等。该工作由
老师事先完成。
(2)、放置承压板。在试坑的中心位置,根据承压板的大小铺设不超过20mm厚的砂垫层并找平,然后小心放置承压板。
(3)、千斤顶和测力计的安装。以承压板为中心,从下往上依次放置千斤顶、测力计、
垫片,并注意保持它们在一条垂直直线上。然后调整千斤顶,使整体稳定在承压板和横梁之
间,形成完整的反力系统。
(4)、沉降测量元件的安装。把百分表通过磁性表座固定在基准梁上,并调整其位置,
使其能准确测量承压板的沉降量。百分表数量为4个,在安装时,注意使其均匀分布在四个
方向,形成完整的沉降测量系统。
第二部分,加载操作:
(1)、加载前预压,以消除误差。
(2)、加载等级一般分10〜12级,并不小于8级,我们取10级。最大加载量200kPa,
所以每级20kPa。由于承压板面积为,所以每级荷载为4kN。同时,第一级是各级加压的两
倍,即8kN。
(3)、通过事先标定的压力表读数与压力之间的关系,计算出预定荷载所对应的测力计百分表读数。
(4)、加荷载。按照计算的预定荷载所对应的测力计百分表读数加载,并随时观察测力计百分表指针的变动,通过千斤顶不断补压,以保证荷载的相对稳定。
(5)、沉降观测。采用慢速法,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,当连续2h每小时沉降量小于时,可以认为沉降已达到相对稳定标准,可施加下一级荷载。
(6)、试验记录。每次读数完,准确记录,以保证资料的可靠性。
第三部分,卸载操作:
(1)、卸载时,每级压力是加载时的2倍。
(2)、由于此次实习并未要求记录卸载数据,所以未作详细要求。
(3)、松开油阀,拆卸装置。
6. 试验数据
实验原始数据见附表一。
7. 试验数据处理
由原始数据统计处理,我们得到以下一个表格,每级荷载作用下,我们通过率定曲线,
得出千斤顶的力,由此计算出每级荷载下,承压板对地基土的压力。再由百分表的读数得出每级压力下稳定的沉降量,汇总于下表格。