载荷试验.ppt
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如南京水利科学研究院曾在宁夏大武口电厂及南通天生港电厂， 为检验碎石桩加固效果，测定复合地基承载力，做过3m×3m的大 型载荷试验。
四、荷载试验的适用条件
浅层平板载荷试验适用于地表浅层地基、特别适用于各种填土、 含碎石的土类。由于试验比较简单、直观，因此，多年来应用广泛。 但是，在应用时，应对本方法的下述局限性给予充分的关注： （1）平板载荷试验的影响深度范围不超过两倍承压板宽度（或直 径），故只能了解地表浅层地基土的特性。 （2）承压板的尺寸比实际基础小，在刚性承压板边缘产生塑性区的 开展，更易造成地基的破坏，使预估的承载力偏低。 （3）载荷板试验是在地表进行的，没有埋置深度所存在的超载，也 会降低承载力。 （4）试验时的加载速率比实际工程快得多，对透水性较差的软粘土， 其变形状况与实际有较大差异，由此确定的参数也有较大差异。 （5）小尺寸刚性承压板下土中的应力状态极复杂，由此推求的变形 模量只能是近似的。
三、载荷试验的目的
荷载试验可用于以下目的： （1）根据荷载－沉降关系线（p-s曲线），确定地基土的承载力； p-s曲线上的比例界限压力、极限压力，可以为评定地基土的承载力
提供依据。 （2）计算土的变形模量（排水或不排水的）；
（3）估算地基土的不排水抗剪强度及极K限V 填土p高/ s度；
（4）确定地基土的基床反力系数。 （5）估算地基土的固结系数。
求
和
步
骤
（2）承压板的尺寸 一般情况下承压板的形状为方形或圆形，尺寸多为0.25～0.5m2， 在实际工程中，可根据试验岩土层状况或试验要求选用合适的面积， 可参照下面经验值选取：
a．a. 一般粘性土地基，常用面积为0.5 m2的圆形或方形刚性承压板； b．b. 碎石类土，承压板宽度应为最大碎石直径的10～20倍； c．c. 岩石类土，承压板面积以0.1 m2为宜； d．d. 为确定加固后复合地基的承载力，得用大型载荷试验，要求 承压板面积大于1m×1m。
第2章 载荷试验
第一节 概述 第二节 试验的基本原理及仪器设备 第三节 试验技术要求和步骤 第四节 试验资料整理 第五节 成果应用 第六节 螺旋板载荷试验简介
第 一 节
概 述
一、载荷试验的定义
载荷试验是一项使用最早、应用最广泛的原位试验方法，它是现 场在一定尺寸的刚性承压板上分级施加静荷载，测定承压板下应力 主要影响范围内的天然地基、单桩或复合地基岩土的承载力和变形 特性。
第 二
一、试验的基本原理
节
在拟建建筑物场地上将一定尺寸和几何形状（圆形或方形）的
试
刚性板，安放在被测的地基持力层上，逐级增加荷载，并测得每一
验 的
级荷载下的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，由此可得到荷载（p） －沉降（s）曲线（即p－s曲线）。典型的平板载荷试验p－s曲线可 划分为三个阶段：
基
本
原
二、试验的仪器设备
平板载荷试验的常用设备包括四部分： （1）承压板 （2）加荷系统 （3）反力系统 （4）量测系统
图2－3 常见的载荷试验反力与加载布置方式
（1）承压板 承压板的功能类似于建筑物的基础，所施加的荷载通过承压板
传递给地基土。 （2）加荷系统
一般可分为千斤顶加载装置和重物加载装置。 重物加载装置是将已知重量的钢锭、混凝土块等按试验加载计 划依次放在加载平台上，达到对地基土分级加载的目的。（不需 要反力装置支撑）。 千斤顶加载方式需要反力装置配合，一般采用油压式。加载方式 又由以下部件组成：主机、千斤顶、位移传感器、加载油泵、压 力传感器、百分表等。
理
及
பைடு நூலகம்
仪
器
设
备 图2－1 平板载荷试验p－s曲线
（1）直线变形阶段：p－s曲线为直线段（线性关系），对应于此 段的最大压力p0，称为比例界限压力（也称为临塑压力），土体以压 缩变形为主。
（2）剪切变形阶段：当压力超过p0，但小于极限压力pu时，压缩变 形所占比例逐渐减少，而剪切变形逐渐增加，p－s线由直线变为曲 线，曲线斜率逐渐增大。
（3）反力系统 常见的反力系统可以由重物、地锚或重物与地锚联合联合
提供，然后与梁架组合成稳定的反力系统。当在岩体内进行荷 载试验时，可以利用周围稳定的岩体提供所需要的反力。见图 2-4。 （4）观测系统
主要指位移（沉降）量测系统，包括支撑柱、基准梁、位 移测量元件（位移传感器、百分表）及其他附件。具体的支撑 关系是：位移量测元件固定在基准梁上，基准梁架设在支撑柱 上，而支撑柱要打设在试坑内适当位置。
剪切变形阶段：土体除了竖向压缩变形之外，在承压板的边缘已 有小范围内土体承受的剪应力达到或超过了土的抗剪强度，并开始 向周围土体发展。此阶段土体的变形主要由压缩变形和土粒剪切变 形共同引起。可以用弹塑性理论进行分析。
破坏阶段：即使荷载不再增加，承压板仍会不断下沉，土体内 部开始形成连续的滑动面，承压板周围土体面上各点的剪应力均达 到或超过土体的抗剪强度。
（3）破坏阶段：当荷载大于极限压力pu时，即使维持荷载不变，沉 降也会急剧增大，始终达不到稳定标准。
用力学原理进行解释（图2-2）：（土力学）
图2-2 变形曲线三阶段及相应地基破坏情况
直线变形阶段：受荷土体中任意点产生的剪应力小于土体的抗剪 强度，土的变形主要由土中空隙的压缩引起，并随时间趋于稳定。 可以用弹性理论进行分析。
本章主要涉及天然地基的载荷试验。
二、荷载试验的分类
根据承压板的形式和设置深度不同，可以将试验分成三种： 1. 浅层平板载荷试验，适用于浅层地基土； 2. 深层平板载荷试验，适用于埋深大于3m和地下水位以上的地 基土； 3.螺旋板载荷试验，适用于深层地基或地下水位以下的地基土。
本章主要涉及的是浅层平板载荷试验，螺旋板载荷试验作补 充介绍。
图2－4 坚硬岩土体内载荷试验反力系统示意图
第 一、试验技术要求
三 节
浅层平板载荷试验，应当满足下列技术要求：
（1）试坑的要求
试 验
一般要求荷载施加在半无限空间的表面，即埋设深度为零。但一 般都是在开挖基坑底部进行试验，这时要求基坑宽度应大于承压板
技 宽度或直径的3倍。
术 要
试坑底部的岩土应避免扰动，保持其原状结构和天然含水量， 可在承压板下铺设20mm的砂垫层找平，并尽快安装设备。
四、荷载试验的适用条件
浅层平板载荷试验适用于地表浅层地基、特别适用于各种填土、 含碎石的土类。由于试验比较简单、直观，因此，多年来应用广泛。 但是，在应用时，应对本方法的下述局限性给予充分的关注： （1）平板载荷试验的影响深度范围不超过两倍承压板宽度（或直 径），故只能了解地表浅层地基土的特性。 （2）承压板的尺寸比实际基础小，在刚性承压板边缘产生塑性区的 开展，更易造成地基的破坏，使预估的承载力偏低。 （3）载荷板试验是在地表进行的，没有埋置深度所存在的超载，也 会降低承载力。 （4）试验时的加载速率比实际工程快得多，对透水性较差的软粘土， 其变形状况与实际有较大差异，由此确定的参数也有较大差异。 （5）小尺寸刚性承压板下土中的应力状态极复杂，由此推求的变形 模量只能是近似的。
三、载荷试验的目的
荷载试验可用于以下目的： （1）根据荷载－沉降关系线（p-s曲线），确定地基土的承载力； p-s曲线上的比例界限压力、极限压力，可以为评定地基土的承载力
提供依据。 （2）计算土的变形模量（排水或不排水的）；
（3）估算地基土的不排水抗剪强度及极K限V 填土p高/ s度；
（4）确定地基土的基床反力系数。 （5）估算地基土的固结系数。
求
和
步
骤
（2）承压板的尺寸 一般情况下承压板的形状为方形或圆形，尺寸多为0.25～0.5m2， 在实际工程中，可根据试验岩土层状况或试验要求选用合适的面积， 可参照下面经验值选取：
a．a. 一般粘性土地基，常用面积为0.5 m2的圆形或方形刚性承压板； b．b. 碎石类土，承压板宽度应为最大碎石直径的10～20倍； c．c. 岩石类土，承压板面积以0.1 m2为宜； d．d. 为确定加固后复合地基的承载力，得用大型载荷试验，要求 承压板面积大于1m×1m。
第2章 载荷试验
第一节 概述 第二节 试验的基本原理及仪器设备 第三节 试验技术要求和步骤 第四节 试验资料整理 第五节 成果应用 第六节 螺旋板载荷试验简介
第 一 节
概 述
一、载荷试验的定义
载荷试验是一项使用最早、应用最广泛的原位试验方法，它是现 场在一定尺寸的刚性承压板上分级施加静荷载，测定承压板下应力 主要影响范围内的天然地基、单桩或复合地基岩土的承载力和变形 特性。
第 二
一、试验的基本原理
节
在拟建建筑物场地上将一定尺寸和几何形状（圆形或方形）的
试
刚性板，安放在被测的地基持力层上，逐级增加荷载，并测得每一
验 的
级荷载下的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，由此可得到荷载（p） －沉降（s）曲线（即p－s曲线）。典型的平板载荷试验p－s曲线可 划分为三个阶段：
基
本
原
二、试验的仪器设备
平板载荷试验的常用设备包括四部分： （1）承压板 （2）加荷系统 （3）反力系统 （4）量测系统
图2－3 常见的载荷试验反力与加载布置方式
（1）承压板 承压板的功能类似于建筑物的基础，所施加的荷载通过承压板
传递给地基土。 （2）加荷系统
一般可分为千斤顶加载装置和重物加载装置。 重物加载装置是将已知重量的钢锭、混凝土块等按试验加载计 划依次放在加载平台上，达到对地基土分级加载的目的。（不需 要反力装置支撑）。 千斤顶加载方式需要反力装置配合，一般采用油压式。加载方式 又由以下部件组成：主机、千斤顶、位移传感器、加载油泵、压 力传感器、百分表等。
理
及
பைடு நூலகம்
仪
器
设
备 图2－1 平板载荷试验p－s曲线
（1）直线变形阶段：p－s曲线为直线段（线性关系），对应于此 段的最大压力p0，称为比例界限压力（也称为临塑压力），土体以压 缩变形为主。
（2）剪切变形阶段：当压力超过p0，但小于极限压力pu时，压缩变 形所占比例逐渐减少，而剪切变形逐渐增加，p－s线由直线变为曲 线，曲线斜率逐渐增大。
（3）反力系统 常见的反力系统可以由重物、地锚或重物与地锚联合联合
提供，然后与梁架组合成稳定的反力系统。当在岩体内进行荷 载试验时，可以利用周围稳定的岩体提供所需要的反力。见图 2-4。 （4）观测系统
主要指位移（沉降）量测系统，包括支撑柱、基准梁、位 移测量元件（位移传感器、百分表）及其他附件。具体的支撑 关系是：位移量测元件固定在基准梁上，基准梁架设在支撑柱 上，而支撑柱要打设在试坑内适当位置。
剪切变形阶段：土体除了竖向压缩变形之外，在承压板的边缘已 有小范围内土体承受的剪应力达到或超过了土的抗剪强度，并开始 向周围土体发展。此阶段土体的变形主要由压缩变形和土粒剪切变 形共同引起。可以用弹塑性理论进行分析。
破坏阶段：即使荷载不再增加，承压板仍会不断下沉，土体内 部开始形成连续的滑动面，承压板周围土体面上各点的剪应力均达 到或超过土体的抗剪强度。
（3）破坏阶段：当荷载大于极限压力pu时，即使维持荷载不变，沉 降也会急剧增大，始终达不到稳定标准。
用力学原理进行解释（图2-2）：（土力学）
图2-2 变形曲线三阶段及相应地基破坏情况
直线变形阶段：受荷土体中任意点产生的剪应力小于土体的抗剪 强度，土的变形主要由土中空隙的压缩引起，并随时间趋于稳定。 可以用弹性理论进行分析。
本章主要涉及天然地基的载荷试验。
二、荷载试验的分类
根据承压板的形式和设置深度不同，可以将试验分成三种： 1. 浅层平板载荷试验，适用于浅层地基土； 2. 深层平板载荷试验，适用于埋深大于3m和地下水位以上的地 基土； 3.螺旋板载荷试验，适用于深层地基或地下水位以下的地基土。
本章主要涉及的是浅层平板载荷试验，螺旋板载荷试验作补 充介绍。
图2－4 坚硬岩土体内载荷试验反力系统示意图
第 一、试验技术要求
三 节
浅层平板载荷试验，应当满足下列技术要求：
（1）试坑的要求
试 验
一般要求荷载施加在半无限空间的表面，即埋设深度为零。但一 般都是在开挖基坑底部进行试验，这时要求基坑宽度应大于承压板
技 宽度或直径的3倍。
术 要
试坑底部的岩土应避免扰动，保持其原状结构和天然含水量， 可在承压板下铺设20mm的砂垫层找平，并尽快安装设备。