第二章 室内试验(岩土测试技术)
土工室内试验
土工室内试验土工试验是测定土的物理、力学、化学和其他工程性质（见土的工程性质），供岩土工程设计和施工控制使用。
土工试验有两种方式,即室内试验和原位试验,前者是对采取的土样进行试验，后者是在现场自然条件下直接进行试验。
室内土工试验包括土的物理、力学、化学和矿物等分析试验。
前两项较为常用，后两项在特殊情况下进行。
土工试验方法从40年代开始制定标准,1942年,美国各州公路工作者协会(AASHO) 已开始就土的物理性质试验方法和设备制定标准，中国水利部1956年颁发了《土工试验规程》，许多国家也都制定有本国的试验规程。
基本物理试验包括土的单位容重、含水量和比重三项，并由此求算土的孔隙比，孔隙度、饱和度等指标。
粒径分析试验将一定重量的土烘干碾散后用顺序叠好的筛组过筛、称重，确定各个粒径范围内土粒重的百分数。
小于2毫米的土团粒，干时不易碾散,需置于水中充分浸润分散后并通过2.0～0.1毫米的细筛。
小于0.1毫米的细粒土,用比重计法或移液管法确定其各种粒径的含量。
通过筛分和比重计结合粒径分析试验，绘制土样的粒径分布曲线供土分类使用。
阿太堡界限含水量试验测定土在液性界限和塑性界限时的含水量。
因液性界限和塑性界限的定义不够准确，其测定方法有人为规定的因素。
A.卡萨格兰德于1932年提出一种测定土的液性界限的碟式仪及其测定方法，已被西欧、美、日等国采用至今。
苏联、中国多用平衡圆锥仪测土的液性界限。
两者测得结果不尽相同，其差异与土的塑性大小有关。
塑性界限试验各国仍采用人工搓条法。
相对密度试验测定无粘性土在最松和最密实状态下的最小和最大容重，以计算它的最大、最小孔隙比和相对密度。
测最小容重多使用量筒法、漏斗法和各种松砂器。
测最大容重最常用的是击实法和振动法。
测无粘性土的最小和最大容重方法，有时需根据土质条件而定，在有疑问时应用几种方法进行对比试验。
击实试验用标准的容器、锤击和击实方法，测定土的含水量和容重变化曲线，求得最大干容重时的最佳含水量，是控制填土质量的重要指标之一。
岩土工程测试技术
1.1岩土工程测试的内容：室内试验技术、原位测试实验技术、现场监测技术2.1、测试系统包括：荷载系统、测量系统、信号处理系统、显示和记录系统2、一个理想的测试系统，应该具有确定的输入-输出关系，其中以输出与输入呈线性关系为最佳，即理想的测试系统应当是一个线性系统。
（y=kx）3、传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电器3部分组成。
4、电阻式传感器的基本原理是将被测的非电量转变成电阻值，通过测量电阻值达到测量非电量的目的。
5、光纤传感器的基本原理是将来自光源的光经过光纤进入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，引起光纤传输的光波强度、相位、频率、偏振态等发生变化，称为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器，经解调器调解后，获得被测参数。
6、岩土工程测试中常用的钢弦式应变计基本原理是将钢弦内应力的变化转换为钢弦振动频率的变化。
7、被测对象某参数的量值之真实大小x是客观存在的，由于使用的仪器设备、测量方法、周围环境、人的因素等条件的限制，测量值与真值之间存在差值，该差值称为测量误差。
8、误差分为随机误差、系统误差和粗大误差。
9、传递特性是表示测量系统输入与输出对应关系的性能。
10、测量系统由传感器、信号和测量电路组成，它将被测量通过传感器变成电信号，经变换、放大、运算，变成易于处理和记录的信号。
一、开展边坡工程监测的目的：1.评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定程度，并作出有关预报，为业主、施工方及监理方提供预报数据，跟踪和控制施工进程，对原有的设计和施工组织的改进提供最直接的依据，对可能出现的险情及时提供报警值，合理采用和调整有关施工工艺和步骤，做到信息化施工和去得最佳的经济效益；2、为防止滑坡及可能的滑动和蠕动变形提供技术依据，预测和预报今后边坡的位移、变形的发展趋势，通过监测可对岩土体的实效特性进行相关的研究；3、对已经发生滑动破坏的边坡和加固处理过的滑坡，监测结果也是检验崩塌、滑坡分析评价及滑坡处理工程效果的尺寸；4、为进行有关位移分析及数值模拟计算提供参考。
岩土工程勘察中岩土室内试验技术应用探讨
岩土工程勘察中岩土室内试验技术应用探讨作者：王俊来源：《城市建设理论研究》2013年第33期摘要:在进行岩土工程建设的过程中，通过进行岩土工程勘查可以有效提高地基基础形式可行性的评价效果，改善对持力层的选取质量。
本文就岩土工程勘查中的岩土室内试验进行分析，对室内试验技术内容进行探究。
关键词:岩土工程；野外勘查；室内试验中图分类号： S29 文献标识码： A岩土工程勘察工作是岩土设计和施工的基础。
该工程主要是按照不同勘察阶段的要求，正确反映场地的工程地质条件及岩土体性态的影响，并结合工程设计、施工条件以及地基处理等工程的具体要求，进行技术论证和评价，提交处岩土工程问题及解决问题的决策性具体建议，并提出基础、边坡等工程的设计准则和岩土工程施工的指导性意见，为设计、施工提供依据，服务于工程建设的全过程。
1 岩土测试样品选取标准在进行岩土工程勘察的过程中，对岩土测试样品进行合理选取可以有效提高对岩土层工程性状的反应程度，增强岩土体数据的准确性。
因此，岩土测试样品在选取的过程中要保持本身的原状样，这样才能确保检验结果的可靠性、有效性。
岩土测试样品原状样具体要求如下。
第一，选取的岩土工程勘查岩土测试样品要具有一定的代表性，样品能够完全反应岩土层体土质、位置、工程性状及其他特性，具有高度的代表性；第二，岩土测试样品取样的过程中原有性质没有发生改变，自身的结构、含水率状况与实际样品选取前没有发生任何扰动。
一旦出现扰动现象要对岩土测试样品进行重新取样，保证测试结果完全符合天然岩土体的工程性状，提高检验数据的有效性；第三，要在天然状态下对岩土测试样品各项参数进行测定。
要避免外界因素对岩土测试样品出现的扰动现象，保持岩土测试样品的天然状态性质；第四，要对产品的规格、数据进行合理选取，依照岩土工程勘查要求对各项试验所需数据进行合理设置。
要确保岩土检验样本能够完成检验过程中的全部需求。
在进行检验的过程中，土常规试验一般要求土体直径在70mm以上，长度在200mm左右；在岩石轴抗压强度试验过程中，检验一般要求样本数量在3~6块，样本标准为φ50mm×100mm试件。
岩石工程中的岩土体参数测试技术
岩石工程中的岩土体参数测试技术作为岩石工程中的重要组成部分，岩土体参数的准确测试对于工程设计、施工和评估至关重要。
岩土体参数是指衡量岩石和土壤性质的物理和力学特性，包括强度、压缩性、渗透性等。
本文将介绍一些常见的岩土体参数测试技术，包括工程地质勘探、岩土试验等。
工程地质勘探是岩土体参数测试的基础。
初步地质勘探包括现场调查和实地勘探，以获取区域地质背景、地质构造、地层岩土分布等信息。
这些信息对于岩土体参数的测试方案制定和解释具有重要意义。
随着技术的不断发展，现代地质调查采用了先进的测量仪器和技术，如全站仪、雷达地质探测仪等，提高了勘探精度和效率。
岩土试验是岩土体参数测试的核心。
通过对岩土样品进行室内试验，可以获得更为准确的参数数据。
常见的岩土试验包括岩石和土壤的力学性质试验、渗透性试验和变形性质试验等。
其中，力学性质试验主要包括抗压强度试验、抗剪强度试验和三轴试验等。
这些试验可以通过加载设备和应变测量仪器进行，以获取岩土体在不同荷载条件下的力学性能。
渗透性试验主要用于研究岩土体的渗透能力，常见的试验方法有液体渗透试验和气体渗透试验等。
变形性质试验主要包括压缩性试验和蠕变试验，可以获得岩土体的变形特性参数。
除了传统的岩土试验，近年来环境地质工程领域的发展也促进了岩土体参数测试技术的进步。
环境地质工程主要研究地下水污染、土壤侵蚀、土壤污染等问题，对于岩土体参数测试提出了新的要求。
如水文地质勘探技术的应用，可以通过测量地下水位、水质等信息，为岩土体参数测试提供更为准确的数据。
此外，无损测试技术的应用也逐渐得到推广，利用地震波反射、电磁波散射等原理，可以在不破坏样品的情况下获取岩土体的物理性质。
岩土体参数测试技术的进步，不仅提高了工程设计的准确性，也为工程施工和评估提供了有效的参考依据。
在大型岩土工程项目中，岩土体参数测试的结果往往决定了工程的安全性和经济性。
因此，对于工程技术人员来说，熟练掌握岩土体参数测试技术，并能正确解读测试结果，是提高工作质量的关键。
第二章 室内试验(岩土测试技术)
第三节 土的强度试验
土的强度试验（剪切试验）的主要目的：测定土 在不同排水条件和应力状态下，土的抗剪强度指 标c、φ。
室内土的强度试验主要有直接剪切试验、三轴压 缩试验和无侧限抗压试验。
和天然密度。
块体密度试验可分为量积法、水中称量法和蜡封法。 量积法适用于能制备成规则试件的各类岩石； 水中称量法适用于除遇水崩解、溶解和干缩湿胀外的其它
各类岩石； 蜡封法适用当土条直径搓成3mm时产生裂缝，并开始断裂，表示试样的含水率 达到塑限含水率。当土条直径搓成3mm时不产生裂缝或土条直径大于 3mm时开始断裂，表示试样的含水率高于塑限或低于塑限，都应重新 取样进行试验。
5 取直径3mm有裂缝的土条3～5g，测定土条的含水率。
第二节 土的变形性质的试验
最常用的是：固结与压缩试验 固结？压缩？ 试验原理-太沙基一维固结理论
试验过程中无侧向变形，在k0条件下压 缩
固结试验适用与饱和黏性土压缩性指 标的测定
压缩试验适用于非饱和土压缩性指标 的测定（不能测固结系数）
常规压缩试验
高压固结试验
按加荷方式不同可分为标准固结试验和连
颗粒分析成果整理
表2-2 颗粒分析成果表
土样
粒组（mm）百分含量
编号 >2 2-0.5 0.5-0.25 0.25-0.075 0.075-0.005
1 28 10
15
20
10
<0.005 17
土样 编号 >2
1 28
表2-3 颗粒分析成果表
小于某粒径（mm）累积百分含量
岩土测试技术
41
42
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44
4、工程施工测量与检验监测
岩土工程施工测量与检验监测（Geotechnical Construction Measurement and Inspection Monitoring）
主要包括施工期测量、桩基动测、土压力和孔隙 水压力观测、沉降与变形观测、边坡变形监测、 地下洞室围岩观测和大坝原位观测等。
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利用 测斜 仪测 量地 层位 移变 化
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斜 坡 变 形 监 测
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变 形 监 测 工 程
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第一章 绪 论
一、岩土测试的目的与作用 二、岩土测试方法分类 三、各类岩土测试方法 四、岩土测试技术的发展趋势 五、原位测试的优缺点
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岩土测试一直受到岩土工程界的重视，岩土工程 测试的方法发展迅速，新方法不断出现，应用范 围也不断扩大。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。
mbw 比重瓶、水总质量
mbws 比重瓶、水、土总质量
md Gs Gu mbw md mbws
15
测定土的密度：环刀法
环刀的容积V=60cm3； 环刀的质量m1； 环刀和土的质量m2；
土的密度: m 2 m1 V
16
测定土的含水量：烘干法
称量盒质量m0； 称量盒加湿土质量m1； 称量盒加干土质量m2；
声发射法
X射线法
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（4）土体原位测试
在工程现场，(基本)不扰动，测试土层，获得其物理力学性 质指标及划分土层。
岩土工程测试技术报告
岩土工程测试技术报告标题：岩土工程测试技术报告引言概述：岩土工程测试技术是岩土工程领域中非常重要的一部份，通过测试技术可以获取岩土工程材料的物理力学性质和工程特性，为工程设计和施工提供重要的依据。
本报告将介绍岩土工程测试技术的相关内容，包括测试方法、仪器设备和数据分析等方面。
一、岩土工程测试方法1.1 岩土样品采集：岩土工程测试的第一步是采集样品，样品的采集方法和位置对测试结果有很大影响。
1.2 试验室室内试验：室内试验是岩土工程测试的常用方法，包括压缩试验、拉伸试验、剪切试验等。
1.3 野外试验：野外试验是对岩土工程材料在实际工程中的性能进行测试，包括原位试验、动力触探等。
二、岩土工程测试仪器设备2.1 岩土力学试验仪器：岩土工程测试中常用的仪器包括压力机、拉伸机、剪切机等，用于进行不同类型的力学试验。
2.2 岩土物理试验仪器：岩土工程测试中还需要使用一些物理试验仪器，如密度计、渗透仪等，用于测试岩土材料的物理性质。
2.3 数据采集仪器：为了准确记录测试数据，岩土工程测试中还需要使用数据采集仪器，如传感器、数据采集系统等。
三、岩土工程测试数据分析3.1 数据处理：岩土工程测试得到的原始数据需要进行处理和分析，以便得出准确的结论。
3.2 统计分析：通过统计分析岩土工程测试数据，可以揭示岩土材料的特性和规律。
3.3 结果评价：最终的测试结果需要进行评价，以确定岩土材料的工程性能和适合范围。
四、岩土工程测试质量控制4.1 样品质量控制：岩土工程测试的样品质量对测试结果的准确性有很大影响，需要严格控制样品的采集和处理过程。
4.2 仪器校准：岩土工程测试仪器的准确性也是测试质量的重要保障，需要定期进行校准和维护。
4.3 数据审核：对岩土工程测试得到的数据进行审核和验证，确保测试结果的可靠性和准确性。
五、岩土工程测试技术的应用5.1 工程设计：岩土工程测试技术在工程设计阶段可以为工程师提供重要的数据支持，匡助设计合理的工程方案。
(完整版)岩土工程测试与监测技术课后思考题答案
第一章绪论1、论述岩土工程测试和监测的主要内容及其重要性？答：（1）、岩土工程测试技术一般分为室内试验技术，原位实验技术和现场监测技术等几个个方面。
在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步，这些传统的难点将会取得突破性进展。
（2）、a.、不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试技术落后，则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不仅岩土工程设计的先进性无法体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证。
所以，测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段。
b.测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤，它不仅是学科理论研究与发展的基础，而且也为岩土工程实际所必需。
c.监测与检测可以保证工程的施工质量和安全，提高工程效益。
在岩土工程服务于工程建设的全过程中，现场监测与检测是一个重要的环节，可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。
依据监测结果，利用反演分析的方法，求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。
岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等，在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。
第二章测试技术基础知识1、简述传感器的定义与组成。
答：传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。
传感器通常由：敏感元件、转换元件、测试电路三部分组成。
2、传感器的静态特性的主要技术参数指标有哪些?答：主要有：灵敏度、线性度（直线度）、回程误差（迟滞性）。
3、钢弦式传感器的工作原理是什么？答：工作原理：是由敏感元件（一种金属丝弦）与传感器受力部件连接固定，利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量。
4、什么是金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？答：金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形（伸长或缩短）的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应变效应。
第2章典型室内试验与原位测试技术-new
◆剪切波震相确认
触发信号 零时刻
S波初至 时刻
ts
横波走时
孔口
震源
◆单孔法资料分析
hi − hi −1 Vsi = i −1 h j − h j −1 ti cosθi − ∑ Vsj j =1
式中，Vsi、Vsj——分别为第i层和 ——分别为第 式中， 层的平均剪切波速(m/s) (m/s)； 第j层的平均剪切波速(m/s)； ——分别为第 hi、hj——分别为第i和第j个测点的 深度(m) (m)， 深度(m)，h0＝0； ——第 个测点深度的走时(s) (s)； ti——第i个测点深度的走时(s)； ——第 θi——第i个测点深度到激发点连 线与钻孔轴线的夹角( 线与钻孔轴线的夹角(°)。
静力载荷试验得到压力p(kPa)与相应的 土体稳定沉降量s(mm)之间的关系曲线 ,即p-s 曲线，一般可划分为三个阶段。 阶段：直线变形阶段,或压密阶段。从原点 第1阶段：直线变形阶段,或压密阶段 到比例界限压力p0(亦称临塑压力 临塑压力)。土体变形 临塑压力 主要由于土中孔隙的减少引起，土颗粒主要是 竖向变位，且随时间渐趋稳定而土体压密。 阶段：局部剪切阶段。 第2阶段：局部剪切阶段。从临塑压力p0到极 极 限压力pu。这个阶段除土体的压密外，在承压 板边缘已有小范围土体发生剪切破坏，土体的 变形由土中孔隙的压缩和土颗粒剪切移动同时 引起，土粒同时发生竖向和侧向变位。 阶段：破坏阶段。 第3阶段：破坏阶段。极限压力pu以后，沉降 急剧增加。这一阶段的显著特点是，即使不施 加荷载，承压板也不断下沉，同时土中形成连 续的滑动面，土从承压板下挤出,发生隆起及 环状或放射状裂隙。
4、浅层平板载荷试验要点
C.0.6 承载力特征值的确定应符合下列规定： 1 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； 2 当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极 限荷载值的一半； 3 当不能按上述二款要求确定时，当压板面积为 0.25~0.50m2 ，可取s/b=0.01~0.15所对应的荷载，但其值 不应大于最大加载量的一半。 C.0.7 同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试 验实测值的极差不超过其平均值的30％时，取此平均值作 为该土层的地基承载力特征值fak。
(完整)岩土工程测试与监测技术课后思考题答案
第一章绪论1、论述岩土工程测试和监测的主要内容及其重要性?答：（1）、岩土工程测试技术一般分为室内试验技术，原位实验技术和现场监测技术等几个个方面。
在原位测试方面，地基中的位移场、应力场测试，地下结构表面的土压力测试，地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点，随着总体测试技术的进步,这些传统的难点将会取得突破性进展。
（2）、a。
、不论设计理论与方法如何先进、合理，如果测试技术落后,则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求，不仅岩土工程设计的先进性无法体现，而且岩土工程的质量与精度也难以保证.所以,测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段.b。
测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤,它不仅是学科理论研究与发展的基础，而且也为岩土工程实际所必需。
c.监测与检测可以保证工程的施工质量和安全,提高工程效益。
在岩土工程服务于工程建设的全过程中，现场监测与检测是一个重要的环节，可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。
依据监测结果,利用反演分析的方法，求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。
岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等，在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。
第二章测试技术基础知识1、简述传感器的定义与组成。
答:传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置.传感器通常由:敏感元件、转换元件、测试电路三部分组成。
2、传感器的静态特性的主要技术参数指标有哪些?答：主要有：灵敏度、线性度（直线度）、回程误差(迟滞性）。
3、钢弦式传感器的工作原理是什么？答：工作原理：是由敏感元件（一种金属丝弦）与传感器受力部件连接固定，利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量.4、什么是金属的电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？答：金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短）的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应变效应。
土木工程师-专业知识(岩土)-岩土工程勘察-1.5室内试验
土木工程师-专业知识（岩土）-岩土工程勘察-1.5室内试验[单选题]1.对含有有机质超过干土质量5%的土进行含水率试验时，应将温度控制在下列哪项的恒温下烘至恒量？()[2014年真题（江南博哥）]A.65～70℃B.75～80℃C.95～100℃D.105～110℃正确答案：A参考解析：根据《土工试验方法标准》（GB/T 50123—2019）第5.2.2条第2款规定，对有机质含量为5%～10%的土，应将温度控制在65～70℃的恒温下烘至恒量。
[单选题]2.在土的击实试验中，正确的说法是()。
[2007年真题]A.击实功能越大，土的最优含水量越小B.击实功能越大，土的最大干密度越小C.在给定的击实功能下，土的干密度始终随含水量增加而增加D.在给定的击实功能下，土的干密度与含水量关系不大正确答案：A参考解析：最优含水量是在一定的压实能量下使土最容易压实，并能达到最大密实度时的含水量。
所施加的压实功越大，压实土的细粒含量越少，则最优含水量越小，而最大干密度及强度愈高。
在低含水率时，干密度随含水率增加而增加，当干密度达到某一定程度时，干密度随含水率增加而降低。
AB两项，击实功能越大，土的最优含水量越小，土的最大干密度越大；CD两项，在给定的击实功能下，随含水量增加土的干密度是先增加到峰值再减小，土的干密度与含水量密切相关。
[单选题]4.为测求某一砂样最大干密度和最小干密度分别进行了两次试验，最大两次试验结果为：1.58g/cm3和1.60g/cm3；最小两次试验结果为：1.40g/cm3和1.42g/cm3；问最大干密度和最小干密度ρdmax和ρdmin的最终值分别为：()。
[2009年真题]A.ρdmax＝1.60g/cm3；ρdmin＝1.40g/cm3B.ρdmax＝1.58g/cm3；ρdmin＝1.42g/cm3C.ρdmax＝1.60g/cm3；ρdmin＝1.41g/cm3D.ρdmax＝1.59g/cm3；ρdmin＝1.41g/cm3正确答案：D参考解析：根据《土工试验方法标准（住建部公开版）》（GB/T 50123—2019）第12.1.3条规定，本试验必须进行两次平行测定，两次测定值其最大允许平行差值应为±0.03g/cm3，取两次测值的算术平均值为试验结果。
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
测试技术岩土工程勘察
dR (1 2) d
R
令
K0
dR /
R
(1
2)
d/
(2.5)
K0称为金属丝的灵敏系数，其物理意义是单位应变所引起的电阻 相对变化。（dρ/ρ)/ε比（1+2μ）要小得多，在比例极限范围内，K0 可看成常数，金属丝的K0=1.7~3.6。即式（4.5）也可写成：
dR/R=K0ε
2.4 常用传感器的工作原理 2、 基本结构
岩土工程勘查与测试
第1章 绪论
1)由单纯的“工程地质勘察”向“岩土工程”发展日趋完 善。
(2)向一切以人类生存的地球表面环境中的大地岩土和与 其密不可分、相互影响的地表水、地下水和大气等环境物 质为系统工作目标的工程领域开拓。
(3)专业分工形成了分枝趋势: a.工程咨询和工程顾问,主 要负责工程计划、项目负责、工程试验分析计算和工程监 测工作; b.野外钻探,可进行探查孔、钻井、灌浆钻孔、锚 杆钻孔、海洋钻探以及水平钻孔、定向钻孔等等;c.岩土工 程施工,可进行各类桩基及地基改良工法的施工。
岩土工程勘查与测试
第2章 测试技术
对于圆形截面，A=πr2，于是有：
dA 2 dr
A
r
(2.3)
dL/L=ε为金属轴向相对伸长，即轴向应变；dr/r为电阻丝横向相对 伸长，即横向应变。两者之比即为金属丝材料的泊松比μ，即：
dr dL
r
L
(2.4)
负号表示变形方向相反。由式（2.2）、（2.3）、（2.4）可得：
按构成原理 按能量关系 按输入量
物理型
依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换
结构型
依靠传感器结构参数的变化来实现信号转换
崔德山-岩土测试技术4-第1篇室内试验-土的力学试验
c
SO
环型剪切 拉伸试验
工程地质与岩土工程系
f c tg
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中国地质大学（武汉）工程学院
Faculty of Engineering, China University of Geosciences (Wuhan)
土的静力试验
固结试验 直接剪切
无侧限抗压 三轴压缩
环型剪切 拉伸试验
工程地质与岩土工程系
2 1
S
T
S
环型剪切 拉伸试验
工程地质与岩土工程系
直剪原理
应力-位移曲线
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Faculty of Engineering, China University of Geosciences (Wuhan)
土的静力试验
固结试验
无侧限抗压
直接剪切 f3
f2 f1
三轴压缩
3
2
1
土的静力试验
固结试验 直接剪切
无侧限抗压 三轴压缩
环型剪切 拉伸试验
工程地质与岩土工程系
应变控制连续加荷固结试验，是在试样上连续加 荷，并随时测定试样的变形量和底部孔隙水压 力。控制试样底部产生的孔隙水压力为同时施加 轴向荷重的3%~20%。
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Faculty of Engineering, China University of Geosciences (Wuhan)
• 土动力学：研究土体的运动状态变化和力的关系，如地震、爆炸、海 浪、库水位、动力机械、交通动荷载作用下土体的变形和强度特性，及
土体动力变形、强度稳定性。
工程地质与岩土工程系
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岩土测试技术文档 1
1、简述土工试验与岩土工程设计和研究的关系？答：土工试验包括室内试验、原位试验、模型试验和原型监测，土工试验与岩土工程研究有着十分密切的关系。
土工试验在岩土工程设计和科研中的作用体现在以下几个方面：（1）室内土工试验可为工程提供设计、研究所需要的基本物理力学参数；（2）原位试验可以减少避免由于取样带来的扰动；（3）离心模型方法是一种研究工程机理、检验计算理论、必选优化设计的有效方法；（4）原位观测技术对工程的施工及运行过程进行检测，一方面可以指导施工，另一方面可以检验设计理论。
由于土的多样性和复杂性，目前的岩土力学理论还不完善，采用以上各种方法相结合的手段，才是解决岩土工程问题的必由之路。
2、对于土的工程分类，目前国内外有许多不同的标准，但其中都有共同的特点，这些工程特点是哪些？答：（1）各国分类依据，总体体系是一致的，即粗粒土按土的粒度和级配的室内筛分成果，细粒土按土的塑性指数与液限进行分类，有机土单独列为一类；（2）土的类别均借具有明确含义的符号的组合表示，起到顾名思义之效；（3）分类系统有较严格的逻辑性，步骤分明，简单明了，便于记忆；（4）不足之处在于土分类体系根据扰动试验，土的天然状态如密度的松紧含水状态的干湿结构的成层或各向异性，应力历史为正常固结或超固结等，在分类中均未考虑；（5）土的地质成因对土的性质有一定影响，但目前尚没有反应这个因素的定量指标。
3、土的制备一般有哪些步骤？答：（1）扰动土的制备：a)将扰动土样进行土样描述，如颜色、土类、气味及夹杂物等；b）根据实验所需土样数量，将碾散的土样过筛；c）配置一定含水率的土样；d）试样的数量视试验项目而定，应有备用试样1~2个，扰动土试样的制备，视工程实际情况分别采用击样法和压样法。
（2）原状土试样的制备：a）将土样筒按表明的上下方向放置，取出土样后整平试样两端，检查土样结构并对土进行描述；b）用环刀法切去试样，注意切取时应在环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压；c）从余土中取代表性试样测定含水率。
岩土工程中的土体固结性质测试方法
岩土工程中的土体固结性质测试方法岩土工程是建筑工程中的一项关键领域，它涉及到土壤和岩石的性质和工程行为等方面。
土体固结性质是岩土工程中一个重要的研究对象，它对于工程的安全和稳定性具有极其重要的影响。
为了正确评估土体的固结性质，可使用以下几种传统和先进的测试方法。
一、标贯试验标贯试验是一种常见的土体固结性质测试方法。
它通过在土体中插入钉头和测定其击数来估算土壤的固结性质。
标贯试验主要测定土体的击实度和承载力，可以提供土壤的工程参数，为工程设计和施工提供参考。
二、触探试验触探试验采用硬质探头在土体中直接插入的方法，通过测定探针的阻力和摩擦力来推断土层的稠度和固结性质。
常见的触探试验包括静力触探（CPT）和动力触探（SPT）等。
这些试验能够提供土壤的压缩特性和剪切强度等参数，对于土体的固结性质研究非常有价值。
三、试验场实测试验场实测是一种经验性的土体固结性质测试方法，通常通过在实际工程场地上进行测量和监测来获得土体的固结性质数据。
这种方法可以直接反映土体在实际工况下的行为，对于工程设计和施工有着实际的指导作用。
常见的试验场实测方法包括荷载试验、应变测量和孔隙水压力测量等。
四、室内试验室内试验是一种通过模拟实际工程条件来测试土体固结性质的方法。
它包括室内压缩试验、直剪试验和固结指数试验等。
这些试验可以在控制的实验条件下测定土体的固结性质，提供实验室量化参数，为工程设计和施工提供依据。
然而，虽然传统的土体固结性质测试方法已经得到广泛应用，但随着科技的发展，一些先进的测试方法也逐渐被引入到岩土工程中。
五、岩土物理模型试验岩土物理模型试验是一种较为新的、综合多种测试方法的先进技术。
它通过制备岩土模型，在受控条件下模拟实际工程环境，观察土体的变形和破坏过程，获得土体固结性质的详细数据。
这种方法能够更加全面和直观地了解土体的固结性质，为工程设计和施工提供更精确的数据支持。
六、无损测试技术无损测试技术是一种新兴的岩土工程测试方法，它基于电磁、声波和热传导等原理，通过分析土体中的波动和参数变化来推断土体的固结性质。
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适用于粒径小于0.5mm，有机 质含量不大于试验总质量5% 的土 圆锥76g、30°锥角、试样杯 内径40mm，高度30mm。 放锥在自重作用下下沉，5s后 测下沉深度，并取锥体附近土 样测含水率 再加水或吹干，调匀，重复测 定，不少于3次（宜为3~4mm 、7~9mm、15~17mm）
测定粘性土的液塑（锥式液限仪）
第四节 岩块物理性质试验
《工程岩体试验方法标准》（GB/T 50266-2013） 《公路工程岩石试验标准》
一、岩石含水率试验
岩石在天然状态下的含水率可以间接反映岩石中空隙的多 少、岩石的致密程度等特性。 岩石含水率：指试件在105℃~110 ℃温度下烘至恒量时 失去的水分质量与达到恒量时试件干质量的比值，以百分 数表示。 含结晶水矿物的岩石，烘干温度应控制在（40±5） ℃。 一般用于测定黏土质岩石在地质环境中的自然含水状态。 试件必须保持天然含水率，取样不得采用爆破或湿钻，在 取样、运输、存储和试件制备过程中，试件含水率的损失 不宜超过1%。
7）绘制孔隙比—有效压力曲线 、固结系数—有效压力曲线
第三节 土的强度试验
土的强度试验（剪切试验）的主要目的：测定土 在不同排水条件和应力状态下，土的抗剪强度指 标c、φ。 室内土的强度试验主要有直接剪切试验、三轴压 缩试验和无侧限抗压试验。
一、直剪试验
直接剪切试验是利用盒式剪切仪，在试样上施加竖向压 力，直接测定总抗剪强度指标的一种试验方法。 适用于砂土及渗透系数k<10-6cm/s的黏土。 直剪仪可分为应变控制式和应力控制式两种，目前常用 的是应变控制式直剪仪。
加压活塞 刚性护环 透 水 石 土 样 环刀
底座
图5 - 1
压缩仪的压缩容 器简图
（一）标准固结试验
1、试验仪器步骤 仪器：标准固结试验分级加荷式固结仪 分级加压0.01、0.025、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6 、3.2、6.4MPa 变形稳定国家标准规定为24h 在固结试验中，每级荷载下应在下列时刻读变形量
2）固结曲线
固结系数Cv：估算固 结快慢的指标 常用时间对数法和时 间平方根法 时间对数法 理论零点d0、理论终 点d100d50
T50=0.196
时间平方根法
2）固结曲线
次固结系数Ca 时间对数曲线
（二）连续加荷固结试验（自学）
仪器：应变控制（CRS）连续加荷固结试验仪 应变速率的选取标准：在任何时间内孔隙水压力为同时施 加的轴向压力的3%~20%
击次为25所对应的整数含水率为试样的液限
3、滚搓法塑限试验
适用与粒径小于0.5mm的土 所用设备： 毛玻璃板：尺寸宜为 200mm×300mm。 卡尺：分度值为0.02mm。
3、滚搓法塑限试验
1 取0.5mm筛下的代表性试样100g，放在盛土皿中加纯水拌匀，湿润 过夜。 2 将制备好的试样在手中揉捏至不粘手，捏扁，当出现裂缝时，表示 其含水率接近塑限。 3 取接近塑限含水率的试样8～10g，用手搓成椭圆形，放在毛玻璃板 上用手掌滚搓，滚搓时手掌的压力要均匀地施加在土条上，不得使土 条在毛玻璃板上无力滚动，土条不得有空心现象，土条长度不宜大于 手掌宽度。 4 当土条直径搓成3mm时产生裂缝，并开始断裂，表示试样的含水率 达到塑限含水率。当土条直径搓成3mm时不产生裂缝或土条直径大于 3mm时开始断裂，表示试样的含水率高于塑限或低于塑限，都应重新 取样进行试验。 5 取直径3mm有裂缝的土条3～5g，测定土条的含水率。
2、蝶式仪液限试验
适用于粒径小于0.5mm的土
1 、 将制备好的样调拌均匀， 铺于铜碟前半部，并刮成水 平，使试样中心厚度为 10mm，用开槽器经蜗形轮 的中心沿铜碟直径将试样划 开，形成V形槽。
2、蝶式仪液限试验
2、以2转/s的速度转动摇柄 ，使铜碟反复起落，坠击 于底座上，数记击数，直 至槽底两边试样的合拢长 度为13mm时，记录击数 ，并在槽的两边取试样不 应少于10g，放入称量盒 内，测定含水率。 3、对加不同水量的试样（宜 为4～5个），重复测试 注：槽底试样合拢所需要的 击数宜控制在15～35之间
在非饱和土压缩试验中，只需读每级荷载下24h的读数
2、标准固结压缩试验资料整理
绘制压缩曲线、固结曲线，求解变形指标和先期固结压力 1）压缩曲线
压缩系数：e-p曲线上，一定压力范围内，孔隙比差值与 相应压力差值之比的绝对值，即
体积压缩系数： e-p曲线上，一定压力范围内，孔隙率差 值与相应压力差值之比的绝对值，即
块体密度试验可分为量积法、水中称量法和蜡封法。 量积法适用于能制备成规则试件的各类岩石； 水中称量法适用于除遇水崩解、溶解和干缩湿胀外的其它 各类岩石； 蜡封法适用于不能用量积法和水中称量法进行试验的岩石 。
压缩模量：压缩条件下（侧限压缩）试样竖向应力与应变 的比值
压缩指数：e-lgp曲线上，在压力超过一定数值后，曲线 段将渐变为直线，该直线的斜率为压缩指数，有
回弹指数： e-lgp曲线上，在加荷到一定压力后再卸荷将 产生回弹，回弹曲线一般近似为直线，回弹直线段的斜率 即为回弹指数
先期固结压力 超固结比
测定土的含水量：烘干法
称量盒质量m0； 称量盒加湿土质量m1； 称量盒加干土质量m2；
土的含水量: m1 m 2 100% m2 m0
三、液、塑限试验
液限、塑限？ 工程应用？如何测定？ 《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999） 8 界限含水率试验
1、液、塑限联合测定法
饱和器
承膜筒与橡皮膜
切土盘
试验原理
三轴压缩试验的应力圆及强度包络线
三种试验方法
三种试验方法
三、无侧限抗压强度试验
试验时围压σ3=0（无 侧限），试样在轴向 压力下产生剪切破坏 。 破坏时的轴向压力称 为无侧限抗压强度， 以 qu 表示。
三、无侧限抗压强度试验
qu f cu 2 cu 不排水抗剪强度
土的不均匀系数Cu
Cu=d60/d10
Cu<5的土视为级配不良的均粒土，而Cu>5的土称为 级配良好的非均粒土。
土的曲率系数Cc
2 d 30 Cc d 60 d10
Cc=1~3时，为级配连续； Cc <1或Cc>3时，级配不 连续。
二、三相实测指标的试验
土粒比重 土的密度 含水量
0.75N，锥角30°，锥 体下沉深度为10mm， 所对应的含水量为粘 性土的液限（放锥5秒）
液限试验
水利部门
据《工程地质手册》第四版 圆锥仪法联合测定土的液限、塑限。 将土制备成不同含水量，分别控制圆 锥仪下沉深度为4~5、9~10、16~18 范围内，记录下沉量及其相应含水量 。绘制圆锥下沉深度与含水量的关系 曲线。 圆锥仪（76g、30°锥尖角）下沉深 度为17mm处的相应含水量为液限， 下沉深度为2mm的相应含水量为塑 限。
连续加荷至预定压力，定时采集数据 如需要测定回弹，在同样应变速率下卸荷
连续加荷固结试验资料整理
1）计算任意时刻试样的孔隙比 2）确定任意时刻施加于试样的有效压力
3）计算某一压力范围内的压缩系数
4）计算某一压力范围内的压缩指数、回弹指数
连续加荷固结试验资料整理
5）计算任意时刻的固结系数 6）计算某一压力范围内的体积压缩系数
一、岩石含水率试验
采用烘干法。 按下式计算岩石含水率，精确至0.1%。
以5个试件的算术平均值作为测定值。
二、岩石颗粒相对密度试验
岩石颗粒密度：试件干质量与同体积4 ℃时蒸馏水质量的 比值。 有比重瓶法和水中称量法两种 比重瓶法见下页表 水中称量法
三、岩石块体密度试验
块体密度：试件质量与试件体积的比值。 根据其含水率状态，块体密度可分为烘干密度、饱和密度 和天然密度。
强度指标
cs，s
ccq，cq cq，q
二、三轴试验
三轴压缩试验是根据 莫尔——库仑强度理 论，用 3 ～ 4 个试样 ，分别在不同的恒定 周围压力下施加轴向 压力，进行剪切直至 破坏，从而确定土的 抗剪强度参数。 适用于黏性土、砂土 各类土的总强度参数 和有效强度参数。
土静三轴试验仪器
颗粒分析成果整理
表2-2 颗粒分析成果表
土样 编号 粒组（mm）百分含量 >2 2-0.5 0.5-0.25 0.25-0.075 0.075-0.005 <0.005
1
28
10
15
20
10
17
表2-3 颗粒分析成果表
土样 编号 1 小于某粒径（mm）累积百分含量 >2 28 <2 72 < 0.5 62 < 0.25 47 < 0.075 27 <0.005 17
直剪试验的强度指标
试验类型 慢剪 Slow Shear 固结快剪 Consolidated Quick Shear 快剪 Quick Shear 试验方法
• 施加正应力-充分固结 • 慢剪，保证无超静孔压 • 施加正应力-充分固结 • 快剪，在3-5分钟内剪切坏 • 施加正应力后不固结， • 立即快剪，3-5分钟内剪坏
第二节 土的变形性质的试验
Hale Waihona Puke 最常用的是：固结与压缩试验 固结？压缩？ 试验原理-太沙基一维固结理论 试验过程中无侧向变形，在k0条件下压 缩 固结试验适用与饱和黏性土压缩性指 标的测定 压缩试验适用于非饱和土压缩性指标 的测定（不能测固结系数）