4土体原位测试
土体原位测试复习资料
1、岩土测试的目的:测试岩土特性、岩土体与工程环境的关联性、监测建筑物与边坡等的变形、检测岩土工程治理的质量效果、施工监测、及工程事故监测等，以确保工程经济合理可靠及工程的正常运营。
2、岩土测试的作用（1）确定场地的适宜性（2）为岩土工程设计提供资料（3）保证岩土工程或基础工程的顺利进行（4）对建筑物长期监测，保证建筑物的正常运营（5）工程事故的鉴定和论证3、土体原位测试方法很多，可以归纳为下列两类：（1）根据测试的作用分为进行勘察场地条件而进行的测试为进行工程评价和设计而进行的测试为服务于施工而进行的测试为检验工程质量而进行的设计（2）根据测试的对象分岩石（岩体）的测试土（土体）的测试（3）根据测试的项目分物理性质方面的测试水理性质方面的测试力学性质方面的测试应力位移方面的测试（4）根据测试的场地条件分原位测试室内测试(1)土层剖面测试法(logging or stratigraphic profiling methods)：主要包括静力触探、动力触探、扁铲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。
(2)专门测试法(specific test methods) ：主要包括载荷试验、旁压试验、标准贯入实验、抽水和注水试验、十字板剪切试验等。
土的专门测试法可得到土层中关键部位土的各种工程性质指标，精度高，测试成果可直接供设计部门使用。
其精度超过室内试验的成果。
4、原位测试优点和缺点：优点（与室内试验比较）（1）不需经过钻探取样，直接测定岩土力学性质，更能真实反映岩土的天然结构及天然应力状态下的特性。
（2）原位测试所涉及的土尺寸较室内试验样品要大得多，因而更能反映土的宏观结构如裂隙等)对土的性质的影响，比土样具代表性。
（3）可重复进行验证，缩短试验周期。
缺点（与室内试验比较）（1）各种原位测试有其适用条件。
（2）有些理论往往建立在统计经验的关系上。
（3）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。
岩土工程原位测试
岩土工程勘察
载荷试验
三、载荷试验的成果应用
1.地基承载力特征值可由载荷试验确定，方法如下：
（1）拐点法：
适用于有拐点的p-s曲线，在确定地基承载力特征值时，一般取p-s曲线中第 一个拐点py，即比例界限点所对应的荷载值为地基承载力特征值。当拐点不明显 或是无法确定时，可以利用p-△s/△p确定拐点。
（7）当出现下列情况之一时，可终止试验： ①承压板周边的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发 展； ②本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷载与沉降曲线出现明显陡降； ③在某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准； ④总沉降量与承压板直径（或宽度）之比超过0.06。
岩土工程勘察
酚类：
已从熏烟中鉴定出20多种酚类物质，其主要作用为抗 氧化作用、对产品的呈色呈味作用、抗菌防腐作用。
其中，抗氧化作用对烟熏制品最为重要，抗氧化作用 较强的主要是沸点较高的酚类，如2,5-二甲氧基酚，2， 5-二甲氧基-4-甲基酚等。
熏制品特有的风味主要与存在于气相的酚类有关，高 沸点酚类杀菌效果较强，主要对制品表面的细菌有抑制作 用。
岩土工程勘察
岩土工程原位测试
岩土工程中的原位测试常用技术包含如下种类：
（1）载荷试验（平板、螺旋板）； （2）静力触探试验； （3）圆锥动力触探试验； （4）标准贯入试验； （5）十字板剪切试验； （6）旁压试验； （7）扁铲侧胀试验 （8）现场剪切试验； （9）波速测试； （10）岩体原位应力测试； （11）激振发测试。
静力触探试验按测量机理分为机械式静力触 探和电测式静力触探；按探头功能分为单桥静力 触探试验、双桥静力触探试验和孔压静力触探试 验。
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
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。
原位测试技术汇总
原位测试技术汇总2022.08.03原位测试是指在地层或土体的原位应力状态和天然含水率保持不变、原生结构不受或少受扰动的条件下，直接或间接地测定岩、土体各种工程特性、参数的试验方法，是岩土工程勘察的重要手段之一。
常用的原位测试方法主要有：载荷试验、静力触探试验、圆锥动力触探、标准贯入试验、十字板剪切试验、旁压试验、扁铲侧胀试验等。
岩土工程勘察时，应根据技术要求和地层条件选用合适的原位测试方法。
因旁压试验及扁铲侧胀试验对地层条件适用性要求相对较高，设备仪器相对复杂，致使其使用受到一定的限制，本文不讨论这两种方法。
1 常用原位测试方法的适用条件1.1 载荷试验载荷试验分平板载荷和螺旋板载荷两种，平板载荷适用于各类土、软质岩和风化岩体，螺旋板载荷适用于深层地基土及地下水位以下的软土、一般粘性土、粉土及砂类土。
深层平板载荷试验深度不应小于5m。
但载荷试验通常历时较长、成本较高，致使其使用频率受到一定影响。
1.2 圆锥动力触探圆锥动力触探分为轻型、重型和超重型三种。
轻型适用于一般粘性土，重型及超重型适用于中砂以上的砂类土及碎石土。
轻型主要用于验槽和地基处理检测，重型在勘察及地基处理检测中大量使用，超重型应用较少，可用于密实的碎石土。
1.3 标准贯入试验标准贯入试验适用于一般粘性土、粉土、砂类土、花岗岩类的风化壳和残积土。
标准贯入试验与圆锥动力触探试验配合使用，可进行各类土质及风化岩的原位测试，且设备轻便、操作简单、经验丰富，使之在当前岩土工程勘察中应用最为普遍。
1.4 静力触探试验静力触探试验适用于软土、粘性土、粉土、砂类土及含少量碎石的土层。
手摇式轻型多用于较大设备难以进入的狭小场地的浅层测试。
全液压传动型除狭小场地外，使用普遍。
1.5 十字板剪切试验十字板剪切试验适用于测定饱和软粘性土的不排水抗剪强度及灵敏度等参数，测试深度不宜大于30m。
由于其贯入设备与静力触探通用，且都用于软土地区，因此二者通常联合使用，并与钻探取样成果结合，大大提高勘察效率，降低勘察成本，丰富成果参数。
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。
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。
土体原位测试(岩土测试技术)
或反力构架。 ✓ 加荷方式有重物加荷和
油压千斤顶反力加荷 3. 沉降观测装置
.
（二）、试验方法
1. 载荷测试一般在方形坑中 进行
2. 安装设备 3. 分级加荷
加荷原则：第一级为坑底 原有重力，后每级按：中 低压缩性土50kPa，高压 缩性土25kPa，特软土为 10kPa
.
5. 尽可能使最终荷载达到地基土的极限承载力，以评 价承载力的安全度。 结束试验的标准：当下述情况出现时即可停止实验
a) 承压板周围的土体出现裂缝或隆起，沉降的很快； b)在荷载不变的情况下，沉降速率加速发展或接近
一个常数。压力——沉降曲线出现明显拐点； c) 总沉降量超过承压板宽度（或直径）的1/10。
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
.
例题：
某场地中进行载荷试验，承压板面积5000cm2，试坑深度 2.5m，其中一个试验点的资料如下表所示，确定该试验 点土层的比例极限、极限荷载及地基土的承载力（取 Fs=4）。
.
.
4. 观测每级荷载下的沉降
观测时间间隔：加荷开始后，第一个30min内， 每10min观测沉降1次；第二个30min内，每 15min观测1次；以后每30min进行一次。
• 稳定的标准：连续4次观测的沉降量，每小时 累计不大于0.1mm，对于软粘土最好观测24h 以上，对于正常固结粘土要8h，对于老粘土、 砂土、砾石等要4h。
根据工程要求，如所要求测试的指标及其精度等； 根据地基条件，如地基土的种类及所要勘探与测试的
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
岩土力学试验及参数取值(汇总)1
二、岩土工程测试系统
二）试验原则 在确定试验内容时，要充分考虑各项试 验的功能，选择模拟条件最佳、误差最小、 代表性最大、最经济的试验方法。 如何以最简捷而有效的方式和方法进行 试验，以获得最大的技术经济效益，是岩土 工程试验所必须考虑的原则。
二、岩土工程测试系统
三）室内试验
岩石试验 岩相鉴定 孔隙性质试验 水理性质试验 声学性试验 强度和变形试验 结构面抗剪强度试验 软弱夹层剪切蠕变试验 点荷载强度试验 室 内 试 验 土工试验
林宗元 主编 辽宁科学技术出版社 1994.12；
辽宁科学技术出版社， 1996.3
参考资料
3、《工程岩土 学》孔德坊 主编
地质出版社 .7（教材）
4、《岩体力学》
肖淑芳、杨淑碧编 地质出版社 1987.5（教材）..
参考资料
6、《工程岩体试验方法标 准》(GB/T 50266-99)，
二、岩土工程测试系统
续表
序 号 6 试验名称 岩体软弱 夹层剪切 蠕变 岩石点荷 载强度试 验 提供的岩土工程参数 提供软弱夹层的极限长期 强度指标；流动特性指标 岩石点荷载强度、抗拉强 度、抗压强度 适用范围 岩体中含有软 弱夹层 强度较低的岩 石，室内、野 外均可进行
7
二、岩土工程测试系统
2、室内土工试验
二、岩土工程测试系统
a、岩石孔隙性质试验 岩石孔隙包括闭合孔隙和开型孔隙，两者的和 称为岩石总孔隙。岩石孔隙的力学效应，是降低强 度和增加变形性。 ρd n = (1 − ) × 100 Gs ρ w n − 空隙率（％）；
ρ d－岩石干密度（g / cm 3 );
Gs − 岩石颗粒密度；
ρ w－水的密度（g / cm 3）。
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。
勘查技术与工程试题
一、什么是原位测试？试简述不少于六种主要方法及其应用。
1．原位测试（in-site-test）是指在工程地质勘察现场，在不扰动或基本不扰动地层的情况下对地层进行测试，以获得所测地层的岩土体物理力学性质指标及划分地层的一种工程勘察技术。
2原位测试的主要方法及应用根据试验对象，原位测试可以分为土体原位测试和岩体原位测试两大类。
（1）土体原位测试：载荷试验：是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的变形特性，测求地基土的压力与变形特性的原位测试方法。
应用：确定地基土基本承载力、提供地基土变形模量、确定极限强度静力触探试验：是用静压力匀速将标准规格的圆锥形探头压入土层中，同时量测探头阻力，测定土的力学特性的一种原位土工测试方法，它具有勘探和原位测试的双重功能，适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土。
应用：划分土类、划分土层剖面、确定地基土承载力、确定土的压缩模量和变形模量，还可利用地区经验估算土的强度参数、砂土的密实度、粘性土稠度状态，判定饱和砂土和粉土的地震液化势，根据孔压消散曲线估算土的渗透系数、评定土的应力历史。
在桩基勘察中，还可根据桩型估算单桩承载力和沉桩阻力。
旁压试验（预钻式和自钻式）也称横压试验，是用可侧向膨胀的旁压器，对钻孔孔壁周围土体施加径向压力的原位测试技术方法。
适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、极软岩和软岩等应用：，计算土的模量、强度和承载力等。
圆锥动力触探试验和标准贯入试验：动力触探是利用一定的落锤能量，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方法。
圆锥动力触探应用：可进行力学分层，评定土的均匀性和物理性质（状态、密实度）、土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力，查明土硐、滑动面、软硬土层界面，检测地基处理效果等。
如将探头换为标准贯入器，则称标准贯入试验。
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
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。
第7、8章原位测试与室内试验
原位测试环境：现 场实际环境，受外 界干扰较小
室内试验环境：实 验室模拟环境，受 外界干扰较大
测试结果比较：原 位测试结果更接近 实际情况，室内试 验结果受外界干扰 影响较大
适用范围比较：原 位测试适用于大型 工程或复杂结构， 室内试验适用于小 型工程或简单结构
测试结果比较
原位测试与室内试验的适用范围比较 测试结果的准确性和可靠性比较 测试结果的优缺点比较 测试结果的应用领域比较
应用场景比较
• 原位测试的应用场景： - 现场测试，能够真实反映地下土层的物理性质和工程特性； - 适用于大型基础设施建设项目，如高 速公路、地铁、桥梁等； - 测试周期较长，需要耗费较多人力物力。 • - 现场测试，能够真实反映地下土层的物理性质和工程特性； • - 适用于大型基础设施建设项目，如高速公路、地铁、桥梁等； • - 测试周期较长，需要耗费较多人力物力。
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第7、8章原位测试与室内试验
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汇报人：
目 录
01 单 击 添 加 目 录 项 标 题 02 原 位 测 试 03 室 内 试 验 04 原 位 测 试 与 室 内 试 验 的 比 较 05 原 位 测 试 与 室 内 试 验 的 未 来
缺点：试验费用较 高，需要大量的人 力和物力资源，试 验周期较长，无法 完全模拟实际情况。
适用范围：适用于对样 品进行详细测试和分析 的场合，如材料性能测 试、产品研发等。
注意事项：在室内试验 中需要注意试验条件的 控制和数据的准确性， 以确保结果的可靠性和 有效性。
原位测试与室内试
04
验的比较
测试环境比较
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；
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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。
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几种常用的静力荷载试验加压装置 1.承压板；2.千斤顶；3.木；4.钢梁；5.钢锭；6.百分 表；7.地锚；8.桁架；9.立柱; 10.分力帽；11.拉杆；12.载 2016/2/3 荷台 13.混凝土平板；14.侧点
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P~S曲线三个阶段：
ห้องสมุดไป่ตู้
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4.2.1 静力载荷试验的仪器设备及试验要点
一、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。
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)。
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。
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4.2.3静力载荷试验成果整理及其应用 (1)绘制压力-沉降量关系曲线和各级荷载下沉降(s)与时间(t) 或时间对数(lgt)曲线。 • p－S曲线特征值的确定及应用
①当p－S曲线具有明显的直线段
及转折点时，一般将直线段的终 点(转折点)所对应的压力(p0)定为 比例界限值，将曲线陡降段的渐 近线和表示压力的横轴的交点定 为极限界限值（pu)
岩土工程勘察
第四章 土体原位测试
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第四章
４.１ 概 述
土体原位测试
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。
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荷载增量参考值
试验土层
荷载增量（kPa）
淤泥、流塑粘性土、松散粉细砂 软塑粘性土、稍密粉细砂、新黄土 可塑—硬塑粘性土、中密粉细砂、黄土 坚硬粘性土、密实粉细砂、中粗砂 碎石土、软岩、风化岩
≤15 15~25 25~50 50~100 100~200
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(5) 观测每级荷载下的沉降
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(3) 安装设备 ①安装承压板前应整平试坑底面，铺设1~2cm厚的中砂垫 层，以保证承压板与试验面平整均匀接触。 ②安装千斤顶、载荷台架或反力构架。 ③安装沉降观测装置。其支架固定点应设在不受土体变形 影响的位置上，沉降观测点应对称放置。 (4) 加荷(压) 载荷试验加荷方式应采用分级维持荷载沉降相对稳定法 (常规慢速法)；测试的第一级荷载，应将设备的重量计入，且 宜接近所卸除土的自重(相应的沉降量不计)。以后每级荷载增 量，一般取预估测试土层极限压力的1/8-1/10，并不应少于8 级。当不宜预估其极限压力时，对较松软的土，每级荷载增量 可采用10-25kPa；对较坚硬的土，采用50kPa；对硬土及软质 岩石，采用100kPa。
4.2 静力载荷试验( loading test)
主要优点：是对地基土不产生扰动，利用其成果确定的地 基承载力最可靠、最有代表性，可直接用于工程设计。
浅层 按试验深度分为 • • • •
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深层 载荷试验分类
平板
按承压板形状分为 螺旋板
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基本原理：
平板静力载荷试验 (PLT)，简称载荷试验 （Plate loading test) 。 其方法是在保持地 基土的天然状态下，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。 测试所反映的是承 压板以下大约1.5-2倍 承压板宽的深度内土层 的应力—应变—时间关 系的综合性状。
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4.2.2 试验要点
(1)载荷试验一般在方形试坑中进行，试验点数不宜少于3个；
试坑底的宽度应不小于承压板宽度(或直径)的3倍，以消除侧向土自重引起 的超载影响，使其达到或接近地基的半空间平面问题边界条件的要求。试 坑应布置在有代表性地点，承压板底面应放置在基础底面标高处(土的浅层 平板载荷试验承压板面积不应小于0.25m2，对软土和粒径较大的填土不应 小于0.5m2；土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用0.5m2；岩石载荷试
土名 状态 s/d或s/b 2016/2/3 流塑 0.020 粘 性 软塑 0.016 可塑 0.014 土 硬塑 0.012 坚硬 0.010 稍密 0.020 粉 土 中密 0.015 密实 0.010 松散 0.020 砂 土 稍密 0.016 中密 0.012 密实 0.008 19
• C.极限荷载法（第二拐点法） • 用p—s关系曲线、或lgp—lgs曲线、p— Δs∕Δp、p—Δs∕Δt等关系曲线的第二个拐点 对应的荷载确定为极限荷载 pj，应以pj除以 安全系数K作为地基承载力。 • 在p—s关系曲线取s∕b=0.06时对应的压力， 即p0.06为极限荷载。
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
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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
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(2)成果应用
①确定地基土的承载力 A.第一拐点法 当p—s关系曲线有较明显的直线段时，一般就用这直线段的 拐点所对应的压力即比例界限Po值，作为地基土的承载力。 在软粘土中p—s关系曲线拐点常不明显，则可用lgp—lgs关 系曲线、或用p—Δs∕Δp关系曲线和p—Δs∕Δt关系曲线找到拐点。 特别是在双对数纸上，用lgp—lgs关系作图。 B.相对沉降控制法 当p—s关系曲线无明显拐点，呈缓和曲线型时，还可以用相 对沉降s∕b(s为承压板稳定沉降值，b为承压板连长或直径)来控制 。一般控制s∕b=0.02，取相应于这一点的压力p0.02作为地基承载 力。对软粘土地基采用s∕b=0.01~0.015较为恰当。
4、岩体应力测试技术，在测试元件和套钻技术（应力解除法） 有很多发展。水电部门进行了声发射法（刻槽）和应力解除法的 对比研究，取得进展。 声波法可用于测定岩体历史上受过最大地应力值，而应力解 除法是测定现存应力值。
5、钻孔压水实验方法，由原来的前苏联压水试验体系向国际 通用压水试验方法改进，采用Lugeon（刘让或吕荣）单位体制。 此外，还研究了一些特殊的压水试验方法，如：多孔压水试验、 2016/2/3 4 压气试验等。
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②确定地基土的变形模量
土的变形模量应根据p-s 曲线的初始直线段，可按均质 各向同性半无限弹性介质的弹性理论计算。 浅层平板载荷试验的变形模量E0(MPa) 可按下式计算：
pd E 0 I 0 (1 ) s
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深层平板载荷试验和螺旋板载荷试验的变形模量 E0(MPa)，可按下式计算：
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：
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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。 2、岩体变形试验中，采用大面积（d=1.0m）中心孔柔性承压 板法和钻孔弹模计（可测100m厚度内岩体变形）。 3、岩体剪切试验中，发展了现场三轴试验技术。研究岩体三 维状态下的变形、破坏机制及强度特征，并相应发展了三维数值 模拟与物理模型相结合进行岩体强度预测。
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4、为施工（基坑开挖、地基处理）提供可靠的数据。
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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
承压板的沉降可采用百分表或电测位移计量测， 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 .
每级荷载下的观测时间，对软粘土不应少于24h；对一般粘 性土不少于8h；对坚硬的土（如老粘土、密实砂土、碎石土） 不少于4h。 (6)当出现下列情况之一时，可终止试验： 1) 承压板周边的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显 隆起或径向裂缝持续发展； 2) 本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷载与沉 降曲线出现明显陡降； 3) 在某级荷载下24 小时沉降速率不能达到相对稳定标准； 2016/2/3 15 4) 总沉降量与承压板直径(或宽度)之比超过0.06。
pd E0 s
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式中 Io---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)； d－－承压板直径或边长(m)； p－－p-s 曲线线性段的压力(kPa)； s－与p 对应的沉降(mm)； ω－－与试验深度和土类有关的系数，可按下表 选用。
③基准基床系数Kv 根据承压板边长为30cm的平板载荷试验，按下列计算：
p KV s
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缺点：(1) 对测试机理及应用的研究都有待于进一步深入。
五、土体原位测试技术的种类