岩土体测试载荷试验.ppt

第第2章章      载荷试验载荷试验¨ 第一节第一节  概述概述  ¨ 第二节第二节 试验的基本原理及仪器设备试验的基本原理及仪器设备 ¨ 第三节第三节 试验技术要求和步骤试验技术要求和步骤 ¨ 第四节第四节 试验资料整理试验资料整理 ¨ 第五节第五节 成果应用成果应用 ¨ 第六节第六节 螺旋板载荷试验简介螺旋板载荷试验简介 概述（地基基础的一般知识） ¨1. 建筑物、地基、基础的关系 ¨2. 地基基础的类型 ¨3. 对地基和基础的一般要求 ¨4. 地基和基础的常用检测方法 1. 建筑物、地基、基础的关系 　　一个完整的建筑体系包括了上部结构、基础与地基　　一个完整的建筑体系包括了上部结构、基础与地基三个组成部分，三个组成部分，三者构成一个相互依存的整体，具有各三者构成一个相互依存的整体，具有各自的功能自的功能 上部结构是完成设计预定功能的主体结构上部结构是完成设计预定功能的主体结构        基基础础通通常常指指建建筑筑物物最最下下端端与与地地基基直直接接接接触触并并经经过过了了特殊处理的结构部件特殊处理的结构部件　　　　地地基基是是指指建建筑筑物物下下方方的的承承受受建建筑筑物物的的荷荷载载并并维维持持建建筑物稳定的岩土体。

筑物稳定的岩土体　　请看图例　　请看图例图 1 房屋建筑体系的组成楼层（上部结构）楼层（上部结构）楼层（上部结构）楼层（上部结构）基础（下部结构）基础（下部结构）基础（下部结构）基础（下部结构）地基地基桥跨（上部结构）桥跨（上部结构）桥跨（上部结构）桥跨（上部结构）桥墩（下部结构）桥墩（下部结构）桥墩（下部结构）桥墩（下部结构）地基地基地基地基基础（下部结构）基础（下部结构）基础（下部结构）基础（下部结构）图 2 桥梁建筑体系的组成2. 地基基础的类型• （1）地基的类型（2）基础的类型3. 对地基和基础的一般要求 ¨保证建筑物的安全和正常使用，充分发挥地基的承载能力¨安全保证是第一位的此外尚应注意经济与安全的协调4. 地基和基础的常用检测方法 ¨地基检测方法：静载试验，静力触探，动力触探，标准贯入承载力与变形指标检测常用静载试验，均匀性与密实程度检测常用静力触探、动力触探和标准贯入¨桩基础检测方法：静载试验，低应变，高应变，超声波，钻芯承载力检测常用静载试验（单桩，深井）和高应变，强度与完整性检测常用低应变、超声波和钻芯法图图2-2   锚桩反力梁系统的设备布置锚桩反力梁系统的设备布置钢绞线锚桩基准梁千斤顶承压板支墩钢板工字钢锚具反力梁1.1 试验设备和方法 一、试验设备一、试验设备　　目前国内采用的　　目前国内采用的试验装置，大体可装置，大体可归纳为由承由承压板、加荷系板、加荷系统、反力系、反力系统、、观测系系统四部分四部分组成。

成　　　　设备的具体布置方式有如下两种：的具体布置方式有如下两种：  百分表堆 载荷载板主梁平台千斤顶图图2-1   堆载平台系统的设备布置堆载平台系统的设备布置一、载荷试验的定义一、载荷试验的定义     载载荷荷试试验验是是一一项项使使用用最最早早、、应应用用最最广广泛泛的的原原位位试试验验方方法法，，它它是是现现场场在在一一定定尺尺寸寸的的刚刚性性承承压压板板上上分分级级施施加加静静荷荷载载，，测测定定承承压压板板下下应应力力主主要要影影响响范范围围内内的的天天然然地地基基、、单单桩桩或或复复合合地地基基岩岩土土的承载力和变形特性的承载力和变形特性     本章主要涉及天然地基的载荷试验本章主要涉及天然地基的载荷试验 第第一一节节    概概 述述 二、荷载试验的分类二、荷载试验的分类      根根据据承承压压板板的的形形式式和和设设置置深深度度不不同同，，可可以以将将试试验验分分成三种：成三种：     1. 浅层平板载荷试验，适用于浅层地基土；浅层平板载荷试验，适用于浅层地基土；     2. 深深层层平平板板载载荷荷试试验验，，适适用用于于埋埋深深大大于于3m和和地地下下水水位以上的地基土；位以上的地基土；     3.螺螺旋旋板板载载荷荷试试验验，，适适用用于于深深层层地地基基或或地地下下水水位位以以下下的地基土。

的地基土 本本章章主主要要涉涉及及的的是是浅浅层层平平板板载载荷荷试试验验，，螺螺旋旋板板载载荷荷试验作补充介绍试验作补充介绍 三、载荷试验的目的三、载荷试验的目的      荷载试验可用于以下目的：荷载试验可用于以下目的：（（1 1））根根据据荷荷载载－－沉沉降降关关系系线线（（p-sp-s曲曲线线）），，确确定定地地基基土土的的承承载载力力；；p-sp-s曲曲线线上上的的比比例例界界限限压压力力、、极极限限压压力力，，可可以为评定地基土的承载力提供依据以为评定地基土的承载力提供依据2 2）计算土的变形模量（排水或不排水的）；）计算土的变形模量（排水或不排水的）；（（3 3）估算地基土的不排水抗剪强度及极限填土高度；）估算地基土的不排水抗剪强度及极限填土高度；（（4 4）确定地基土的基床反力系数确定地基土的基床反力系数5 5）估算地基土的固结系数估算地基土的固结系数         浅浅层层平平板板载载荷荷试试验验适适用用于于地地表表浅浅层层地地基基、、特特别别适适用用于于各各种种填填土土、、含含碎碎石石的的土土类类由由于于试试验验比比较较简简单单、、直直观观，，因因此此，，多多年年来来应应用用广广泛泛。

但是，在应用时，应对本方法的下述局限性给予充分的关注：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））平平板板载载荷荷试试验验的的影影响响深深度度范范围围不不超超过过两两倍倍承承压压板板宽宽度度（（或或直直径径）），故只能了解地表浅层地基土的特性故只能了解地表浅层地基土的特性2））承承压压板板的的尺尺寸寸比比实实际际基基础础小小，，在在刚刚性性承承压压板板边边缘缘产产生生塑塑性性区区的的开展，更易造成地基的破坏，使预估的承载力偏低开展，更易造成地基的破坏，使预估的承载力偏低3））载载荷荷板板试试验验是是在在地地表表进进行行的的，，没没有有埋埋置置深深度度所所存存在在的的超超载载，，也也会降低承载力会降低承载力4））试试验验时时的的加加载载速速率率比比实实际际工工程程快快得得多多，，对对透透水水性性较较差差的的软软粘粘土土，，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））小小尺尺寸寸刚刚性性承承压压板板下下土土中中的的应应力力状状态态极极复复杂杂，，由由此此推推求求的的变变形形模量只能是近似的模量只能是近似的。

 四、荷载试验的适用条件四、荷载试验的适用条件  在在拟拟建建建建筑筑物物场场地地上上将将一一定定尺尺寸寸和和几几何何形形状状（（圆圆形形或或方方形形））的的刚刚性性板板，，安安放放在在被被测测的的地地基基持持力力层层上上，，逐逐级级增增加加荷荷载载，，并并测测得得每每一一级级荷荷载载下下的的稳稳定定沉沉降降，，直直至至达达到到地地基基破破坏坏标标准准，，由由此此可可得得到到荷荷载载（（p））－－沉沉降降（（s））曲曲线线（（即即p－－s曲曲线线））典典型型的的平平板板载载荷荷试试验验p－－s曲线可划分为三个阶段：曲线可划分为三个阶段： 第第二二节节  试试验验的的基基本本原原理理及及仪仪器器设设备备 一、试验的基本原理一、试验的基本原理 图图2 2－－1 1 平板载荷试验平板载荷试验p p－－s s曲线曲线    （（1）直线变形阶段）直线变形阶段：：p－－s曲线为直线段（线性关系），对应于此曲线为直线段（线性关系），对应于此段的最大压力段的最大压力p0，，称为比例界限压力（也称为临塑压力），土体以压称为比例界限压力（也称为临塑压力），土体以压缩变形为主缩变形为主。

2））剪剪切切变变形形阶阶段段：：当当压压力力超超过过p0，，但但小小于于极极限限压压力力pu时时，，压压缩缩变变形形所所占占比比例例逐逐渐渐减减少少，，而而剪剪切切变变形形逐逐渐渐增增加加，，p－－s线线由由直直线线变变为为曲曲线，曲线斜率逐渐增大线，曲线斜率逐渐增大3））破破坏坏阶阶段段：：当当荷荷载载大大于于极极限限压压力力pu时时，，即即使使维维持持荷荷载载不不变变，，沉沉降也会急剧增大，始终达不到稳定标准降也会急剧增大，始终达不到稳定标准用力学原理进行解释：（土力学用力学原理进行解释：（土力学）） 图2-2 变形曲线三阶段及相应地基破坏情况     直直线线变变形形阶阶段段：：受受荷荷土土体体中中任任意意点点产产生生的的剪剪应应力力小小于于土土体体的的抗抗剪剪强强度度，，土土的的变变形形主主要要由由土土中中空空隙隙的的压压缩缩引引起起，，并并随随时时间间趋趋于于稳稳定定可以用弹性理论进行分析可以用弹性理论进行分析    剪剪切切变变形形阶阶段段：：土土体体除除了了竖竖向向压压缩缩变变形形之之外外，，在在承承压压板板的的边边缘缘已已有有小小范范围围内内土土体体承承受受的的剪剪应应力力达达到到或或超超过过了了土土的的抗抗剪剪强强度度，，并并开开始始向向周周围围土土体体发发展展。

此此阶阶段段土土体体的的变变形形主主要要由由压压缩缩变变形形和和土土粒粒剪剪切切变变形共同引起可以用弹塑性理论进行分析形共同引起可以用弹塑性理论进行分析 破破坏坏阶阶段段：：即即使使荷荷载载不不再再增增加加，，承承压压板板仍仍会会不不断断下下沉沉，，土土体体内内部部开开始始形形成成连连续续的的滑滑动动面面，，承承压压板板周周围围土土体体面面上上各各点点的的剪剪应应力力均均达达到或超过土体的抗剪强度到或超过土体的抗剪强度 二、试验的仪器设备二、试验的仪器设备 平板载荷试验的常用设备包括四部分：平板载荷试验的常用设备包括四部分： （（1）承压板）承压板 （（2 2）加荷系统）加荷系统 （（3 3）反力系统）反力系统 （（4 4）量测系统）量测系统图图2－－3 常见的载荷试验反力与加载布置方式常见的载荷试验反力与加载布置方式 （（1）承压板）承压板    承承压压板板的的功功能能类类似似于于建建筑筑物物的的基基础础，，所所施施加加的的荷荷载载通通过过承承压压板板传递给地基土传递给地基土2）加荷系统）加荷系统     一般可分为千斤顶加载装置和重物加载装置一般可分为千斤顶加载装置和重物加载装置。

    重重物物加加载载装装置置是是将将已已知知重重量量的的钢钢锭锭、、混混凝凝土土块块等等按按试试验验加加载载计计划划依依次次放放在在加加载载平平台台上上，，达达到到对对地地基基土土分分级级加加载载的的目目的的不不需需要反力装置支撑要反力装置支撑）   千千斤斤顶顶加加载载方方式式需需要要反反力力装装置置配配合合，，一一般般采采用用油油压压式式加加载载方方式式又又由由以以下下部部件件组组成成：：主主机机、、千千斤斤顶顶、、位位移移传传感感器器、、加加载载油油泵泵、、压压力传感器、百分表等力传感器、百分表等（（3）反力系统）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2-44）观测系统）观测系统 主要指位移（沉降）量测系统，包括支撑柱、基准梁、位主要指位移（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上，而支撑柱要打设在试坑内适当位置图图2－－4 坚硬岩土体内载荷试验反力系统示意图坚硬岩土体内载荷试验反力系统示意图 一、试验技术要求一、试验技术要求 浅层平板载荷试验，应当满足下列技术要求：浅层平板载荷试验，应当满足下列技术要求：（（1）试坑的要求）试坑的要求    一一般般要要求求荷荷载载施施加加在在半半无无限限空空间间的的表表面面，，即即埋埋设设深深度度为为零零但但一一般般都都是是在在开开挖挖基基坑坑底底部部进进行行试试验验，，这这时时要要求求基基坑坑宽宽度度应应大大于于承承压压板板宽度或直径的宽度或直径的3倍 试试坑坑底底部部的的岩岩土土应应避避免免扰扰动动，，保保持持其其原原状状结结构构和和天天然然含含水水量量，，可在承压板下铺设可在承压板下铺设20mm的砂垫层找平，并尽快安装设备的砂垫层找平，并尽快安装设备 第第三三节节  试试验验技技术术要要求求和和步步骤骤    （（2）承压板的尺寸）承压板的尺寸    一一般般情情况况下下承承压压板板的的形形状状为为方方形形或或圆圆形形，，尺尺寸寸多多为为0.25～～0.5m2，，在在实实际际工工程程中中，，可可根根据据试试验验岩岩土土层层状状况况或或试试验验要要求求选选用用合合适适的的面面积积，，可参照下面经验值选取：可参照下面经验值选取：a．． 一般粘性土地基，常用面积为一般粘性土地基，常用面积为0.5 m2的圆形或方形刚性承压板；的圆形或方形刚性承压板；b．．  碎石类土，承压板宽度应为最大碎石直径的碎石类土，承压板宽度应为最大碎石直径的10～～20倍；倍；c．．  岩石类土，承压板面积以岩石类土，承压板面积以0.1 m2为宜；为宜；d．． 为为确确定定加加固固后后复复合合地地基基的的承承载载力力，，得得用用大大型型载载荷荷试试验验，，要要求求承承压板面积大于压板面积大于1m×1m。

   如如南南京京水水利利科科学学研研究究院院曾曾在在宁宁夏夏大大武武口口电电厂厂及及南南通通天天生生港港电电厂厂，，为为检检验验碎碎石石桩桩加加固固效效果果，，测测定定复复合合地地基基承承载载力力，，做做过过3m××3m的的大大型型载荷试验载荷试验 （（3）加载方式及沉降观测）加载方式及沉降观测 a．．慢速法慢速法    分分级级加加荷荷按按等等荷荷载载增增量量均均衡衡施施加加，，荷荷载载增增量量按按预预估估的的极极限限荷荷载载等等分分为为10～～12级级（（不不少少于于8级级）），，或或为为临临塑塑荷荷载载的的1/4或或1/5对对每每级级荷荷载载，，自自加加荷荷开开始始按按时时间间间间隔隔5min、、5 min、、10 min、、10 min、、15 min、、15 min 测测读读一一次次沉沉降降，，以以后后间间隔隔30 min测测读读一一次次沉沉降降，，当当连连续续2小小时时内内每每小小时时沉沉降降量量不不超超过过0.1mm，，或或连连续续1小小时时内内每每30 min沉沉降降量量不不超超过过0.05mm，，可可以以认认为为沉沉降降已已达达到到稳稳定定标标准准，，可可施施加下一级荷载。

加下一级荷载 b．．快速法快速法    分分级级加加荷荷等等级级与与慢慢速速法法相相同同，，但但每每一一级级荷荷载载按按间间隔隔15min观观测测一次沉降，每级荷载持续一次沉降，每级荷载持续2小时，即可施加下一级荷载小时，即可施加下一级荷载  c．．等沉降速率法等沉降速率法 控控制制承承压压板板以以一一定定的的沉沉降降速速率率沉沉降降，，测测读读与与沉沉降降相相应应的的所所施施加的荷载，直到试验达到破坏状态加的荷载，直到试验达到破坏状态 （（4）试验终止条件）试验终止条件        试试验验结结束束标标准准：：一一般般认认为为，，当当出出现现下下列列情情况况之之一一时时，，可可认认为为地地基已达破坏阶段，可终止试验：基已达破坏阶段，可终止试验：a．．在在荷荷载载不不变变条条件件下下，，24小小时时沉沉降降速速率率几几乎乎不不变变或或加加速速发发展展（（不不能达到稳定状态）；能达到稳定状态）；b．． 板周围出现隆起或破坏性裂缝；板周围出现隆起或破坏性裂缝；c c．．相对沉降量相对沉降量s/b（（承压板直径或边长）超过承压板直径或边长）超过0.06～～0.08 二、试验设备的安装及操作步骤二、试验设备的安装及操作步骤   （（1）试验设备的安装）试验设备的安装a．．打打地地锚锚：：一一般般4根根或或6根根对对称称布布置置，，应应全全部部进进入入较较硬硬的的地地层层，，以提供较大的反力。

以提供较大的反力b．．挖试坑：大于承压板尺寸的挖试坑：大于承压板尺寸的3倍，并挖至试验深度倍，并挖至试验深度c．．放放置置承承压压板板：：在在试试坑坑中中心心位位置置，，铺铺设设厚厚度度不不超超过过20mm的的砂砂垫层并找平，小心平放承压板，防止歪斜着地垫层并找平，小心平放承压板，防止歪斜着地 d．．加加压压系系统统的的安安装装：：以以承承压压板板为为中中心心，，从从上上至至下下在在承承压压板板上上以以此此安安装装千千斤斤顶顶、、测测力力计计和和分分力力帽帽，，使使其其重重心心保保持持在在一一条条垂垂直直直直线线上 e．．反反力力系系统统的的安安装装：：通通过过连连接接件件将将次次梁梁安安装装在在地地锚锚上上，，以以承承压压板为中心将主梁通过连接件安装在次梁下，形成完整的反力系统板为中心将主梁通过连接件安装在次梁下，形成完整的反力系统     f．．量量测测元元件件的的安安装装：：打打设设支支撑撑柱柱，，安安装装基基准准梁梁，，固固定定位位移移传传感器、百分表，形成完整的位移沉降量测系统感器、百分表，形成完整的位移沉降量测系统  （（2）操作步骤）操作步骤对于每一级荷载，其操作步骤均可分为对于每一级荷载，其操作步骤均可分为4步：步：a．．加加载载操操作作：：第第一一级级加加载载应应考考虑虑设设备备的的重重量量和和挖挖掉掉土土的的自自重重，，因因此此，，要要事事先先标标定定或或计计算算预预压压荷荷载载与与相相应应油油压压表表读读数数或或测测力力计计百百分分表表读读数数之间的关系。

之间的关系b．．稳稳压压操操作作：：每每级级荷荷载载下下都都必必须须保保持持稳稳压压，，在在试试验验过过程程中中由由于于某某些些原原因因会会使使荷荷载载减减小小，，必必须须随随时时观观察察油油压压表表的的读读数数，，并并通通过过千千斤斤顶顶不不断补压，使施加的荷载保持相对稳定断补压，使施加的荷载保持相对稳定c．．沉降观测：按照试验沉降观测技术要求进行读数沉降观测：按照试验沉降观测技术要求进行读数d．．试试验验记记录录：：在在试试验验过过程程中中必必须须始始终终按按照照规规定定将将每每一一级级荷荷载载观观测测数数据记录在载荷试验记录表中据记录在载荷试验记录表中一、绘制曲线一、绘制曲线  试试验验资资料料整整理理是是试试验验结结束束后后最最重重要要的的一一项项工工作作，，其其中中沉沉降降观观测测记记录录是是最最重重要要的的原原始始资资料料，，不不仅仅记记录录了了沉沉降降，，还还记记录录了了荷荷载载等等级级和和其其他他与与荷荷载载试试验验相相关关的的信信息息，，如如承承压压板板形形状状、、尺尺寸寸、、荷荷载载点点试试验验深深度、土性等等度、土性等等 图2－5 p-s关系曲线 第第四四节节  试试验验资资料料整整理理     包包括括分分级级累累加加荷荷载载p-s曲曲线线（（荷荷载载－－沉沉降降曲曲线线））、、每每一一级级荷荷载载下下的的s－－t曲线。

曲线1））p-s曲线曲线    将将每每一一级级加加载载下下的的荷荷载载量量值值（（p p））和和对对应应的的最最终终沉沉降降值值（（s s））数数据据对（对（p p，，s s））绘制在坐标纸上（图绘制在坐标纸上（图2-52-5）    目目的的就就是是要要确确定定p-sp-s曲曲线线的的特特征征点点p p0 0和和p pu u，，当当p-sp-s曲曲线线上上有有明明显显的的直直线线段段时时，，以以直直线线的的终终点点（（第第一一拐拐点点））为为p p0 0，，当当直直线线段段不不明明显显时时，，可可变变换换坐坐标标，，改改做做lgp-lgslgp-lgs或或p-p-△△s/s/△△p p曲曲线线（（△△s s为为沉沉降降增增量量，，△△p p为为荷载增量），以拐点对应的荷载为荷载增量），以拐点对应的荷载为p p0 0见图见图2-62-6图2－6 p-△s/△p关系曲线（（2））s-t曲线曲线        s-t曲线反映的是每一级荷载下地基土随时间的变形情况；又曲线反映的是每一级荷载下地基土随时间的变形情况；又可分为两种，即按可分为两种，即按p分级绘制和按分级绘制和按p分段连续绘制，两者都需在曲分段连续绘制，两者都需在曲线上注明荷载等级。

如图线上注明荷载等级如图2－－7：： 图2－7 s-t关系曲线 二、二、p-s曲线的修正曲线的修正  （（1 1）图解法）图解法 如如果果开开始始的的一一些些观观测测点点基基本本在在一一条条直直线线上上，，只只是是不不通通过过原原点点，，表表明明试试验验存存在在一一定定的的系系统统误误差差可可将将曲曲线线上上的的各各点点沿沿s s轴轴进进行行坐坐标标平平移移s s0 0，，使它通过原点即可如图使它通过原点即可如图2 2－－8 8：： 图2－8 p-s曲线修正的图解法  （（2 2）最小二乘拟合法）最小二乘拟合法    对对于于有有明明显显直直线线段段和和拐拐点点的的p-sp-s曲曲线线，，可可以以通通过过最最小小二二乘乘法法拟拟合合出出最佳回归直线方程式，最佳回归直线方程式，   （（3 3）高阶曲线拟合法）高阶曲线拟合法 对对于于没没有有明明显显直直线线段段和和拐拐点点的的圆圆滑滑型型或或不不规规则则p-sp-s曲曲线线，，可可假假设设为为二二次次或或高高阶阶多多项项式式表表示示的的曲曲线线，，通通过过曲曲线线拟拟合合求求得得常常数数项项，，即即，，即为修正后的沉降数据。

即为修正后的沉降数据 三、比例界限三、比例界限p0的确定的确定 比例界限比例界限p p0 0的确定方法有以下几种：的确定方法有以下几种：（（1 1））当当p-sp-s曲曲线线上上有有较较明明显显的的直直线线段段和和拐拐点点时时，，直直接接取取直直线线段段的的终终点点为为比比例例界界限限压压力力p p0 0，，并并取取该该比比例例界界限限压压力力所所对对应应的的荷荷载载作作为为地地基基土的承载力特征值土的承载力特征值2 2）当）当p-sp-s曲线上无明显直线段时，可用下述方法确定：曲线上无明显直线段时，可用下述方法确定：a a．．在在某某一一荷荷载载下下，，其其沉沉降降量量超超过过前前一一级级荷荷载载下下沉沉降降量量的的2 2倍倍，，即即△△s sn n>2>2△△s sn-1n-1的点所对应的压力即为比例界限的点所对应的压力即为比例界限b b．．绘制绘制lgp-lgslgp-lgs曲线，曲线上的转折点所对应的压力即为比例界限曲线，曲线上的转折点所对应的压力即为比例界限c c．．绘绘制制p-△s/△pp-△s/△p曲曲线线，，曲曲线线上上的的转转折折点点所所对对应应的的压压力力即即为为比比例例界界限。

限 四、极限荷载四、极限荷载pu的确定的确定 极限荷载极限荷载p pu u的确定方法有以下几种：的确定方法有以下几种：a a．．当当载载荷荷试试验验加加载载至至破破坏坏荷荷载载，，则则取取破破坏坏荷荷载载的的前前一一级级荷荷载载为为极极限限荷载荷载p pu ub b．．当当试试验验未未做做到到破破坏坏荷荷载载，，则则可可取取外外插插法法确确定定其其极极限限荷荷载载，，作作图图步步骤如图骤如图2 2－－9 9：： 图2－9 外插法确定极限承载力 一、地基土承载力确定一、地基土承载力确定 第第五五节节  成成果果应应用用 （一）应用载荷试验确定承载力特征值应符合的规定（一）应用载荷试验确定承载力特征值应符合的规定1．当．当p－－s曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值2．．当当试试验验满满足足终终止止加加荷荷条条件件之之一一时时，，其其对对应应的的前前一一级级荷荷载载为为极极限限荷荷载载，，当当该该值值小小于于对对应应比比例例极极限限荷荷载载值值的的2倍倍时时，，取取荷荷载载极极限限值值的的一半3．．不不能能按按上上述述两两条条规规则则确确定定时时，，可可取取s/b＝＝0.01～～0.05所所对对应应的的值值，，但其值不应大于最大加载量的一半。

但其值不应大于最大加载量的一半4．．同同一一土土层层参参加加统统计计的的试试验验点点不不应应少少于于三三点点，，当当试试验验实实测测值值的的极极差差不不超超过过平平均均值值的的30％％时时，，取取此此平平均均值值作作为为该该土土层层的的地地基基承承载载力力特特征值征值fak （二）具体确定方法（二）具体确定方法1．强度控制法（又称为拐点法、比例界限法）．强度控制法（又称为拐点法、比例界限法）    此此法法是是指指以以比比例例界界限限压压力力p0作作为为地地基基土土承承载载力力适适用用于于硬硬塑塑～～坚坚硬的粘性土、粉土、砂土和碎石土硬的粘性土、粉土、砂土和碎石土 2．相对沉降法．相对沉降法    根根据据沉沉降降量量和和承承压压板板直直径径（（或或边边长长））的的比比值值（（s/b））确确定定承承载载力力特特征值：征值：        a．．当当承承压压板板面面积积为为0.25～～0.5m2时时，，对对中中高高压压缩缩性性土土，，取取s/b＝＝0.02所所对对应应的的荷荷载载为为承承载载力力特特征征值值；；对对砂砂土土和和低低压压缩缩性性土土，，取取s/b＝＝0.01～～0.015所对应的荷载为承载力特征值。

所对应的荷载为承载力特征值        b．．当承压板面积为大于当承压板面积为大于0.5m2时，应结合一些特殊要求综合确时，应结合一些特殊要求综合确定地基承载力特征值定地基承载力特征值 3．极限荷载法．极限荷载法        a．．当比例界限当比例界限p0与极限荷载与极限荷载pu接近时（接近时（pu<2p0），将），将pu除以除以安全系数安全系数Fs（（Fs＝＝2～～3））作为地基承载力特征值即：作为地基承载力特征值即：          b．．当比例界限当比例界限p0与极限荷载与极限荷载pu不接近时（不接近时（pu>2p0），），可可按下式计算：按下式计算： 二、变形模量计算二、变形模量计算 1．．对对于于厚厚层层均均质质各各向向同同性性地地基基土土，，当当地地表表无无超超载载时时，，按按弹弹性性半半无无限体表面受荷原理，计算土的变形模量：限体表面受荷原理，计算土的变形模量： 式中，式中，E0——土的变形模量；土的变形模量；            b——承压板直径或边长（承压板直径或边长（m）；）；            I0——承承 压压 板板 位位 于于 半半 空空 间间 表表 面面 的的 影影 响响 系系 数数 ；； 对对 于于 圆圆 形形 刚刚 性性 板板 ，， ；对于方形承压板，；对于方形承压板，I0＝＝0.886；；            K——p-s曲线直线段的斜率（曲线直线段的斜率（KN/m3）；）；            μ——土土的的泊泊松松比比，，碎碎石石土土取取0.25，，砂砂土土、、亚亚砂砂土土、、粉粉土土取取0.30，亚粘土、粉质粘土取，亚粘土、粉质粘土取0.35，粘土取，粘土取0.42。

 或者用此公式：或者用此公式：式中，式中，p——承压板上直线变形阶段的荷载，承压板上直线变形阶段的荷载，KN；；            s——与荷载与荷载p相对应的承压板沉降值，相对应的承压板沉降值，cm 2．当地表有超载时，将计算公式进行修正：．当地表有超载时，将计算公式进行修正：I1为承压板埋深为承压板埋深z修正系数，修正系数，当当zb时，时，其他符号意义同前其他符号意义同前 三、估算地基土的不排水抗剪强度三、估算地基土的不排水抗剪强度 用用快快速速载载荷荷试试验验（（相相当当于于不不排排水水条条件件））的的极极限限荷荷载载pu，，可可估估算算饱饱和粘性土的不排水抗剪强度和粘性土的不排水抗剪强度Cu 式中，式中，pu——快速载荷试验所得的极限荷载，快速载荷试验所得的极限荷载，kPa；；            pd——承压板周边外的超载或土的自重应力，承压板周边外的超载或土的自重应力，kPa；；            Nc——当周边无超载时，当周边无超载时，Nc＝＝6.15；；当承压板埋深大于或当承压板埋深大于或等于等于4倍板径或边长时，倍板径或边长时，Nc＝＝9.25；；当承压板埋深小于当承压板埋深小于4倍板径或倍板径或边长时，边长时，Nc由线性内插确定。

由线性内插确定 四、确定地基土的基床反力系数四、确定地基土的基床反力系数 依依据据平平板板载载荷荷试试验验p－－s曲曲线线直直线线段段的的斜斜率率，，可可直直接接确确定定基基准准基基床床系系数数Kv（（国标国标《《岩土工程勘察规范岩土工程勘察规范》》（（GB50021－－2001））：））： 一、概述一、概述 第第六六节节  螺螺旋旋板板载载荷荷试试验验简简介介  平平板板载载荷荷试试验验只只能能确确定定浅浅层层地地基基的的承承载载力力等等问问题题，，而而无无法法解解决决深深基础的工程问题基础的工程问题1973年，挪威年，挪威Janbu等人研制出螺旋板载荷试验等人研制出螺旋板载荷试验 该该试试验验是是在在不不同同深深度度处处的的原原始始应应力力条条件件下下进进行行的的载载荷荷试试验验，，将将螺螺旋旋形形的的承承压压板板旋旋入入地地面面以以下下预预定定的的试试验验深深度度处处，，用用千千斤斤顶顶通通过过传传力力杆杆对对螺螺旋旋板板施施加加荷荷载载，，由由位位于于螺螺旋旋板板上上端端的的传传感感器器测测定定压压力力，，并并用用百分表观测承压板的位移百分表观测承压板的位移。

其其装装置置见见图图2-102-10，，同同样样包包括括三三个个系系统统：：加加载载系系统统、、反反力力系系统统、、量量测系统 目目前前，，欧欧美美很很多多国国家家已已将将试试验验成成果果用用于于实实际际工工程程，，在在我我国国也也在在少少数单位得到应用最大试验深度已达数单位得到应用最大试验深度已达3030米  图2-10 螺旋板载荷试验装置示意 二、适用性和参数确定二、适用性和参数确定    螺螺旋旋板板载载荷荷试试验验适适用用于于地地下下水水位位以以下下一一定定深深度度处处的的砂砂土土、、软软粘粘土土、、一般粘性土和硬粘性土层一般粘性土和硬粘性土层 可可确确定定的的参参数数有有：：地地基基土土的的承承载载力力、、变变形形模模量量、、基基床床系系数数、、固固结结系数等 三、技术要求    1 1．．承承压压板板应应有有足足够够刚刚度度，，加加工工准准确确一一般般，，板板头头面面积积为为100100、、200200、、500cm500cm2 2，，相当于半径为相当于半径为113113、、160160、、252mm252mm2 2．．螺旋板旋入土中会引起一定的土体扰动，为减小扰动，应保证：螺旋板旋入土中会引起一定的土体扰动，为减小扰动，应保证：（（1 1））选选择择适适当当的的轴轴径径（（2c2c））、、板板径径（（2a2a））、、螺螺距距（（2b2b））及及板板厚厚（（t t），使），使c/a=0.125c/a=0.125，，b/a=0.25b/a=0.25，，t/a=0.02t/a=0.02；；（（2 2））螺旋板头的旋入进尺与螺距一致；螺旋板头的旋入进尺与螺距一致；（（3 3）螺旋板与土接触面加工光滑。

螺旋板与土接触面加工光滑3 3．．加加载载方方式式与与平平板板载载荷荷试试验验一一样样，，有有慢慢速速法法、、快快速速法法和和等等沉沉降降速速率法（一般可采用率法（一般可采用0.50.5～～2mm/min2mm/min）4 4．．试验加荷等级、试验结束条件与平板载荷试验相同试验加荷等级、试验结束条件与平板载荷试验相同5 5．．在在同同一一试试验验孔孔内内，，在在垂垂直直方方向向的的试试验验点点间间距距一一般般应应大大于于1 1米米，，可可结合土层变化和均匀性布置结合土层变化和均匀性布置 四、资料整理及成果应用四、资料整理及成果应用    1．绘制．绘制p－－s曲线曲线 与与平平板板荷荷载载试试验验相相比比，，螺螺旋旋板板载载荷荷试试验验除除临临塑塑压压力力p0（（比比例例界界限限））及及极极限限压压力力pu外外，，还还多多一一个个特特征征值值pdp0与与pu的的物物理理意意义义和和平平板板载载荷荷试试验验相相同同；；pd为为试试验验深深度度处处的的原原位位有有效效自自重重压压力力典典型型的的p－－s曲曲线如图线如图2-11：： 图2-11 p－s典型曲线 （（1））用用p－－s曲曲线线评评定定地地基基土土承承载载力力特特征征值值时时，，与与平平板板试试验验一一样样，，无需作深度修正。

无需作深度修正2）变形模量计算）变形模量计算 式中，E——不排水变形模量（MPa）； p——某一级荷载压力（MPa）； s——压力p下固结完成后的最终沉降量（mm）； b——螺旋板直径（mm） ω——与试验深度和土类有关的系数，可以按表2－1选取 （（3）一维压缩模量）一维压缩模量当试验在排水条件下进行时，可按当试验在排水条件下进行时，可按Janbu公式推求公式推求Es：： 式中，式中，Es——一维压缩模量，一维压缩模量，kPa；；      m——模量系数；模量系数；      pa——参考压力，一般取参考压力，一般取1个大气压力＝个大气压力＝100kPa；；      p——施加的压力值，取直线段内任一压力值，施加的压力值，取直线段内任一压力值，kPa；；      α——应应力力指指数数，，对对正正常常固固结结饱饱和和粘粘土土取取0；；砂砂土土与与粉粉土土取取0.5；；超固结饱和粘土取超固结饱和粘土取1      Δp——承压板上的压力增量，承压板上的压力增量，Δp＝＝p－－pd，，kPa；；b——螺旋板直径，螺旋板直径，cm；；s——对应对应p力的承压板沉降量，力的承压板沉降量，cm       Ns——无因次沉降数，与无因次沉降数，与pd及及ΔΔp有关，由图有关，由图2-12查得。

查得 2．绘制．绘制s－－    曲线曲线按每级荷载下的沉降量按每级荷载下的沉降量s与时间的平方根绘制曲线与时间的平方根绘制曲线1）土体达到某固结度所需的时间）土体达到某固结度所需的时间 作图法估算：过作图法估算：过s－－ 曲线初始段直线与曲线初始段直线与s轴的交点，作一斜轴的交点，作一斜率为初始直线段斜率率为初始直线段斜率1.31倍的直线，其与曲线倍的直线，其与曲线s－－ 的交点所对应的交点所对应的时间，即为完成的时间，即为完成90％固结度的时间％固结度的时间t90，，如图如图2-13：： 图2-13 求t90的s－ 曲线 （（2）土的水平向固结系数）土的水平向固结系数根据一维轴对称径向排水固结理论，径向固结系数根据一维轴对称径向排水固结理论，径向固结系数Cv为：为：式中，式中，Cv——径向固结系数（径向固结系数（cm2/min）；）；      R——螺旋板半径（螺旋板半径（cm）；）；      T90——相当于相当于90％固结度的时间因子，取为％固结度的时间因子，取为0.335；；      t90——完成完成90％固结度的时间％固结度的时间。

 本章复习思考题：本章复习思考题：本章复习思考题：本章复习思考题：1.什么是载荷试验？有什么优缺点？2.载荷试验有哪几种类型？各自的适用性又是怎样的？3.载荷试验典型p－s曲线可以分为哪几个阶段？各阶段的变形特性及对应的力学原理分别是怎样的？4.载荷试验的加载方式、沉降观测、稳定标准分别是怎样规定的？5.浅层载荷试验的试验终止条件是什么？6.载荷试验有哪几个方面的应用？7.载荷试验确定地基承载力有哪几种方法？第三章复习思考题：第三章复习思考题：第三章复习思考题：第三章复习思考题：1.什么是静力触探试验？有哪些方面的工程应用？2.静力触探试验有哪几种类型？各自的适用性怎样？3.按功能分，探头可分为哪几种？各自要测试哪些试验指标？4.常用的孔压探头可设置在哪些位置？各处测得的孔压值有什么特点？5.静力触探探头工作应用了哪些原理？并综合表述6.影响静力触探试验的因素有哪些？7.绘制孔压静力触探试验曲线应包括哪些曲线？8.试说明用u2修正锥尖阻力的原理第四章复习思考题：第四章复习思考题：第四章复习思考题：第四章复习思考题：1.什么是动力触探试验？请说明它的优缺点及适用性2.动力触探试验有哪几种类型？各自的试验指标及含义是什么？3.动力触探测试有哪些方面的应用？4.表述动力触探试验的基本原理，说明为什么锤击数可以反映地基土的力学性能？5.解释应用动力触探曲线划分土层界限时的“超前”反应。

6.影响动力触探试验成果的因素有哪些？。