地基土原位测试实验

一、定义

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 。
（一）仪器设备
1. 承压板
要有足够的刚度，面积 一般为1000-5000cm2 2. 加荷装置 包括压力源、载荷台架 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

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。
5.
6.
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。 当需要卸载观测回弹时，每级卸荷量可为加荷量 的2倍，历时1h，每隔15min观测一次。荷载完全 卸除后，继续观测3h。


M可以通过电测仪表测出，如下 M R
- 传感器的率定系数, R - 读数
由此Cu 就可确定出来。
一、定义


孔隙水压力静力触探 (Piezo Cone penetration Test)， 简 称 孔 压 触 探 ( CPTU)， 它 是 在 普 通 的 CPT探头上安装了可以测量孔隙水压力的传感器， 使贯入时能在测量qｃ，ｆs的同时，测量贯入引 起的超孔隙水压力△ｕ，当停止贯入时，可测量 超孔隙水压力△ｕ的消散过程及完全消散时的静 止孔隙水压力u０ 孔压触探是可测孔隙水压力的电测式静力触探。

1. 2. 3.
载荷测试一般在方形坑中进行 安装设备 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
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。


三、操作
标准贯入试验多与钻探相配合使用，操作要点是: ①钻具钻至试验土层标高以上约15厘米处，以避 免下层土受扰动。 ②贯入前，应检查触探杆的接头，不得松脱。贯 入时，穿心锤落距为76厘米，使其自由下落，将 贯入器直打入土层中15厘米。以后每打入土层30 厘米的锤击数，即为实测锤击数N。 ③提出贯入器，取出贯入器中的土样进行鉴别描 述。 ④若需继续进行下一深度的贯入试验时，即重复 上述操作步骤进行试验。 ⑤当钻杆长度大于3米时，锤击数应按下式进行钻 杆长度修正:N63.5=αN，式中N63.5为标准贯入试 验锤击数，α为触探杆长度校正系数，如触探杆长 分别为≤3、≤6、≤9、≤12、≤15、≤18、≤21米时， 则α相应分别为1、0.92、0.86、0.81、0.77、0.73、 0.70。
四、土体原位测试的应用
根据不同的测试方法（包括CPT、DPT、PLT、PMT、 FVST、SDPT），其应用可归纳为： （1）、土层土类划分； （2）、求天然地基承载力； （3）、测定土的物理力学性质指标； （4）、在桩基勘察中的应用； （5）、评价砂土和粉土的地震液化； （6）、求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度 等； （7）、检验压实填土的质量及强夯效果； （8）、进行浅基础的沉降计算； （9）、其它。
第一章 概述 第二章 荷载实验 第三章 静力触探 第四章 十 字 板 剪 切 实 验 第五章 孔 压 静 力 触 探 实 验 第六章 标 注 贯 入 实 验
一、土体原位测试的概念

原位测试（In-Situ Testing ）：在岩土体原有的位置 上，在保持岩土的天然结构、天然含水量以及天 然应力状态条件下测定岩土性质称为原位测试。 土体原位测试：一般指的是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。

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。

土体原位测试方法很多，可以归纳为下列两类： (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。
3 3 顶面的抗扭矩为：M 3 D D1 CH 12 D, H 为板头的直径和高度。 D1为和十字板头接触处轴杆的直径( D1 D) D 3 M M 1 M 2 M 3 DH Cv D C H 2 6


D 3 M M 1 M 2 M 3 DH Cv D C H 2 6 2M C v C H Cu D 2 H D 3
一 、 定义

标准贯入试验 (standard penetration test，SPT)是动力触探 的一种，是在现场测定 砂或粘性土的地基承载 力的一种方法

二、设备



标准贯入试验的设备主要由标准贯入器、 触探杆和穿心锤三部分组成。触探杆一 般用直径为42毫米的钻杆，穿心锤重 63.5千克。 例如美国PDI公司的SPT标准贯入分析 仪。配备有一个0.6m长SPT杆(AW、 NW或其它类型)组件，该组件带有两个 应变桥路传感器，传感器由PDI公司精 确标定。现场试验时，将两个加速度传 感器固定到这个组件上，然后将其安装 至锤和取样杆之间钻杆的顶部。 通过电缆或无线发射器将这个组件与 SPT分析仪连接起来。在SPT试验过程 中，应变传感器和加速度传感器获得必 要的力和速度信号，用于计算转换能量。 能量实时地显示在SPT分析仪的屏幕上。
一、定义

十字板剪切试验(FVST： field vane shear test) 是用插入软粘土中的十 字板头，以一定的速率 旋转，测出土的抵抗力 矩，然后换算成土的抗 剪强度的一种测试方法。
图中所示为板头 侧面的剪切阻力 分布
Cv
图中所示为在板头 上、下面的剪切阻 力分布。
D 圆柱体侧面的抗扭矩为：M 1 DH Cv 2 2 D 3 圆柱体底面的抗扭矩为：M 2 D C H D C H 4 3 12

一、定义 静力触探(Static Cone Penetration Test,简称 CPT)是借助机械把一定 规格的圆锥形探头匀速 压入土中，通过测定探 头的端阻qｃ，侧壁摩阻 力fｓ来确定土体的物理 力学参数，划分土层的 一种土体勘测技术。





静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也 叫“荷兰锥”试验。 按测量机理分：机械式静力触探和电测式静力触 探 按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探、 孔压静力触探 电测式静力触探的优点： （1）测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘 探与测试双重作用； （2）测试数据精度高，再现性好； （3）采用电测技术，便于实现测试工程的自动化， 测试成果可由计算机自动处理，减少了工作强度。

探头饱和的方法有加热 排气法和真空排气法 可以用水、硅油、甘油 等对探头进行饱和


孔压探头饱和与检验的 装置
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孔压探头测力传感器的检验与率定同常规探头 对孔压探头，还应进行如下检验与标定 1.饱和度检验（采用孔压响应试验） 2.测力传感器与孔压传感器之间的干扰 3.探头孔压传感器的绝缘性检验 孔压传感器的率定——孔压率定系数ku
孔压触探与一般的静力触探相比，具有下面一些突 出优点： 1. 由于不同土体的渗透性差别很大，CPTU量测孔隙水 压力的灵敏度很高，能够分辨1~2cm厚的薄土层土 性的变化，因而可以详细分层。特别是在区分砂层 和粘土层方面精度很高。 2. 可以量测到孔隙水压力，从而有可能进行有效应力 分析。 3. 可以估算土体的渗透系数和固结系数。 4. 可以测定土层不同深度的静止水压力，获得地下水 条件的资料。 5. 可以区分排水、部分排水和不排水的贯入条件。 6. 可计算土的超固结比，评价土层应力历史，计算静 止侧压力系数k０等。