岩土工程原位测试技术

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参考书目
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2. 孟高头．土体原位测试
出版社．1997
机理、方法及其工程应用．北京：地质
3. 陈凡等．基桩质量检测技术．北京：中国建筑工业出版社．2003
4. 唐 贤 强 等 ． 地 基 工 程 原 位 测 试 技 术 ． 北 京 ： 中 国 铁 道 出 版
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两种试验与土力学的关系
原位测试是在土层原来所处的位置基本保持土体的天然结构、 天然含水量及天然应力状态下，测定土的工程力学性质。主要包 括静力载荷试验、静力触探试验、圆锥动力触探试验、标准贯入 试验、十字板剪切试验、扁铲侧胀试验、旁压试验、波速测试、 现场大型直剪试验、块体基础振动试验。对难于取得原状土样的 岩土层如砂土、碎石土、软土等宜采用原位试验。
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平板静力载荷测试
螺旋板静力载荷测试
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测试设备及方法
载荷测试的设备由承压板、加荷装置及沉降观 测装置等部件组合而成。 （一）仪器设备 1、承压板 有现场砌置和预制两种，一般为预制厚钢板（或 硬木板）。 承压板要有足够的刚度，在加荷过程中本身的变 形要小，中心和边缘不能弯曲，其形状一般为方形 和圆形。 对密实粘性土和砂土，承压板面积一般为1000 －5000cm2，对一般土为2500－5000cm2。
岩土工程原位测试技术
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绪
一、岩土工程的发展历史
论
二、岩土工程原位测试的内容及在工程建设中的地位 三、本课程的内容和学习要求
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一、岩土工程的发展历史
1．岩土工程的含义 岩土工程——以土力学、岩石力学和工程地质学为理论基础的土 木工程中与岩土体直接相关的工程。 岩土工程的工程属性。它是处理工程问题，以工程问题为工 作对象的学科。作为一门工程，应包括勘察、设计、施工和检测 4个方面才是完整的。 岩土工程隶属于土木工程学科，是由地基与基础工程、边坡 工程、深基坑工程、路基工程、地下洞室工程、岩土爆破工程、 灌浆工程和地质灾害防治工程等分支构成的，其涉及到的领域有： 能源、交通、城市建设、矿山、江河海洋和环境工程等等。
社．1993 5. 赵 善 锐． 旁 压 试验 及 其 工 程应 用 ． 峨 嵋： 西 南 交 通大 学 出 版 社．1987
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第一章 静力载荷测试
载荷试验是确定地基承载力的最主要方法，按 试验深度分为浅层和深层载荷试验；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，本章主要讨论浅层平板静力载荷 测试。 平板静力载荷测试，简称载荷测试，是指在保 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。
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静力载荷测试
概述
载荷测试是目前世界各国用以确定地基承载力的最主 要方法，也是比较其他土的原位测试成果的基础。 平板静力载荷测试（PLT：plate load test），简 称载荷测试。它是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方 法，起源于30年代的苏、美等国。其方法是在保持地基 土的天然状态下，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。 平板静力载荷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 其成果确定的地基容许承载力最可靠、最有代表性，可直 接用于工程设计。其成果还可用予预估建筑物的沉降量， 效果也很好。因此，在对大型工程、重要建筑物的地基勘 测中，载荷测试一般是不可少的。

1. 原位测试与现场试验的基本原理大部分基于土力学 的理论 2. 原位测试与现场试验的分析计算为土力学的计算提 供参数 3. 原位测试与现场试验的发展离不开土力学的支撑
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原位测试的优点 （1）可在拟建工程场地进行测试，不用取样。避免由 于钻探取样产生的不同程度扰动（取样时的应力解除、 样品运输中的碰撞及制样中的扰动等）。因此，室内试 验所测“原状土”的物理力学性质指标往往不能代表土 层的原始状态指标，大大降低了所测指标的工程应用价 值。 （2）原位测试涉及的土体积比室内试验样品要大得 多，因而更能反映土的宏观结构（如裂隙、夹层等）对 土的性质的影响。 （3）很多土的原位测试技术方法可连续进行，因而 可以得到完整的土层剖面及其物理力学性质指标，因而 它是一门自成体系的实验科学。 （4）土的原位测试，一般具有快速、经济的优点。 如用静力触探车进行测试．8h可触探120--300m， 并可自动记录、打印和处理成果，速度之快是钻探、取 样、室内试验所无法比拟的。
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岩土工程中的原位测试技术包含如下种类： 1．基本测试技术： （1）载荷试验（平板、螺旋板）； （2）静力触探试验； （3）圆锥动力触探试验； （4）标准贯入试验； （5）十字板剪切试验； （6）旁压试验； （7）现场剪切试验； （8）波速试验； （9）基桩的静力测试和动力测试； （10）锚杆抗拔试验；
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原位测试与现场试验



两者的相同点都是在现场进行的，与土体的 原始物理状态、应力状态等有关。 原位测试是在土体的局部施加荷载测定土的 反应以估计土的指标，如强度指标、变形指标等。 现场试验是在比较大的范围内施加荷载测读 土的综合反应，用于检验设计计算的正确性，测定 施工过程中地基土的反应，估计宏观的指标范围以 校正原位测试或室内试验的结果。
近二十年来，岩土工程在科学理论和工程技术方面有了很大
进展。 岩土工程是一门实践性很强的学科，由于岩土体构成的复杂
性、地域性和易受施工扰动的多变性，与其他学科相比，它还处
于不够成熟和不够完善的状况。
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土的原位测试概念





试验工作在工程（地质）勘察中占有很重要的位置。它 不仅为学科理论的研究与发展所必需，而且也为岩土工 程设计提供资料所必需。 就土工试验而论，可分为室内试验和原位试验 （或 原位测试）。两者合称为实验土力学（experimental soil mechanics）。 虽然土的室内试验具有很多优点，但由于室内试验 需要取样，样品小，受扰动，代表性差，所测力学指标 严重“失真”，且费时费力。为了克服室内试验的致命 弱点，土的原位测试技术就应运而生了。 土的原位测试（in－site testing of soils），一 般指的是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的一种土工勘察技术。 这里的土层包括粘性土、粉土、砂性土、碎石土及 软弱岩层等。
渝黔高速公路顺层边坡工程植被恢复前后的对照（重庆）
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2．岩土工程的发展历史 1925年，太沙基的经典著作《土力学》问世，这既是现代土
力学的诞生之年，也奠定了岩土工程的理论基础。
1948年，英国的《岩土工程》杂志（Geotechnique）创刊。 20世纪60年代以后，澳大利亚、新西兰和印度等国家相继把 他们的土力学地基和基础学会改名为岩土工程学会。美国的ASCE 杂志的《土力学基础工程》分册也于1974年改名为《岩土工程》 分册。
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室内试验



室内岩土试验可分为土体的室内试验和岩石的室内试验。 土体的室内试验（Laboratory Soil Test）包括土的 物理性质指标的测定、土的力学性质指标的测定、土的 动力特性试验、粘土矿物分析等等。 岩石的室内试验（Laboratory Rock Test）包括岩 石水理性质试验、岩石强度和变形试验、岩石结构面抗 剪强度试验、岩石软弱夹层剪切蠕变试验、岩石点荷载 强度试验等等。 优点:土的室内试验，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， 清楚明了，试验中的应力路径可事先选定；对小应变来 说，土样中的应变场是均一的，所测土的物理力学性质 指标已得到公认。
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土的原位测试方法很多，但可以归纳为下列两类： （1）土层剖面测试法（logging or stratigraphic profiling methods）：可获得连续的 土层剖面，具有可连续进行测试、快速、经济的优点。 它主要包括静力触探、动力触探、土的压入式板状膨 胀仪测试及电阻率法等。 （2）专门测试法（specific test methods）。 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，其精度一般可 超过钻探和室内试验成果的精度。它主要包括载荷测 试、旁压测试、标准贯入测试、抽水和注水实验及十 字板剪切测试等。 土的专门测试法和土层剖面测试法，经常配合使 用，点面结合，既提高了勘测精度，又加快了勘测进 度。 在所有土体原位测试技术中，静力触探测试和旁 压测试应用得最广，精度也高
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土的原位测试技术的主要缺点： （1）难于控制测试中的边界条件，如测试周围土 层的排水条件和应力条件。 （2）测试成果和边界条件的关系和测试机理的科 学解释有待于进一步明确，但到目前为止，土的原位测 试技术所测出的数据和土的工程性质之间的关系，仍是 建立在大量统计的经验关系之上的。 3．土的原位测试与传统的钻探、取样、室内试验 的关系 在工程地质勘测中，可以大量使用土的原位测试技术， 只须对需要做对比的土层或关键部位配以少量钻探和室 内试验即可。这样做的目的是，可以建立很多适合勘测 现场的经验关系，提高土的原位测试精度，大量减少工 程地质钻探和室内试验费用，缩短勘测周期。
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2．工程应用： （1）岩土工程勘察； （2）地基基础的质量检测； （3）基坑开挖的检测与监测； （4）岩体原位应力测试； （5）公路、隧道、大坝、边坡等大型工程的监测和检测。 和室内试验相比，原位测试的代表性好、测试结果精度较 高，因而较为可靠。在岩土工程中，选用正确的参数远比选用 计算方法重要，加之岩土工程的工作对象多属隐蔽工程，因而 岩土工程的原位测试在岩土工程中占据了重要的地位。
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三峡库区的滑坡
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德昌沙坝的昔格达地层滑坡
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2006年2月17日发生于菲律宾特大型泥石流
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我国第一座外海跨海大桥——东海大桥的雄姿
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二滩电站
三峡大坝夜景
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新中国成立后自己独立设计和施 工的第一座长江大桥
驰名中外的赵州桥
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预应力锚索抗滑桩
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贵阳乌当行政中心白云岩边坡工程植被恢复前后的对照（贵州）
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工程设计中的土工计算成果的可靠性，主要取决于 所选计算参数，所选参数精度的重要性远比所选的 计算方法要重要得多。而正如沈珠江院士认为，可 靠的土质参数，只能通过原位测试取得。因此，在 工程勘察中，不进行原位测试是没有质量保证的； 特别是在大型工程勘察中，它是不可缺少的手段。 原位测试技术的重要性正在逐渐被广泛承认，测试 技术逐渐成熟，相应法规日趋完善，它将发挥越来 越大的作用。
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三、本课程的内容和学习要求
本课程的教学目的在于培养研究生： （1）了解岩土工程中各种测试技术的最新进展；
（2）掌握岩土工程中各种测试技术的基本方法；
（3）掌握测试结果的基本分析方法； （4）能较为熟练地运用各种测试方法解决工程实际问题。
本课程的主要内容：
除绪论外，还包含了岩土工程测试的主要方面，以通用的测 试技术为主，同时纳入了一些应用于特定工程领域的测试技术。
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Baidu Nhomakorabea
原位试验

实验室一般使用小尺寸试件，不能完全确切地反 映天然状态下的岩土性质，特别是对难于采取原 状结构样品的岩土体。因而有必要在现场进行试 验，测定岩土体在原位状态下的力学性质及其他 指标，以弥补实验室测试的不足。许多试验方法 是随着对岩土体的深入研究而发展起来的。 野外试验亦称现场试验、就地试验、原位测试。 In-situ Testing or Field Testing 原位测试：是指在岩土体原有的位置上，在 保持岩土的天然结构、天然含水量以及天然应力 状态条件下测定岩土性质。 原位测试可分为土体原位测试和岩体原位测 试。