原位测试

第五章工程地质原位测试

掌握土体力学性质的原位测试方法，包括载荷试验、静力触探、动力触探、波速试验等基本原理、适用条件、资料整理和成果应用。除此之外，应适当了解其他原位测试方法。

5.1 概述

在岩土工程勘察过程中，为了取得工程设计所需要的反映地基岩土体物理、力学、水理性质指标，以及含水层参数等定量指标。要求对上述性质进行准确的测试工作，这种测试仅靠勘探中采取岩土样品在实验室内进行实验往往是不够。

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。原位测试亦称现场试验、就地试验、野外试验。许多试验方法是随着对岩土体的深入研究而发展起来的。

5.1.1 什么是原位测试？

原位测试（in-situ-test）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岩土工程勘察技术。

5.1.2野外试验的目的

1、在岩土体处于天然状态下，利用原地切割的较大尺寸的试件进行各种测试取得可靠的岩土体物理、力学、水理性质指标。

2、对于某些因无法采取原状样品进行室内实验的岩土体的测试。如：裂隙化岩石、液态粘性土（低液限粘土、淤泥）、砂砾。

3、完成或实现室内无法测定的实验内容。如：地下洞室围岩应力、岩体裂隙的连通性、透水性、含水层的渗透性等。

4、为施工（基坑开挖、地基处理）提供可靠的数据。

5.1.3 原位测试的优缺点及其分类

（一）优点

（1）可在拟建工程场地进行测试，不用取样。

（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）对土的性质的影响。

（4）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。

（5）可以快速地获取反映岩土体宏观结构特征的工程性状参数。

（二）缺点

（1）难以控制测试中的边界条件。

（2）一般试验周期长、在人力、物力和时间上耗费较大，成本高。

（三）分类

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧岩体应力测试现场直剪试验岩体的变形试验波速试验岩体原位测试抽、注水试验十字板剪切试验标准贯入试验圆锥动力触探试验

旁压试验静力触探试验

载荷试验土体原位测试原位测试 国外已经出现了能同时测定岩土体几种工程性质参数的联合原位测试仪器设备，如波速静力触探仪、静力触探旁压测试仪。

水文地质试验:钻孔压水试验（裂隙岩体）、抽水试验（中、强富水性含 水层）、注水试验（干、松散透水层）、岩溶裂隙连通试验等

改善土、石性能的试验：为地基改良和加固处理提供依据。如：灌浆试验、桩基试验等。

5.2土体原位测试的优缺点

土体原位测试一般是指在岩土工程勘察现场，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

土工勘测技术。它是一项自成体系的试验科学，在岩土工程勘察中占有重要位置。

这是因为它与钻探、取样、室内试验的传统方法比较起来，具有下列

明显优点：

(1)可在拟建工程场地进行测试，毋需取样，避免了因钻探取样所带来的一

系列困

难和问题，如原状样扰动问题等。

(2)原位测试所涉及的土尺寸较室内试验样品要大得多，因而更能反映土的宏观结

构如裂隙等)对土的性质的影响。

5.4土体原位测试技术的种类

土体原位测试方法很多，可以归纳为下列两类：

(1)土层剖面测试法。它主要包括静力触探、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。

(2)专门测试法。它主要包括载荷试验、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。

5.4 静力载荷试验

载荷试验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承载力最可靠、最有代表性，可直接用于工程设计。其成果用于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，载荷试验一般是不可少的。它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试验成果的基础。载荷试验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试验和桩载荷试验；按载荷性质又可分为静力和动力载荷试验。

5.4.1 基本原理

在拟建建筑物场地挖至预计基础埋深的整平坑底放置一定面积的方形（或圆形）承压板，在其上逐级施加荷载，测定各项应荷载作用下地基土的稳定沉降量。根据实验得到的荷载—沉降曲线，确定地基土的承载力基本值，计算地基土的变形模量。

P-S曲线的三阶段介绍。

5.4.2 实验设备

（一）承压板

（二）加荷装置

（1）压重加荷装置

（2）千斤顶加荷系统

（3）重物、机械、液压放大加荷装置

（三）反力系统

（1）锚固式

（2）撑壁式

（3）平洞式

（四）测力系统

（1）力传感器

（2）压力表

（3）测力刚环

（五）观测系统

（1）观测支架

（2）测量仪表：百分表，电测位移计，水准仪。

5.4.3 资料整理

（一）对原始数据检查、校对后，整理出荷载与沉降值、时间与沉降值汇总表。

（二）绘制压力（P）与沉降量（S）关系曲线。

（三）修正原始P-S曲线。

（1）图解法

（2）最小二乘法

5.4.4 试验成果应用

1、确定地基土承载力基本值

确定方法：

（1）强度控制法；（2）相对沉降控制法；（3）极限荷载控制法

2、计算地基变形模量E0

3、确定湿陷性黄土的湿陷起始压力。

4、计算地基沉降量。

5.5 静力触探

5.5.1 试验的原理与目的

用准静力将一个内部有传感器的探头以匀速压入土中，由于地层中各层土的软硬不同，探头受的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力通过