（可编）第三节原位测试一、概述在岩土工程勘察过程中,为了取得工程设计所.docx

一、 概 述第三节 原位测试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 野外试验亦称现场试验、 就地试验、 原位测试 许多试验方法是随着对岩土体的深入研究而发展起来的一）、原位测试的目的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{ 二} 、原位测试的分类1、岩土力学性质的野外测定（1） ）土体力学性质试验 : 载荷试验、旁压试验、静、动触探试验、十字板剪切试验（2） ）岩体力学性质试验 : 岩体变形静力法试验、声波测试（动力法）试验、岩体抗剪试验、点荷载强度试验、回弹锤测试、便携式弱面剪试验2、岩体应力测定 : 测定岩体天然应力状态下及工程开挖过程中应力的变化。

如： 地下洞室开挖3、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4、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（三）、原位测试的新进展近年来我国岩土工程原位测试与现场监控技术有长足进步，在长期实践过程中，在测试仪器和方法，理论分析，成果应用等积累了丰富的经验主要发展如下：1、土体原位测试中，旁压试验仪器的改进，静力触探技术的发展2、岩体变形试验中，采用大面积（ d=1.0m）中心孔柔性承压板法和钻孔弹模计（可测 100m厚度内岩体变形）3、岩体剪切试验中，发展了现场三轴试验技术研究岩体三维状态下的变形、破坏机制及强度特征， 并相应发展了三维数值模拟与物理模型相结合进行岩体强度预测4、岩体应力测试技术，在测试元件和套钻技术（应力解除法）有很多发展水电部门进行了声发射法（刻槽）和应力解除法的对比研究，取得进展声波法可用于测定岩体历史上受过最大地应力值，而应力解除法是测定现存应力值5、钻孔压水实验方法，由原来的前苏联压水试验体系向国际通用压水试验方法改进，采用 Lugeon（刘让或吕荣）单位体制。

此外，还研究了一些特殊的压水试验方法，如：多孔压水试验、压气试验等四）、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 ) 对土的性质的影响五）、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二 、载荷试验载荷试验可用于测定承压板下应力主要影响范围内岩土的承载力和变形特性。

浅层平板载荷试验适用于浅层地基土 : 深层平板载荷试验适用于埋深等于或大于 3m和地下水位以上的地基土；螺旋板载荷试验适用于深层地基土或地下水位以下的地基土载荷试验应布置在有代表性的地点，每个场地不宜少于 3 个，当场地内岩土体不均时 , 应适当增加浅层平板载荷试验应布置在基础底面标高处1、 载荷试验的技术要求1） 浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的三倍； 深层平板载荷试验的试井直径应等于承压板直径；当试井直径大于承压板直径时，紧靠承压板周围土的高度不应小于承压板直径；2） 试坑或试井底的岩土应避免扰动， 保持其原状结构和天然湿度， 并在承压板下铺设不超过 20mm的砂垫层找平 , 尽快安装试验设备；螺旋板头人土时，应按每转一圈下人一个螺距进行操作，减少对土的扰动；3） 载荷试验宜采用圆形刚性承压板， 根据土的软硬或岩体裂隙密度选用合适的尺寸；土的浅层平板载荷试验承压板面积不应小于 0.25 ㎡，对软土和粒径较大的填土不应小于 0.5 ㎡；土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用 0.5 ㎡；岩石载荷试验承压板的面积不宜小于 0.07 ㎡4） 载荷试验加荷方式应采用分级维持荷载沉降相对稳定法 ( 常规慢速法 ) ；有地区经验时， 可采用分级加荷沉降非稳定法 ( 快速法) 或等沉速率法； 加荷等级宜取10～12 级，并不应少于 8 级，荷载量测精度不应低于最大荷载的 1%。

5） 承压板的沉降可采用百分表或电测位移计量测， 其精度不应低于 0.01mm；6） 对慢速法， 当试验对象为土体时， 每级荷载施加后， 间隔 5min、5min、10min、15min、15min 测读一次沉降，以后间隔 30min 测读一次沉降，当连读两小时每小时沉降量小于等于 0.1mm 时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载；当试验对象是岩体时，间隔 1min、2min、2min、5min 测读一次沉降，以后每隔10min 测读一次，当连续三次读数差小于等于 0.01mm 时，可认为沉降已达相对稳定标准， 施加下一级荷载； 7） 当出现下列情况之一时， 可终止试验：⑴ 承压板周边的土出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展；⑵本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的 5 倍，荷载与沉降曲线出现明显陡降；⑶ 在某级荷载下 24 小时沉降速率不能达到相对稳定标准；⑷总沉降量与承压板直径 ( 或宽度) 之比超过 0.06 2、载荷试验成果根据载荷试验成果分析要求， 应绘制荷载 (p) 与沉降 (s) 曲线，必要时绘制各级荷载下沉降 (s) 与时间 (t) 或时间对数 (lgt) 曲线。

应根据 p-s 曲线拐点，必要时结合 s-lgt 曲线特征 , 确定比例界限压力和极限压力当 p-s 呈缓变曲线时， 可取对应于某一相对沉降值 ( 即 s/d ， d 为承压板直径 ) 的压力评定地基土承载力3、 土的变形模量应根据 p-s 曲线的初始直线段，可按均质各向同性半无限弹性介质的弹性理论计算浅层平板载荷试验的变形模量 E0(MPa) 可按下式计算：深层平板载荷试验和螺旋板载荷试验的变形模量 E0(MPa)，可按下式计算：式中 Io--- 刚性承压板的形状系数圆形承压板取 0.785 方形承压板取 0.886μ--- 土的泊松比 ( 碎石土取 0.27 ，砂土取 0.30 ，粉土取 0.35 ，粉质粘土取 0.38 ，粘土取 0.42) ；d －－承压板直径或边长 (m) ；p－－ p-s 曲线线性段的压力 (kPa) ；s － 与 p 对 应 的 沉 降 (mm)； ω－－与试验深度和土类有关的系数，可按表 4 选用4、 基准基床系数 Kv可根据承压板边长为 30cm 的平板载荷试验按下式计算：表 4 深层载荷试验计算系数碎石土砂土粉土粉质粘土粘土0.300.4770.4890.4910.5150.5240.250.4690.4800.4820.5060.5140.200.4600.4710.4740.4970.5050.150.4440.4540.4570.4790.4870.100.4350.4460.4480.4700.4780.050.4270.4370.4390.4610.4680.010.4180.4290.4310.4520.459注： d/z 为承压板直径和承压板底面深度之比。

三、 静力触探试验静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土 . 静力触探可根据工程需要采用单桥探头、 双桥探头或带孔隙水压力量测的单、 双桥探头，可测定比贯入阻力 (ps) 、锥尖阻力 (qc) 、侧壁摩阻力 (fs) 和贯入时的孔隙水压力 (u) 1、静力触探试验的技术要求1） 探头圆锥锥底截面积应采用 10c ㎡ 或 15c ㎡，单桥探头侧壁高度应分别采用 57mm或 70mm双, 桥探头侧壁面积应采用 150～300c ㎡， 锥尖锥角应为 60 度2） 探头应匀速垂直压入土中，贯入速率为 1.2m/min 3） 探头测力传感器应连同仪器、 电缆进行定期标定， 室内探头标定测力传感器的非线性误差、重复性误差、滞后误差、温度漂移、归零误差均应小于 1%FS，现场试验归零误差应小于 3%，绝缘电阻不小于 500MΩ；4） 深度记录的误差不应大于触探深度的 1%；5） 当贯入深度超过 30m，或穿过厚层软土后再贯入硬土层时，应采取措施防止孔斜或断杆 , 也可配置测斜探头，量测触探孔的偏斜角，校正土层界线的深度； 6） 孔压探头在贯入前，应在室内保证探头应变腔为已排除气泡的液体所饱和，并在现场采取措施保持探头的饱和状态，直至探头进入地下水位以下的土层为止；在孔压静探试验过程中不得上提探头；7） 当在预定深度进行孔压消散试验时，应量测停止贯入后不同时间的孔压值， 其计时间隔由密而疏合理控制；试验过程不得松动探杆。

2、静力触探试验成果分1） 绘制各种贯入曲线 : 单桥和双桥探头应绘制 ps-z 曲线、qc-z 曲线、fs-z 曲线、Rf-z 曲线、孔压探头尚应绘制 ui-z 线、qt-z 曲线、 ft-z 曲线、 Bq-z 曲线和孔压消散曲线 :ut-lgt 曲线；其中 Rf－－摩阻比；ui －－孔压探头贯入土中量测的孔隙水压力 ( 即初始孔压 ) ；Bq－－静探孔压系数，u0－－试验深度处静水压力 (kPa) ； σvo－－试验深度处总上覆压力 (kPa) ； ut －－孔压消散过程时刻 t 的孔隙水压力；2） 根据贯入曲线的线型特征， 结合相邻钻孔资料和地区经验， 划分土层和判定土类；计算各土层静力触探有关试验数据的平均值，或对数据进行统计分析， 提供静力触探数据的空间变化规律3、静力触探资料应用根据静力触探资料，利用地区经验 , 可进行力学分层，估算土的塑性状态或密实度、强度、压。