《原位测试技术》期末考试复习资料

1、原位测试的定义

广义：包括原位检测和原位试验两部分，即指在工程现场，在不破坏、不扰动或少扰动被测对象或检测对象原有（天然）状态的情况下，通过试验手段测定特定的物理量，进而评价被测对象的性能和状态。

狭义：是岩土工程勘察与地基评价中的重要手段之一，是指利用一定的试验手段在天然状态（天然应力、天然结构和天然含水量）下，测试岩土的反应或一些特定的物理、力学指标，进而依据理论分析或经验公式评定岩土的工程性能和状态。

2.原位测试技术的特点

优点：1.在工程场地进行测试，无需采样，减少了甚至避免了对试样的扰动和取样难（如淤泥和砂层）的问题。2.原位测试涉及的试样体积比室内试验样品要大得多，因而更能反映宏观结构（如裂隙、夹层等）对岩土体性质的影响。3.很多土的原位测试技术方法可连续进行，因而更能反映岩土体剖面及其物理力学性质指标；4.现代的原位测试技术一般具有快速、经济的优点，如静力触探车。

缺点：1.难于控制测试中的边界条件，如排水条件和应力条件；2.到目前为止，原位测试技术所测出的数据和岩土体的工程性质之间的关系，仍建立在大量统计的经验关系之上。

室内试验的历史较久，经验也比较丰富。其主要优点是：试验时的边界条件和排水条件都很易控制，试验中的应力路径可事先选定；其主要缺点是：试验需要取样，样品小，受扰动，代表性差，有时所测力学指标严重失真。

3. 1原位测试手段的通用性。

①土体原位测试在划分土类方面的通用性

②确定岩土体的工程性质方面的通用性

3.2原位测试手段的地基条件适用性和经验公式的地区适用性。

造成地区适用性的原因

（1）应用者经验的差别。特别是过渡带土类的划分，有时需要根据实际情况进行判断；（2）不同地区土的形成时代、成因以及经历的自然历史不同；

（3）土类划分方案也需要一个不断补充新资料而逐渐完善提高的过程。

3.3原位测试技术要点的一致性。

4、原位测试的主要技术方法

I. 载荷试验：用于测定承压板下应力主要影响范围内，岩土的承载能力和变形特性。

II. 触探试验：包括静力触探、圆锥动力触探和标准贯入试验。通过将一定规格的圆锥型探头压入或贯入土中，量测土体对探头的反应（阻力），然后间接地测定和评价土的工程力学性能参数。

III. 剪切试验：包括十字板剪切试验和直接剪切试验。前者用于测定饱和软粘土的不排水抗剪强度和土的灵敏度；后者是用于评定岩土体本身、岩土体沿软弱结构面和岩土体与其他材料接触面的抗剪强度的试验方法。

IV. 侧胀试验：包括扁铲侧胀和旁压试验试验。通过量测土体在侧向压力作用下一定位移时所施加的压力（扁铲侧胀试验），或一定压力下土体的侧向位移（旁压试验），主要用于评定土体的侧向变形性能，如静止侧压力系数、侧向基床系数等。

V. 岩体原位应力测试：用于测定岩体原位的空间应力和平面应力。

VI. 动力参数测试：包括声波及弹性波波速测试和激振法测试。前者通过量测波在岩土体内的传播速度，进而测求岩土体的弹性参数和动力参数；后者用于测定地基的动力特性，为动力基础设计提供参数。

原位测试的目的在于获得有代表性的、能够反映岩土体现场实际状态下的岩土参数，认识岩土体的空间分布特征和物理力学特性，为岩土工程设计和治理提供工程设计参数。

地基土静力载荷测试

1.地基土静力载荷测试是在保持地基土的天然状态下，模拟建筑物的荷载条件，在一定面积的承压板上向地基施加竖向荷载，观察研究地基土变形和强度规律的一种原位试验。

2.载荷测试按试验深度分为浅层和深层；按承压板形状有平板与螺旋板之分；按用途可分为一般载荷测试和桩载荷试验；按荷载性质又可分为静力和动力载荷测试。

3.平板静力载荷测试简称载荷测试，起源于30年代的苏、美等国，是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法。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。

载荷测试的主要优点是对地基土不产生扰动，利用其成果确定的地基土承载力最可靠、最具代表性，可直接用于工程设计。其成果还可用于预估建筑物的沉降量。

缺点：载荷测试周期长、成本高，因而影响其普遍应用。

测试设备：加荷系统控制荷载大小

反力系统向承压板施加竖向荷载

承压板将荷载均匀传至地基土

观测系统测定承压板在各级荷载下的沉降

承压板有现场砌置和预制两种，一般为加肋厚钢板(或硬木板)。对承压板的要求是：要有足够的刚度，在加荷过程中承压板本身的变形要小，而且其中心和边缘不能产生弯曲和翘起；其形状一般为方形或圆形。对密实粘性土和砂土，承压板面积一般为1000～5000cm2（方形31.6×31.6cm；圆形Φ35.7cm）；对于含碎石的土，承压板宽度应为最大碎石直径的 10～20倍；对于不均匀的土层或湿陷性黄土，承压板面积不宜小于5000cm2；对一般土多采用2500～5000cm2。

4. 加荷系统的加荷方式分为：重物加荷和油压千斤顶反力加荷。加荷系统是指通过承压板对地基土施加额定荷载的装置。

地基土载荷试验加荷方式：常规慢速法：装完毕，即可按等量分级加荷。测试的第一级荷载，宜接近所卸除土的自重，荷载包含设备的重量。每级荷载增量，一般取预估测试土层极限压力的1/8～1/10。当难以预估其极限压力时，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。

快速法：分级加荷与慢速法相同，但每一级荷载按间隔15分钟观察，每级荷载只维持两小时即可施加下一级荷载。

5.沉降相对稳定标准：当连续2小时内每小时的沉降量不大于0.1mm时，即认为达到相对稳定，方可施加下一级荷载。

6.保持地基土的天然湿度与原状结构

测试之前，应在坑底预留20～30cm厚的原土层，待测试将开始时再挖去，并立即放入承压板；对软粘土或饱和的松散砂，在承压板周围应预留20～30cm厚的原土作为保护层；

当试坑底板标高低于地下水位时，应先将水位降至坑底标高以下，并在坑底铺设约5cm厚的砂垫层，再放下承压板，待水位恢复后进行试验。

7.试验结束条件

当测试出现下列情况之一时，即认为地基土已达极限状态，可终止试验：

(1).承压板周围的土体出现裂缝或隆起；

(2).在荷载不变情况下，沉降速率加速发展或接近一常数。压力——沉降（P-S）曲线出现明显拐点；

(3).在某级荷载下，24小时沉降速率不能达到稳定；

(4).总沉降量超过承压板宽度(或直径)的0.06倍；

8.地基土载荷试验压力－沉降量关系曲线（掌握）