平板载荷试验

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第二章 载荷试验
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主要内容
一、概述
二、试验设备与方法 三、基本测试原理 四、试验资料整理与应用 五、其它类型载荷试验
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一、概述
1、载荷试验:
载荷试验(Plate Load Test,简称PLT)是在现场对一个刚 性承压板逐级加荷,测定天然地基、单桩或复合地基的沉
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降随荷载的变化,借以确定它们承载能力的原位测试方法。
5. 确定单桩、复合地基的极限承载力。
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一、概述
4、载荷试验的适用范围:
适用范围:各种地基土,包括是各 种填土和含碎石的土。
5、载荷试验的优缺点:
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。
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二、试验设备与方法
(1)竖向集中荷载作用时,地基中任一点的应力为:
P o


r R z N
y
布辛纳斯克的解答为:
3 P P 3 z cos 2 k 2 2 R z
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x z
千分表
三、基本测试原理
(一)基本测试原理:
(2)刚性压板下的地基反力分布为:
理论公式为:
P o p x
( x)
P 2R R 2 x 2
3、加荷方式
土体:
每级加载后,按时间间隔5、5、10、10、15、15min读数,
以后每隔 30min 读数一次,当连续 2 小时内,每小时的沉降
量小于0.1mm时,认为该级荷载下沉降已稳定,可施加下一 级荷载。
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千分表
二、试验设备与方法
(二)试验方法:
(1)常规载荷试验
3、加荷方式
岩石:
每级加载后,按时间间隔1、2、2、5min读数一次,以后每 隔 10min 读 数 一 次 , 当 连 续 三 次 沉 降 量 读 数 差 小 于 等 于 0.1mm时,认为该级荷载下沉降已稳定,可施加下一级荷载。
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千分表
二、试验设备与方法
(二)试验方法:
(1)快速载荷试验 快速载荷试验是指加荷速率快,试验时间段,一般只需 几小时,而常规载荷试验一般需要2~3天,周期太长。
出现明显隆起或径向裂缝持续发展。
(2)本级荷载的沉降量大于前一级荷载沉降量的 5倍,荷 载-沉降(p-S)曲线出现明显陡降。 (3)在某级荷载下,24小时沉降速率不能达到相对稳定 标准,还在继续近似等速或加速发展。
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千分表
二、试验设备与方法
(二)试验方法:
4、试验终止标准 当试验过程中,出现下列情况之一时,试验应终止: ( 4)浅层载荷试验的总沉降量 S与承压板宽度 b或直径 d
(一)试验设备:
载荷试验因试验土层软硬程度、压板大小和试验土层深度 等不同,采用的测试设备有多种情况。大体可归纳为由承
压板、加荷系统、反力系统、观测系统四部分组成。
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二、试验设备与方法
(一)试验设备:
各部分的主要功能:加荷系统控制并稳定加荷的大小,通 过反力系统反作用于承压板,承压板将荷载均匀传递给地
能盲目地用于整个压缩层。
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千分表
四、试验资料的整理与应用
(一)试验资料的整理:
(1)原始数据的计算复核 对位于承压板上百分表的现场记录读数,求取其平均值,
计算出各级荷载下各观测时间的累计沉降量,对于监测地
面位移的百分表,分别计算出各地面百分表的累计升降量。
经确认无误后,可以绘制所需要的各种实测曲线,供进一
2、加荷系统: (2)千斤顶加荷装置
1-千斤顶;2-地锚;3-桁架;4-立柱; 5-分立柱;6-拉杆
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二、试验设备与方法
3、反力系统: 除堆重加荷方外,其他加荷系统都必须与反力系统相配合。 反力系统主要有:锚固式、撑壁式和平洞式三种。
锚固式反力系统
钢桁架式反力系统
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二、试验设备与方法
4、量测系统: 量测系统包括:量测系统包括基准梁,位移计,磁性表座, 油压表(测力环)。
3、加荷方式
快速载荷试验适用于岩石、碎石类土及粗砂地层。
快速载荷仍是逐级加荷,前后两级荷载的间隔是固定的, 一般是 10min ,当连续三次沉降量读数差均不大于 0.01mm 时,认为已稳定。
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千分表
二、试验设备与方法
(二)试验方法:
4、试验终止标准 当试验过程中,出现下列情况之一时,试验应终止: (1)承压板周围岩土出现明显侧向挤出现象,周边岩土
2、设备的调试与注意事项
(1)尽量避免测试面土体受到扰动,否则土性会发生变化,影响测 试精度。
(2)安装过程要精心,确保承压板、反力系统和加荷系统的传力重
心在一条垂线或直线上,各部件连接牢固,但地基土不能受到预压。 (3)安装量测系统时,变形观测的基准点要稳定可靠,不受荷载板 沉降的影响。除承压板量测的百分表外,还应在其两侧地面设置地面升 降观测点。 (4)设备安装好后,要进行初步调试,使各部分处于最佳工作状态。
之比已大于0.06~0.08;深层载荷试验用S/d=0.04。
(5)当达不到极限荷载时,最大压力已达到预期设计荷 载的2倍或超过p-S曲线第一拐点至少三级荷载,其对应的前 一级荷载即定位极限荷载。
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千分表
三、基本测试原理
(一)基本测试原理:
平板载荷试验的理论依据,一般是假定地基为弹性半无限 体(具有变形模量 E0和泊松比v),按弹性力学的方法导出 表面局部荷载作用下地基土的沉降量S计算公式。
密实土层:50~100kPa;
岩石地基:200~500kPa。
碎石类土:100~200kPa;
加荷等级的划分为10~12级,不应小于8级,最大加载量 不应小于地基承载力设计值的2倍。
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千分表
二、试验设备与方法
(二)试验方法:
(1)常规载荷试验 常规载荷试验是逐级加荷,待各级荷载作用下的沉降达到 相对稳定后,再施加下一级荷载。
(3)p-S曲线的绘制
A
B
C
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千分表
四、试验资料的整理与应用
(一)试验资料的整理:
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千分表
三、基本测试原理
(二)载荷试验的影响因素:
(4)反力方式的影响 不同的反力方式对试验结果也有一定的影响。如果锚桩 或堆载支撑离承压板较近,可能使承压板附近土层受到扰 动,从而使极限承载力降低。 基准梁放置位置离承压板较近,则可能降低承压板上百 分表的位移读数,从而增加极限承载力。
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千分表
三、基本测试原理
(二)载荷试验的影响因素:
(6)承压板的尺寸效应 承压板的尺寸一般较小,其影响深度也是有限的。一般
认为,平板载荷试验只能反映2倍压板宽度的深度以内的土
性。所以,压板试验的压板尺寸也不宜过小。特别是当场 地内含有软弱下卧层时。 由试验得出的p~s曲线具有模型试验的特征,决不能代表 基础的荷载与沉降之间的关系,所求得的变形模量也决不
步分析之用。
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千分表
四、试验资料的整理与应用
(一)试验资料的整理:
(2)异常数据处理
所谓异常数据是指背离这一规律性的数据。比如p~s曲线上的某一点背
离曲线很多,或随着加载的进行压板变形过小甚至产生反方向的位移,
油压表或百分表的读数产生跳跃等等。 防止出现异常数据的方法:其措施是仪器仪表的保养维修、定期标定并 经常检查,试验过程中要经常观察,及时发现问题,尽早排除设备故障, 同时,压板的选择,基准梁的选择安装等等都非常重要。
部光平,尺寸和传力重心准确,搬运和安置方便。
形状要求:可加工成正方形或圆形,其中圆形压板受力
条件较好,使用最多。
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二、试验设备与方法
1、承压板类型及尺寸: (2)承压板的尺寸: 对于浅层平板载荷试验,承压板尺寸不应小于0.25m2。
对均质密实的土,可采用0.1m2。
对软土和人工填土,不应小于0.5m2,可以更大一些。 对于深层平板载荷试验,宜选用0.5m2或直径80cm。 对于岩石地基,承压板面积可用0.07~0.1m2。 对于碎石类土,承压板直径或边长应大于碎石或卵石最
机械类位移计可采用百分表,其最小刻度0.01mm,量程一般为 5~30mm,
为常用仪表。电子类位移计一般具有量程大、无人为读数误差等特点, 可以实现自动记录和绘图。油压表一般为机械式,人工测读。
百分表
磁性表座
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二、试验设备与方法
(二)试验方法:
1、设备的安装过程
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千分表
二、试验设备与方法
(二)试验方法:
大直径的10倍。
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二、试验设备与方法
1、承压板类型及尺寸: (3)承压板试坑大小: 浅层平板载荷试验试坑的宽度至少应等于承压板边长或 直径的3倍; 深层平板载荷试验试坑的宽度至少应等于承压板边长或 直径。
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二、试验设备与方法
2、加荷系统: 加荷系统是指通过承压板对地基施加荷载的装置,主要有: 堆重加荷装置和千斤顶加荷装置两种。 (1)堆重加荷装置 一般将砂袋、砌块、钢锭等重物,依次对称置放在加荷台 上,逐级加荷。加荷操作要细心,对称放置,不要偏压。 此类装置费时费力且控制困难,但荷载稳定。
(二)载荷试验的影响因素:
(2)加荷间歇时间与读数时间间隔 加荷速度的各级荷载之间时间间隔的长短、同一荷载不 同读数时间间隔的长短等等都会对极限承载力有一定的时
间。
(3)加荷方法与荷载稳定性
通常快速法要比慢速发测得的地基承载力高
由于土层具有松弛特性,使得手工施加荷载时,荷载的 稳定性较差,如果荷载变化大,则可能低估极限承载力。

p 2 1 ( x / R) 2
(x)
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千分表
三、基本测试原理
(一)基本测试原理:
(3)根据土力学原理,刚性承压板下计算地基沉降量的理 论公式为: 方形刚性压板(B为边长): s
1 2
2 E0
2
pB
圆形刚性压板(D为直径):
s
1
4 E0
pD
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千分表
三、基本测试原理
基土,地基土的变形由观测系统测定。
1-载荷台;
2-钢锭;3-混凝土平台; 4-测点; 5-承压板
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二、试验设备与方法
1、承压板类型及尺寸: (1)承压板的基本要求: 材质要求:承压板可用混凝土、钢筋混凝土、钢板、铸 铁板等制成,多以肋板加固的钢板为主。 刚度要求:具有足够的刚度,不破损、不挠曲,压板底
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千分表
二、试验设备与方法
(二)试验方法: 3、加荷方式
根据试验中加荷方式的快慢,可将载荷试验分为:常规
载荷试验(慢速载荷试验)和快速载荷试验两种。 加荷等级和标准通常采用地基基本承载力的 1/5 或极限承 载力的1/10作为试验中的实用值:
松软土层:10~25kPa; 中密土层:25~50kPa;
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千分表
四、试验资料的整理与应用
(一)试验资料的整理:
(2)异常数据处理
出现异常数据怎么办?
在资料分析阶段发现个别点据异常时,只要不对结果的判释有太大
的影响,可以将其舍去。 若测试中的异常点过多,则该次试验为不合格,应重新进行试验。
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千分表
四、试验资料的整理与应用
(一)试验资料的整理:
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一、概述
2、载荷试验分类:
1.按承压板的形状分:平板载荷试验和螺旋板载荷试验 2.按承压板设置深度分:浅层平板载荷试验和深层平板载
荷试验。
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一、概述
3、载荷试验的应用:
1. 确定地基土的比例界限压力、极限压力; 2. 确定地基土的变形模量; 3. 估算地基土的不排水抗剪强度;
4. 确定地基土的基床反力系数;
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1-载荷台;
2-钢锭;3-混凝土平台; 4-测点; 5-承压板
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二、试验设备与方法
2、加荷系统: (2)千斤顶加荷装置 根据试验要求,采用不同规格的手动液压千斤顶加荷,并 配备不同量程的压力表或测力计控制加荷值。千斤顶可采
用一个或多个。要注意加荷稳定,避免冲击荷载。
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二、试验设备与方法
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三、基本测试原理
(二)载荷试验的影响因素:
(5)承压板刚度的影响
压板的刚度会对地基反力的分布产生显著的影响。当压板的刚度有限时, 在中心荷载的作用下,基底压力视压板刚度而又不同的分布特征。但实 际上,根据圣文南原理,当一个力系作用于弹性介质上,如其总量保持 不变而仅只分布形式发生变化,那么受影响的部位仅局限于力系作用点 的附近。所以,压板刚度对地基变形的影响是有限的,但压板刚度对位 移测试结果的影响是显而易见的。故荷载板必须有足够的刚度。
(二)载荷试验的影响因素:
(1)预压与荷载分级 正式载荷试验之前的预置压力,应该等于承压板处的上 覆土层的有效应力;预压小于该应力,可能低估极限承载
力;预压大于该应力,可能高估极限承载力。
按照最大加荷量的1/10~1/12进行分级,则不同的分级方 式得到的极限承载力可能不同。
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三、基本测试原理
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