1.静力载荷测试-螺旋板

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3.华东电力设计院方法
华东电力设计院采用YDL型螺旋板载荷 试验仪，分别在粉土和砂土中，按慢速 应力法试验取得的P－S曲线来计算地基 土的原位变形模量E`0，具体作法是：
1) 按浅层平板载荷试验计算变形模量的公
式求出E0：
P E0 =ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0.785 (1 − μ ) b S
2
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2) 根据试验深度处的上覆压力P0和承压板
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2. 当采用相对稳定法加荷时，可求出土的
排水变形模量E，即：
PR E = 0.84 S100
式中，P和S100分别为施加的压力和固结完成后的最 终沉降量；R为螺旋板半径。
S100
100 = S0 + ( S70 − S0 ) 70
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0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 S
5 S 0 = 0 . 214mm
上的压力增量值△P，按以下的深度线 性修正系数C公式进行修正后，得原位 变形模量E`0
' E0 = CE0
C = 1 − 0.5( P0 / ΔP)
式中，C——深度修正系数； P0——试验深度处的上覆压力（kPa）； ΔP——承压板上的压力增量（kPa）；
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实例
试验土层为粉土，试验深 0 1 度7.00m，板的直径b＝ 0.16m，试验曲线如图所示。 2
70
PR 1) 由图中求得：S0＝0.214mm；S70＝0.528mm E = 0.84 S 100 2) 计算S100
S100=0.214+(0.528-0.214)×100÷70 =0.663mm=0.000663m 3) E=0.84×208×0.05÷0.000663=13176.4kPa 则该层土的排水变形模量为13.2MPa
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√t ( min ) √t 70 = 12 . 6min
S 70 = 0 . 528mm X 1 . 28X
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实例
土层为坚硬的灰色微裂隙粘土，试验深度4.5m, R＝0.05m，计算排水变形模量。P＝208kPa的 S －√t曲线如图所示。 100 S = S + (S − S )
100 0 70 0
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3、试验方法要点
1) 螺旋板载荷试验一般在钻孔中进行，钻孔钻进时应在
2)
3) 4) 5)
距离试验深度20~30cm处停钻，并清除孔底受压或 扰动的土层； 孔内完成一个点的测试后，再加接传力杆，将螺旋板 旋到下一测试深度。一般点距等于或大于1m，特殊需 要也不应小于0.75m。当土质均匀，层厚较大时，点 距可取2～3m，可结合静力触探资料进行设计； 螺旋板旋钻入土时，控制在每旋转一周钻进不超过一 个螺距，以减少对土的扰动； 要求螺旋板与土接触面应加工光滑，从而大大减少对 土体的扰动； 当一个测试孔预定各点的试验全部完成后，可用人力 或机械力将传力杆上拔，拉出地面。
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3.3 测试方法的选择原则
1. 试验目的主要是评价地基土的承载力
时，可选用应力法中的快速法或应变 法； 2. 当试验目的是计算地基土的模量(变形 模量、压缩模量、固结系数)时，可选 用应力法中的慢速法。 3. 当试验目的是计算地基土的不排水抗剪 强度和不排水模量时，可采用应变法。
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3.4 终止加载条件
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主要内容
1. 仪器设备 2. 安装与调试 3. 测试方法 4. 资料整理 5. 成果应用
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一、螺旋板载荷测试仪器设备
1－螺旋承压板 2－测力传感器 3－传力杆 4－传力接杆 5－反力地锚 6－加长接杆 7－工字大梁 8－横支梁 9－磁性表座 10－机电百分表 11－液压千斤顶 12－千斤顶座 13－沉降支板 14－表座托板 15－小地锚
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螺旋板载荷试验S－ t 图
0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 S X 1 . 31X t 90 5 10 √t ( min )
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2. 求土的竖向固结系数
R2 Cv = 1.6 t70
式中，t70——完成70％固结度所需时间（min）； R——螺旋承压板的半径（cm）；
澳大利亚Kay法
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典型的螺旋板载荷试验曲线
p0 pf pu P(kPa )
S (m m )
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五、成果应用
求地基承载力 求模量 求土的径向排水固结系数 求地基土的不排水抗剪强度
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5.1 确定地基承载力
确定地基土承载力特征值的方法与深层平板载 荷试验相同； 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； 当极限荷载的小于比例界限的荷载值的2倍 时，取极限荷载的一半； 当不能按比例界限和极限荷载确定地基土承载 力时，可取S/d＝0.01~0.015所对应的荷载 值，但该值不能大于最大加载量的1/2。
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5.2 求模量
1. 当采用应变法（等沉降速率法）加荷时，可
求土的不排水变形模量Eu，公式为 ΔP Eu = kR ΔS
式中，k——沉降系数，k＝0.6～0.75；系数为0.6时， 相当于螺旋板与土为完全粘结；为0.75时，相当于 两者无粘结； ΔP/ΔS——P－S曲线初始直线段的斜率； R——螺旋板半径。
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50 100 150 200 250 300
P( kPa)
取压力p＝150kPa；对应的沉降量 s＝1.12mm。
E0 = 0.785 × 0.91 × 0.16 ×
4 S( mm)
150 = 15405kPa 0.00112 ΔP = P − P0 = 150 − 70 = 80kPa C = 1 − 0.5 × 70 = 0.5625 80 E '0 = CE0 = 0.5625 × 15405 = 9127.5kPa
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3.1.1 慢速法
1. 分级施加荷载，每施加一级荷载，待沉
降速率达到相对稳定后再加下一级荷 载； 2. 每级荷载增量为预估极限承载力的 1/10~1/8； 3. 每级荷载应保持稳定、准确，荷载误差 为5％左右；
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3.1.2 快速法
1. 分级施加荷载，每级荷载维持的时间相
同； 2. 每级施加的荷载增量为预估极限承载力 的1/10~1/8； 3. 每级荷载应保持稳定、准确，荷载误差 为5％左右； 4. 每级荷载维持时间可在5～120min之 间选取；
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组成部分
加压部分：液压千斤顶、传力杆 （Φ73mm×10mm）、传力接杆、千斤顶座等； 反力装置：直径300mm大地锚4个、加长锚 接杆、横支梁、工字大梁等； 沉降观测装置：2个小地锚、表座托板、磁性 表座、机电百分表； 测压仪器：电阻应变式传感器、电阻应变仪、 数字测力仪等；
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螺旋（承压）板
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3. 同济大学法
用同时量测孔隙水压力u的螺旋板载荷试验， 通过u- t 曲线下降直线段与时间平方根横轴 的交点得到特征时间t60，然后按下式计算地 基土的竖向固结系数Cv：
R2 Cv = 5.93 t60
Cv——固结系数（cm2/min）； t60——完成60%固结度的固结时间（min）， 可由作图法求得；
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P－S曲线特征值的确定
原位上覆压力p0：即P—S曲线初始直线 段起点，确定方法是将P－S曲线上初始 直线段延长，与P轴相交，其交点即为 p0值。 临塑压力Pf：当P－S曲线上有明显的直 线段时，一般将初始直线段终点所对应 的压力作为临塑压力Pf，即比例界限值。 极限压力Pu：将P－S曲线末端直线段起 点所对应的压力定为极限压力。
原位测试
螺旋板载荷测试
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概述
螺旋板载荷测试（Screw-Plate Load Test， SPLT）是由N. Janbu (1973，挪威)研制成 的，在北美和北欧应用广泛。 它是将一个螺旋形的承压板（类似于地锚）， 借用机械或人力旋入地面以下预定的深度后， 通过传力杆对螺旋形承压板施加荷载，并观测 板下地基土受压后的位移（下沉量），从而获 得地基土的荷载—沉降—时间的关系曲线，通 过计算可以求得地基土不同深度处的承载力、 模量值、固结系数和软粘土的不排水抗剪强度 等设计参数。 适用于深层地基土或地下水位以下的地基土。 最大试验深度已达30m。
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三、测试方法
应力法 沉降相对稳定法（慢速法） 沉降非稳定法（快速法） 应变法（等沉降速率法） 测试方法的选择原则
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3.1 应力法
用压力控制沉降与时间的关系。将土作 为弹性体来考虑，以较密实的有一定固 结强度的粘土和砂性土为主。按稳定时 间的不同又分为慢速法（慢速维持荷载 法、相对稳定法）和快速法。 与常规的试验方法相同。
螺旋板尺寸：螺旋承压板应有足够刚 度，板头投影面积为100cm2、200cm2 和500cm2(板头直径分别为113mm、 160mm和252mm；对应的螺距分别为： 25mm、40mm和65mm)，板厚为 5mm；或者螺距比一般采用1/4~ 1/5；板厚比为1/25； 根据土层选用不同的螺旋板，粘性土选 用小直径螺旋板头（常用Φ113mm）。
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1－导线 2－测力传感器 3－钢球 4－传力顶柱 5－护套 6－螺旋形承压板
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二、安装与调试
1、室内准备 （1）螺旋板探头率定：①接好仪表， 将板头放入水中，观察其绝缘性（可放 入15m深水中观测7d）；②将板头放在 率定架上，观察加载与读数的线性关 系，并写出率定报告。 （2）检查其它部件完好情况。
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2、安装
1) 平整测试场地，择定测试孔，进行钻孔。 2) 依据测试孔位置，设计反力系统和沉降观测装置
3) 4) 5) 6)
的安装位置；然后用下锚机或人力旋下4个大地 锚和沉降支架的2个小地锚，并再安装上各自组 件； 将传力杆贯串4芯电缆，并与传感器和承压板相 连，用人力或下锚机将其旋到预定的测试深度； 调整好传力杆顶部至载荷大梁间的距离，使其恰 好能安装加压部分（千斤顶、顶头和顶座等）； 在沉降支架上装上磁性表座及机电百分表。调整 机电百分表量测头与沉降支板接触的距离； 将电缆接上二次仪表，按规定预热，并调零。