第三章 土体原位测试(岩土测试技术)
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B<45cm(5000cm2)时，沉降量随B的增加而降低 B45cm(5000cm2)时，沉降量随B的增加而增加 • 由于基础宽度一般均超过30cm，所以B不宜太小
S (mm)
0
45
B(cm)
一般来说，大的比小的好，最好与实际基础面积
相同；但太大则需大的压力，有时难以达到。 所以承压板的面积应适中 1000cm2A5000cm2。
一、桩载荷试验 （桩静载荷试验） 可以确定桩基的承载力
二、水平载荷试验
1.单桩水平载荷试验
2.地基土水平载荷试验
土体原位测试方法选用原则
土体原位测试技术种类较多，都有一定的适用范围，应 根据实际情况加以选用。选用原则：
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 深度； 根据现有测试设备与人员的技术水平； 根据工程规模与经费。
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
式中：I1—深度修正系数，当承压板埋深h≦B时，
h I1 1 0.27 B
；否则
B I1 0.5 0.23 h
3、计算地基沉降量(sj)
b Sj S B
2 2
粘土
b B 30 S j S 砂土 B b 30 式中 : S - 在与基底压力相同压力作用下承 压板的沉降量 b - 设计基础宽度
GB50021-2001（2009版） 基准基床系数可根据承压板边长为30cm的平板 载荷试验，按下式计算
P Kv s
地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降量s成正 比，这个比例系数就是基床反力系数（简称基床系数）， 用k/K表示，单位为kN/m3
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
图片来源：岩土在线，利比亚工地
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
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 。
（二）、试验方法
1. 2. Fra Baidu bibliotek.
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。
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
1、绘制压力-沉降量关系曲线
P-s曲线的特征：
I段直线段 II段曲线段
III段直线段
原始曲线的修正
s s0 Cp
比例极限之前
s Cp
比例极限之后
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
1、确定地基的承载力(fk) 2、确定地基变形模量(E0 ) 土的变形模量是指土在单轴受力，无侧限情况下 的应力与应变之比。 可由 P-s 曲线的直线变形段，按弹性理论公式求 得，下式适用于同一层位的均匀地基。
三、 承压板埋深 埋深越浅，P-S曲线的比例界限值越小 四、地基土的均匀性 载荷测试的影响深度一般为1.5-2倍承压板宽度 （或直径）； 在影响深度范围内土性应保持一致，否则测试 成果就不能反映出土层的真实性质； 如果场地土层多，且都是重要的持力层，应分 层做载荷试验； 如果土层较薄，达不到2倍承压板的宽度，就应 采用小的承压板或螺旋板载荷试验
常用的土体原位测试方法：
载荷试验 静力触探 圆锥动力触探试验 标准贯入试验 旁压试验 十字板剪切试验 扁铲侧胀
土体原位测试的应用
土层土类划分； 求天然地基承载力； 测定土的物理力学性质指标； 在桩基勘察中的应用； 评价砂土和粉土的地震液化； 求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等； 检验压实填土的质量及强夯效果； 进行浅基础的沉降计算； 其它。
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）。
荷载 N/kN
25 5 50 6 75 6.9 100 7.7 125 150 175 200 18 225 25 250 42
E 0 B 1
2
P S
式中: - 承压板的形状系数，圆 形, 0.785 ，方形, 0.886;
- 土体的泊松比 ;
B - 承压板的宽度 ;
P P - S曲线直线段的斜率 . S
当承压板位于地表以下时：
E0 BI1 1
2
P s
•
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. 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。 6. 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。
4、确定湿陷性黄土的湿陷起始压力
承压板面积不宜小于0.5m2 承压板以外的的试坑需铺设5~10cm厚的砂砾石滤层。
<6m
每级压力等级相当的湿陷 下沉量Ssh为：
S sh S w-S
S — 天然条件下的沉降量 (mm); Sw — 浸水条件下的沉降量 (mm) 。
5、求基准基床系数
（3）极限荷载法
当P-s曲线上的比例界限点出现后，土很快达到极 限荷载，即比例极限P0与极限荷载PU接近时，按 下式确定地基承载力
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
Pu -P 0 f k P0 Fs
安全系数Fs=3~5
例题：
s s-s0
2、确定地基的承载力
（1）强度控制法
比例极限P0(临塑荷载Pcr)： 可以作为粘性土、粉土、砂 土、碎石土的承载力。
fk= Pcr
（2）相对沉降量控制法
中、高压缩性土，地基受压破坏形式为局部剪切 破坏或冲剪破坏，P-s曲线无明显拐点。 对于一般粘性土、粉土，宜用P-s曲线上沉降量s 与承压板的宽度B之比为0.02所对应的压力为地基 容许承载力。 对砂土和新近沉积的粘性土则采用s/B=0.01-0.015 所对应的压力。
承压板沉降 值 S/mm
10.5 12.5 15
注：当荷载增至250kN后，变形速度加快，加荷后30min，变形值为 42mm，于是停止试验。
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
一、承压板的尺寸的影响
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
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
（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
二、 沉降稳定（时间）标准 每级压力下的沉降稳定标准不同，则所观测的沉 降量就不同，那么所得出压力——沉降量曲线就 不一样，从而得出的变形模量或承载力就不同。 采用统一的标准，消除这种影响。 每施加一级荷载，待沉降速率达到稳定后再加下 一级荷载。 (1) s0.1mm/h, s0.2mm/h 很慢 (2)快速方法：每级持续2h，然后根据标准方法的 外推，基本原理自学教材P140-142。
第三章 土体原位测试
土体原位测试是指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。 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。 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。
S (mm)
0
45
B(cm)
一般来说，大的比小的好，最好与实际基础面积
相同；但太大则需大的压力，有时难以达到。 所以承压板的面积应适中 1000cm2A5000cm2。
一、桩载荷试验 （桩静载荷试验） 可以确定桩基的承载力
二、水平载荷试验
1.单桩水平载荷试验
2.地基土水平载荷试验
土体原位测试方法选用原则
土体原位测试技术种类较多，都有一定的适用范围，应 根据实际情况加以选用。选用原则：
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 深度； 根据现有测试设备与人员的技术水平； 根据工程规模与经费。
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
式中：I1—深度修正系数，当承压板埋深h≦B时，
h I1 1 0.27 B
；否则
B I1 0.5 0.23 h
3、计算地基沉降量(sj)
b Sj S B
2 2
粘土
b B 30 S j S 砂土 B b 30 式中 : S - 在与基底压力相同压力作用下承 压板的沉降量 b - 设计基础宽度
GB50021-2001（2009版） 基准基床系数可根据承压板边长为30cm的平板 载荷试验，按下式计算
P Kv s
地基上任一点所受的压力强度p与该点的地基沉降量s成正 比，这个比例系数就是基床反力系数（简称基床系数）， 用k/K表示，单位为kN/m3
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
图片来源：岩土在线，利比亚工地
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
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 。
（二）、试验方法
1. 2. Fra Baidu bibliotek.
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。
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
1、绘制压力-沉降量关系曲线
P-s曲线的特征：
I段直线段 II段曲线段
III段直线段
原始曲线的修正
s s0 Cp
比例极限之前
s Cp
比例极限之后
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
1、确定地基的承载力(fk) 2、确定地基变形模量(E0 ) 土的变形模量是指土在单轴受力，无侧限情况下 的应力与应变之比。 可由 P-s 曲线的直线变形段，按弹性理论公式求 得，下式适用于同一层位的均匀地基。
三、 承压板埋深 埋深越浅，P-S曲线的比例界限值越小 四、地基土的均匀性 载荷测试的影响深度一般为1.5-2倍承压板宽度 （或直径）； 在影响深度范围内土性应保持一致，否则测试 成果就不能反映出土层的真实性质； 如果场地土层多，且都是重要的持力层，应分 层做载荷试验； 如果土层较薄，达不到2倍承压板的宽度，就应 采用小的承压板或螺旋板载荷试验
常用的土体原位测试方法：
载荷试验 静力触探 圆锥动力触探试验 标准贯入试验 旁压试验 十字板剪切试验 扁铲侧胀
土体原位测试的应用
土层土类划分； 求天然地基承载力； 测定土的物理力学性质指标； 在桩基勘察中的应用； 评价砂土和粉土的地震液化； 求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等； 检验压实填土的质量及强夯效果； 进行浅基础的沉降计算； 其它。
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）。
荷载 N/kN
25 5 50 6 75 6.9 100 7.7 125 150 175 200 18 225 25 250 42
E 0 B 1
2
P S
式中: - 承压板的形状系数，圆 形, 0.785 ，方形, 0.886;
- 土体的泊松比 ;
B - 承压板的宽度 ;
P P - S曲线直线段的斜率 . S
当承压板位于地表以下时：
E0 BI1 1
2
P s
•
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. 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。 6. 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。
4、确定湿陷性黄土的湿陷起始压力
承压板面积不宜小于0.5m2 承压板以外的的试坑需铺设5~10cm厚的砂砾石滤层。
<6m
每级压力等级相当的湿陷 下沉量Ssh为：
S sh S w-S
S — 天然条件下的沉降量 (mm); Sw — 浸水条件下的沉降量 (mm) 。
5、求基准基床系数
（3）极限荷载法
当P-s曲线上的比例界限点出现后，土很快达到极 限荷载，即比例极限P0与极限荷载PU接近时，按 下式确定地基承载力
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
Pu -P 0 f k P0 Fs
安全系数Fs=3~5
例题：
s s-s0
2、确定地基的承载力
（1）强度控制法
比例极限P0(临塑荷载Pcr)： 可以作为粘性土、粉土、砂 土、碎石土的承载力。
fk= Pcr
（2）相对沉降量控制法
中、高压缩性土，地基受压破坏形式为局部剪切 破坏或冲剪破坏，P-s曲线无明显拐点。 对于一般粘性土、粉土，宜用P-s曲线上沉降量s 与承压板的宽度B之比为0.02所对应的压力为地基 容许承载力。 对砂土和新近沉积的粘性土则采用s/B=0.01-0.015 所对应的压力。
承压板沉降 值 S/mm
10.5 12.5 15
注：当荷载增至250kN后，变形速度加快，加荷后30min，变形值为 42mm，于是停止试验。
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
一、承压板的尺寸的影响
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
第一节 载荷试验
一、概述 二、仪器设备和试验方法 三、测试数据的整理 四、测试精度影响因素 五、测试成果的应用 六、其它类型的载荷试验
（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
二、 沉降稳定（时间）标准 每级压力下的沉降稳定标准不同，则所观测的沉 降量就不同，那么所得出压力——沉降量曲线就 不一样，从而得出的变形模量或承载力就不同。 采用统一的标准，消除这种影响。 每施加一级荷载，待沉降速率达到稳定后再加下 一级荷载。 (1) s0.1mm/h, s0.2mm/h 很慢 (2)快速方法：每级持续2h，然后根据标准方法的 外推，基本原理自学教材P140-142。
第三章 土体原位测试
土体原位测试是指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。 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。 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。