旁压试验报告

7 旁压试验
7.1试验的目的及意义
（1）评价地基土的承载力和变形参数；
（2）根据自钻式旁压试验曲线，可以推求地基土的原位水平应力、静止侧压力系数好不排水抗剪强度等土性参数。

7.2试验的试验范围
旁压试验方法简单、灵活、准确。

适用用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、极软岩、和软岩等地层的测试。

7.3试验的基本原理
（一）试验基本原理表述
仪器工作时，由加压装置通过增压缸的面积变换，将较低的气压转换为较高压力的水压，并通过高压导管传至旁压器，使旁压器弹性膜膨胀导致地基孔壁受压而产生相应的侧向变形。

其变形量可由增压缸的活塞位移值S确定，压力p 由与增压缸相连的力传感器测得。

根据所测结果，得到压力p和位移值s间的关系，即旁压曲线。

从而得到地基土层的临塑压力、极限压力、旁压模量等有关土力学指标。

（二）理论解释
压试验可理想化为圆柱孔穴扩张课题，为轴对称平面应变问题。

典型的旁压曲线(压力p－体积变化量V曲线或压力p—用测管水位下降值S)见图1，可分为
三段：
I段(曲线AB)：初步阶段，反映孔壁扰动土的压缩与恢复；
II段(直线BC)：似弹性阶段，压力与体积变化量大致成直线关系；
III段(曲线CD)：塑性阶段，随着压力的增大，体积变化量逐渐增加到破坏。

I—II段的界限压力相当于初始水平压力p0，II一III段的界限压力相当于临塑压力pf，III段末尾渐近线的压力为极限压力pL。

依据旁压曲线似弹性阶段(BC段)的斜率，由圆柱扩张轴对称平面应变的弹性理论解，可得旁压模量EM和旁压剪切模量GM。

E M=2(1+μ)(V c+V o+V f
2
)
△P
△V
G M=(V c+V o+V f
2
)
△P
△V
µ—土的泊松比；
VC——旁压器的固有体积；
V0——与初始压力p 0 对应的体积；Vf——与临塑压力Pf对应的体积；V p——旁压曲线直线段的斜率。

7.4试验仪器及制样工具
（1）旁压器：试验采用的设备为江苏溧阳天目仪器厂生产的PM－１A型预钻式旁压仪，旁压器外径为50mm，测量腔有效长度约为340mm，测管截面积为19.2cm2，测量腔初始体积为Vc=667.3cm3，用位移值表示为；可达到的最大试验压力为2.5MPa。

（2）变形测量系统：由不锈钢储水筒、目测管、位移和压力传感器、显示记录仪、精密压力表、同轴导压管以及阀门组成。

用于向旁压器注水、加压，并测量、记录旁压器在压力作用下得径向位移，即土体的侧向变形。

（3）加压稳压装置：由氮气瓶、精密调压阀、压力表及管路组成。

用来在试验中向土体分级加压，并在试验规定时间内自动精确稳定各级压力。

7.5 试验步骤
7.5.1仪器率定
率定旁压仪的目的是为了校正弹性膜和管路系统所引起的压力损失或体积损失。

分为旁压器弹性膜约束和旁压器综合变形的率定。

（1）弹性膜约束力的率定
当出现下列情况之一时，必须对弹性膜进行率定
①新使用的弹性膜；
②新膜第一次率定在经3-4次测试后；
③一般测试20次以后；
④停止测试两昼夜以上；
⑤当弹性膜被拉翻到下面的箍时；
⑥气温有较大的变化。

旁压器竖立于地面，让弹性膜在自由膨胀状态下率定，对弹性膜分级加压，稳定后读取测管水位下降值。

绘制P-V(S)曲线。

（2）仪器综合变形的率定
在压力作用下，连接控制箱和旁压器的管路会膨胀，造成测管中液体的体积损失，所以要进行综合变形的率定。

方法：将旁压器放在无缝钢管或有机玻璃管内，使旁压器的横向变形受到约束，分级加压，测量管路变形与压力的关系。

求仪器综合变形校正系数a。

7.5.2试验程序
（1）平整场地，了解地层情况，确定旁压孔位置、布局及测试深度等。

（2）将水箱注满水，接通管路。

（3）向旁压器和变形量测系统注水。

（4）成孔，要求如下：
①钻孔直径比旁压器外径大2—6mm，呈圆形，壁应垂直光滑；
②尽量避免对孔壁土体的扰动，旁压器不宜横跨不同性质土层；
③试验孔的水平距离等均不宜小于lm；
④钻孔深度应比预定的试验深度深35cm(自旁压器中腔算起)。

（5）调零，并把旁压器放入孔中
（6）测试，分级加压，记录测管中的水位下降值（注意加压等级和变形稳定标准。

①加压等级：宜取预估极限压力的l/8~1/l2，以使旁压P-S曲线上有l0个左右，方能保证测试资料的真实性。

②变形稳定标准：与土性有关，有1min（15s、30s、60s）、2min（15s、30s、60s、120s）稳定，这样，对软粘土而言，基本上相当于不排水快剪，铁道部取稳定时间为3min。

）
（7）终止试验。

旁压试验所要描述的是土体从加压到破坏的一个过程，试验的P-S曲线要尽量完整。

因此，试验能否终止，一般取决于仪器的两个条件：
①压力达到仪器的最大额定值
②测管水位下降值接近最大容许值（S£35cm）
对于国产PY-2A型旁压仪，规定测管水位下降值达35—40cm时应立即终止试验；否则，弹性膜有破裂的可能。

7.6实验数据
（1） 弹性膜约束力和仪器综合变形校正曲线
压力P (kPa)
仪器综合变形校正曲线（a kP mm /039.0＝ ）
压力P (kPa)
试验前，应对仪器进行弹性膜约束力和仪器综合变形校正，绘制校正曲线图。

并由仪器综合变形校正曲线计算得到校正系数a kP mm /039.0＝α
（2） 旁压曲线
将压力值和水位下降值进行校正。

压力校正值是通过查弹性膜约束力校正曲线图，水位下降值校正值是用压力值乘以校正系数α得到。

然后根据P 、S 绘制旁压曲线。

由旁压曲线可以得到三个压力特征值
p 、
f
p 和
L
p 。

P 0=100K pa ，P f =800K pa ，P l =1250K pa 。

另外，由旁压曲线还可以得到S 0=18cm ，S f =30cm ，S c =25cm 。

S =2S 0+S c =61cm 。

（3）地基土承载力标准值k
f
其中，
p 可以按照旁压曲线得到，即P 0=100K pa 。

（4）旁压模量M
E
00
2(1)()(
)2
f
f M c f S S p E S S S μ+=++
-
其中，0.38μ=
∴
00
2(1)()(
)
2
f
f M c f S S p E S S S μ+=++
-=9016kpa
（5）旁压剪切模量
M
G
0()2f M c V V p
G V V +∆=+
∆
=96.175 kPa
c V ：旁压器固有体积；等于491
0V ：与初始压力对应的体积；等于208.8 f V ：与临塑压力
对应的体积；等于348
p
v ∆∆：旁压曲线直线段的斜率。

0.125 kPa /cm3
7.7试验成果分析及工程应用
（1）土的分类
根据对旁压试验成果的分析，可得到旁压模量m E 和静极限压力*
L p 。

利用*L m p E =可进行土的分类：
当
127*〈〈L
m
p E ，判为砂土；
当12*
〉L m
p E ，判为粘性土。

*L m p E =7.2128 ,所以127*
〈〈L
m
p E ，判为砂土； （2）确定地基承载力
利用旁压试验成果评定浅基础地基土承载力是比较可靠的。

按临塑压力法，地基承载力标准值K f 为
p p f f K -=
或按极限压力法，以极限压力L p 为依据确定地基承载力标准值：
K p p f L K 0
-=
其他方面的应用可以将旁压试验成果应用与浅层地基的沉降计算和桩基的承载
力与沉降估算方面。

但总的来讲，该方面的研究还不成熟。

7.8结果与建议
（1）试验需严格遵照相关规程规范进行； （2）注意检查仪器并及时处理
（3）通过旁压试验的检测结果进行分析，发现数据具有一定的可靠性，其值基本上反应了被测土体的力学性质，在同相关可靠数据对比确认的情况下，可以为工程设计提供参考。