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1、第十四讲原位测试技术一,内容提要:内容提要:本讲主要讲述原位测试技术:载荷试验,十字板剪切试验,静力触探试验,圆锥动力触探试验,标准贯入试验,旁压试验,扁铲侧胀试验.二,重点难点:重点难点:各种原位测试手段的适用范围及各自的优点.三,内容讲解:内容讲解:所谓原位测试就是在土层原来所处的位置基本保持土体的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下,测定土的工程力学性质指标.原位测试与室内土工试验相比,具有以下主要优点:(1)可以测定难以取得不扰动土样(如饱和砂土,粉土,流塑淤泥及淤泥质土,贝壳层等)的有关工程力学性质;(2)可以避免取样过程中应力释放的影响;(3)原位测试的土体影响范围远比室内试验大
2、,因此代表性也强;(4)可大大缩短地基土层勘察周期.但是,原位测试也有不足之处.例如:各种原位测试都有其适用条件,若使用不当则会影响其效果;有些原位测试所得参数与土的工程力学性质间的关系往往是建立在统计经验关系上;另外,影响原位测试成果的因素较为复杂,使得对测定值的准确判定造成一定的困难;还有,原位测试中的主应力方向往往与实际岩土工程中的主应力方向并不一致等等.因此,土的室内试验与原位测试,两者各有其独到之处,在全面研究土的各项性状中,两者不能偏废,而应相辅相成.工程地质原位测试的主要方法有:静力载荷试验,触探试验,剪切试验和地基土动力特性试验与现场渗透试验等.【例题1】下列不属于原位测试手段
3、的是(A.载荷试验).B.触探试验C.现场渗透试验D.压缩试验答案:D(一)静力载荷试验(CPT)静力载荷试验(CPT)1.静力载荷试验的基本原理和意义静力载荷试验就是在拟建建筑场地上,在挖至设计的基础埋置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板,在其上逐级施加荷载,测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量,分析研究地基土的强度与变形特性,求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据.可见,静力载荷试验实际上是一种与建筑物基础工作条件相似,而且直接对天然埋藏条件下的土体进行的现场模拟试验.所以,对于建筑物地基承载力的确定,比其他测试方法更接近实际;当试验影响深度范围内土质均匀时,用此法确定该深度范
4、围内土的变形模量也比较可靠.用静力载荷试验测得的压力P(kpa)与相应的土体稳定沉降量S(mm)之间的关系曲线(即P～S曲线),按其所反映土体的应力状态,一般可划分为三个阶段,如图16-7-5.阶段:第I阶段:从P～S曲线的原点到比例界限压力P0(P0亦称临塑压力).该阶段P～S成线性关系,故称之为直线变形阶段.在这个阶段内受荷土体中任意点产生的剪应力小于土的抗剪强度,土体变形主要由于土中孔隙的减少引起,土颗粒主要是竖向变位,且随时间渐趋稳定而土体压密,所以也称压密阶段.阶段:从临塑压力P0到极限压力PU,P～S曲线由直线第II阶段关系转变为曲线关系,其曲线斜率随压力P的增加而增大.这个阶段除
5、土体的压密外,在承压板边缘已有小范围局部土体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生剪切破坏(产生塑性变形区);土体的变形由于土中孔隙的压缩和土颗粒剪切移动同时引起,土粒同时发生竖向和侧向变位,且随时间不易稳定,称之为局部剪切阶段.阶段:极限压力PU以后,沉降急剧增加.这一阶段的显著特点是:即使不施第III阶段加荷载,承压板也不断下沉,同时土中形成连续的滑动面,土从承压板下挤出,在承压板周围土体发生隆起及环状或放射状裂隙,故称之为破坏阶段.该阶段在滑动土体范围内各点的剪应力达到或超过土体的抗剪强度;土体变形主要由土颗粒剪切变位引起,土粒主要是侧向移动,且随时间不能达到稳定.显然,
6、当建筑物基底附加压力≤P0时,地基土的强度是完全保证的,且沉降也较小.而当基底附加压力大于P0小于PU时,地基土体不会发生整体破坏,但建筑物的沉降量较大.静力载荷试验可用于下列目的:(1)确定地基土的临塑荷载P0,极限荷载PU,为评定地基土的承载力提供依据;(2)估算地基土的变形模量E0,不排水抗剪强度Cu和基床反力系数Kv.【例题2】做现场静力载荷试验时的实验位置为(A.基础埋置深度以上D.地表处B.基础埋置深度以下).C.基础埋置深度处答案:C).【例题3】利用现场静力载荷试验不可以确定或估算地基土的项目是(A.临塑荷载B.极限荷载C.弹性模量D.基床反力系数答案:C2.静力载荷试验的装置
7、载荷试验的装置由承压板,加荷装置及沉降观测装置等部分组成.其中承压板一般为方形或圆形板;加荷装置包括压力源,载荷台架或反力架,加荷方式可采用重物加荷和油压千斤顶反压加荷两种方式;沉降观测装置有百分表,沉降传感器和水准仪等.图16-7-6为几种常见的载荷试验设备.3.静力载荷试验的基本技术要求静力载荷试验的承压板,一般用刚性的方形或圆形板,其面积应为2500cm2或5000cm2,目前工程上常用的是
