第二章—平板载荷试验

第二章 载荷试验
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主要内容
一、概述
二、试验设备与方法 三、基本测试原理 四、试验资料整理与应用 五、其它类型载荷试验
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一、概述
1、载荷试验：
载荷试验（Plate Load Test，简称PLT）是在现场对一个刚 性承压板逐级加荷，测定天然地基、单桩或复合地基的沉
降随荷载的变化，借以确定它们承载能力的原位测试方法。
通常快速法要比慢速发测得的地基承载力高
由于土层具有松弛特性，使得手工施加荷载时，荷载的 稳定性较差，如果荷载变化大，则可能低估极限承载力。
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千分表
三、基本测试原理
（二）载荷试验的影响因素：
（4）反力方式的影响 不同的反力方式对试验结果也有一定的影响。如果锚桩 或堆载支撑离承压板较近，可能使承压板附近土层受到扰 动，从而使极限承载力降低。 基准梁放置位置离承压板较近，则可能降低承压板上百 分表的位移读数，从而增加极限承载力。
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千分表
二、试验设备与方法
（二）试验方法：
4、试验终止标准 当试验过程中，出现下列情况之一时，试验应终止： （1）承压板周围岩土出现明显侧向挤出现象，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一级荷载沉降量的5倍，荷 载－沉降(p-S)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，还在继续近似等速或加速发展。
（一）试验设备：
载荷试验因试验土层软硬程度、压板大小和试验土层深度 等不同，采用的测试设备有多种情况。大体可归纳为由承
压板、加荷系统、反力系统、观测系统四部分组成。
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二、试验设备与方法
（一）试验设备：
各部分的主要功能：加荷系统控制并稳定加荷的大小，通 过反力系统反作用于承压板，承压板将荷载均匀传递给地
2、设备的调试与注意事项
（1）尽量避免测试面土体受到扰动，否则土性会发生变化，影响测 试精度。
（2）安装过程要精心，确保承压板、反力系统和加荷系统的传力重
心在一条垂线或直线上，各部件连接牢固，但地基土不能受到预压。 （3）安装量测系统时，变形观测的基准点要稳定可靠，不受荷载板 沉降的影响。除承压板量测的百分表外，还应在其两侧地面设置地面升 降观测点。 （4）设备安装好后，要进行初步调试，使各部分处于最佳工作状态。
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千分表
二、试验设备与方法
（二）试验方法：
4、试验终止标准 当试验过程中，出现下列情况之一时，试验应终止： （4）浅层载荷试验的总沉降量S与承压板宽度b或直径d
之比已大于0.06～0.08；深层载荷试验用S/d=0.04。
（5）当达不到极限荷载时，最大压力已达到预期设计荷 载的2倍或超过p-S曲线第一拐点至少三级荷载，其对应的前 一级荷载即定位极限荷载。
5. 确定单桩、复合地基的极限承载力。
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一、概述
4、载荷试验的适用范围：
适用范围：各种地基土，包括是各 种填土和含碎石的土。
5、载荷试验的优缺点：
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。
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二、试验设备与方法
大直径的10倍。
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二、试验设备与方法
1、承压板类型及尺寸： （3）承压板试坑大小： 浅层平板载荷试验试坑的宽度至少应等于承压板边长或 直径的3倍； 深层平板载荷试验试坑的宽度至少应等于承压板边长或 直径。
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二、试验设备与方法
2、加荷系统： 加荷系统是指通过承压板对地基施加荷载的装置，主要有： 堆重加荷装置和千斤顶加荷装置两种。 （1）堆重加荷装置 一般将砂袋、砌块、钢锭等重物，依次对称置放在加荷台 上，逐级加荷。加荷操作要细心，对称放置，不要偏压。 此类装置费时费力且控制困难，但荷载稳定。
部光平，尺寸和传力重心准确，搬运和安置方便。
形状要求：可加工成正方形或圆形，其中圆形压板受力
条件较好，使用最多。
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二、试验设备与方法
1、承压板类型及尺寸： （2）承压板的尺寸： 对于浅层平板载荷试验，承压板尺寸不应小于0.25m2。
对均质密实的土，可采用0.1m2。
对软土和人工填土，不应小于0.5m2，可以更大一些。 对于深层平板载荷试验，宜选用0.5m2或直径80cm。 对于岩石地基，承压板面积可用0.07～0.1m2。 对于碎石类土，承压板直径或边长应大于碎石或卵石最
基土，地基土的变形由观测系统测定。
1－载荷台；
2－钢锭；3－混凝土平台； 4－测点； 5－承压板
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二、试验设备与方法
1、承压板类型及尺寸： （1）承压板的基本要求： 材质要求：承压板可用混凝土、钢筋混凝土、钢板、铸 铁板等制成，多以肋板加固的钢板为主。 刚度要求：具有足够的刚度，不破损、不挠曲，压板底
2、加荷系统： （2）千斤顶加荷装置
1－千斤顶；2－地锚；3－桁架；4－立柱； 5－分立柱；6－拉杆
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二、试验设备与方法
3、反力系统： 除堆重加荷方外，其他加荷系统都必须与反力系统相配合。 反力系统主要有：锚固式、撑壁式和平洞式三种。
锚固式反力系统
钢桁架式反力系统
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二、试验设备与方法
4、量测系统： 量测系统包括：量测系统包括基准梁，位移计，磁性表座， 油压表（测力环）。
按照最大加荷量的1/10～1/12进行分级，则不同的分级方 式得到的极限承载力可能不同。
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千分表
三、基本测试原理
（二）载荷试验的影响因素：
（2）加荷间歇时间与读数时间间隔 加荷速度的各级荷载之间时间间隔的长短、同一荷载不 同读数时间间隔的长短等等都会对极限承载力有一定的时
间。
（3）加荷方法与荷载稳定性
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千分表
二、试验设备与方法
（二）试验方法：
（1）快速载荷试验 快速载荷试验是指加荷速率快，试验时间段，一般只需 几小时，而常规载荷试验一般需要2～3天，周期太长。
3、加荷方式
快速载荷试验适用于岩石、碎石类土及粗砂地层。
快速载荷仍是逐级加荷，前后两级荷载的间隔是固定的， 一般是10min，当连续三次沉降量读数差均不大于0.01mm 时，认为已稳定。
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千分表
四、试验资料的整理与应用
（一）试验资料的整理：
（2）异常数据处理
出现异常数据怎么办？
在资料分析阶段发现个别点据异常时，只要不对结果的判释有太大
的影响，可以将其舍去。 若测试中的异常点过多，则该次试验为不合格，应重新进行试验。
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千分表
四、试验资料的整理与应用
（一）试验资料的整理：
1
2 E0
2
2
pB
圆形刚性压板（D为直径）：
s
1
4 E0
pD
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千分表
三、基本测试原理
（二）载荷试验的影响因素：
（1）预压与荷载分级 正式载荷试验之前的预置压力，应该等于承压板处的上 覆土层的有效应力；预压小于该应力，可能低估极限承载
力；预压大于该应力，可能高估极限承载力。
密实土层：50～100kPa；
岩石地基：200～500kPa。
碎石类土：100～200kPa;
加荷等级的划分为10～12级，不应小于8级，最大加载量 不应小于地基承载力设计值的2倍。
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千分表
二、试验设备与方法
（二）试验方法：
（1）常规载荷试验 常规载荷试验是逐级加荷，待各级荷载作用下的沉降达到 相对稳定后，再施加下一级荷载。
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1－载荷台；
2－钢锭；3－混凝土平台； 4－测点； 5－承压板
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二、试验设备与方法
2、加荷系统： （2）千斤顶加荷装置 根据试验要求，采用不同规格的手动液压千斤顶加荷，并 配备不同量程的压力表或测力计控制加荷值。千斤顶可采
用一个或多个。要注意加荷稳定，避免冲击荷载。
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二、试验设备与方法
机械类位移计可采用百分表，其最小刻度0.01mm，量程一般为5~30mm，
为常用仪表。电子类位移计一般具有量程大、无人为读数误差等特点， 可以实现自动记录和绘图。油压表一般为机械式，人工测读。
百分表
磁性表座
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二、试验设备与方法
（二）试验方法：
1、设备的安装过程
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千分表
二、试验设备与方法
（二）试验方法：
3、加荷方式
土体：
每级加载后，按时间间隔5、5、10、10、15、15min读数，
以后每隔30min读数一次，当连续2小时内，每小时的沉降
量小于0.1mm时，认为该级荷载下沉降已稳定，可施加下一 级荷载。
来自百度文库21
千分表
二、试验设备与方法
（二）试验方法：
（1）常规载荷试验
3、加荷方式
岩石：
每级加载后，按时间间隔1、2、2、5min读数一次，以后每 隔 10min 读 数 一 次 ， 当 连 续 三 次 沉 降 量 读 数 差 小 于 等 于 0.1mm时，认为该级荷载下沉降已稳定，可施加下一级荷载。
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千分表
三、基本测试原理
（二）载荷试验的影响因素：
（6）承压板的尺寸效应 承压板的尺寸一般较小，其影响深度也是有限的。一般
认为，平板载荷试验只能反映2倍压板宽度的深度以内的土
性。所以，压板试验的压板尺寸也不宜过小。特别是当场 地内含有软弱下卧层时。 由试验得出的p~s曲线具有模型试验的特征，决不能代表 基础的荷载与沉降之间的关系，所求得的变形模量也决不
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一、概述
2、载荷试验分类：
1.按承压板的形状分：平板载荷试验和螺旋板载荷试验 2.按承压板设置深度分：浅层平板载荷试验和深层平板载
荷试验。
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一、概述
3、载荷试验的应用：
1. 确定地基土的比例界限压力、极限压力； 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. 确定地基土的基床反力系数；
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P
2
2 R
cos
3

P z
2
k
x z
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千分表
三、基本测试原理
（一）基本测试原理：
（2）刚性压板下的地基反力分布为：
理论公式为：
P o p x
(x)
2 R P R
2
x
2
p 2 1 (x / R)
2
(x)
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千分表
三、基本测试原理
（一）基本测试原理：
（3）根据土力学原理，刚性承压板下计算地基沉降量的理 论公式为： 方形刚性压板（B为边长）： s
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千分表
三、基本测试原理
（二）载荷试验的影响因素：
（5）承压板刚度的影响
压板的刚度会对地基反力的分布产生显著的影响。当压板的刚度有限时， 在中心荷载的作用下，基底压力视压板刚度而又不同的分布特征。但实 际上，根据圣文南原理，当一个力系作用于弹性介质上，如其总量保持 不变而仅只分布形式发生变化，那么受影响的部位仅局限于力系作用点 的附近。所以，压板刚度对地基变形的影响是有限的，但压板刚度对位 移测试结果的影响是显而易见的。故荷载板必须有足够的刚度。
（3）p-S曲线的绘制
A
B
C
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千分表
四、试验资料的整理与应用
（一）试验资料的整理：
（4）p-S曲线的修正
若绘出的p~S曲线的直线段不通过坐标原点，可按直线
步分析之用。
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千分表
四、试验资料的整理与应用
（一）试验资料的整理：
（2）异常数据处理
所谓异常数据是指背离这一规律性的数据。比如p~s曲线上的某一点背
离曲线很多，或随着加载的进行压板变形过小甚至产生反方向的位移，
油压表或百分表的读数产生跳跃等等。 防止出现异常数据的方法：其措施是仪器仪表的保养维修、定期标定并 经常检查，试验过程中要经常观察，及时发现问题，尽早排除设备故障， 同时，压板的选择，基准梁的选择安装等等都非常重要。
能盲目地用于整个压缩层。
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千分表
四、试验资料的整理与应用
（一）试验资料的整理：
（1）原始数据的计算复核 对位于承压板上百分表的现场记录读数，求取其平均值，
计算出各级荷载下各观测时间的累计沉降量，对于监测地
面位移的百分表，分别计算出各地面百分表的累计升降量。
经确认无误后，可以绘制所需要的各种实测曲线，供进一
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千分表
三、基本测试原理
（一）基本测试原理：
平板载荷试验的理论依据，一般是假定地基为弹性半无限 体（具有变形模量E0和泊松比v），按弹性力学的方法导出 表面局部荷载作用下地基土的沉降量S计算公式。
（1）竖向集中荷载作用时，地基中任一点的应力为：
P o
布辛纳斯克的解答为：


r R z N
y

z

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千分表
二、试验设备与方法
（二）试验方法： 3、加荷方式
根据试验中加荷方式的快慢，可将载荷试验分为：常规
载荷试验（慢速载荷试验）和快速载荷试验两种。 加荷等级和标准通常采用地基基本承载力的1/5或极限承 载力的1/10作为试验中的实用值：
松软土层：10～25kPa； 中密土层：25～50kPa;