岩土工程勘察-原位测试.ppt

第一章 概述,一、土体原位测试的概念 原位测试（In-Situ Testing ）：在岩土体原有的位置上，在保持岩土的天然结构、天然含水量以及天然应力状态条件下测定岩土性质称为原位测试。 土体原位测试：一般指的是在工程地质勘察现场，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一种土工勘察技术。,二、优点（与室内试验比较） 不需经过钻探取样，直接测定岩土力学性质，更能真实反映岩土的天然结构及天然应力状态下的特性。 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，比土样具代表性。 可重复进行验证，缩短试验周期。,第二章 静力触探,一、定义 静力触探(Static Cone Penetration Test,简称CPT)是借助机械把一定规格的圆锥形探头匀速压入土中，通过测定探头的端阻q，侧壁摩阻力f来确定土体的物理力学参数，划分土层的一种土体勘测技术。,静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥”试验。 按测量机理分：机械式静力触探和电测式静力触探 按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探 电测式静力触探的优点： （1）测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用； （2）测试数据精度高，再现性好； （3）采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可由计算机自动处理，减少了工作强度。,二、测试设备与种类,设备组成： 触探主机和反力装置 触探主机可分为液压式和机械式 反力装置可分为自重式和锚式 测量与记录显示装置 探头和探杆,触探主机为液压传动式的，反力装置为自重式。,触探主机为液压传动式的，反力装置为地锚式。,触探主机为机械传动式的，反力装置为地锚式。,探头是静力触探仪的关键部件,分为三种类型：单用（桥）探头、双用（桥）探头、多用（孔压）探头,Ps：比贯入阻力，qc：锥尖阻力，fs：侧壁摩阻力，uw ：孔隙水压力,国际标准探头的规格：锥头顶角60、底面积10cm2、侧壁摩擦筒面积150cm2、透水石在锥底,单用（桥）探头 双用（桥）探头 多用（孔压）探头,三、测试原理 电阻应变片 电桥,I电流 R电阻 U电压（根据欧姆定律）,第四章 动力触探,一、定义 动力触探测试(DPT: dynamic penetration test)：是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据打入土的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质的一种原位测试的方法。 优点： （1）设备简单，且坚固耐用； （2）操作及测试方法容易，一学就会； （3）适用性广； （4）快速，经济，能连续测试土层； （5）有些动力触探，可同时取样，观察描述； （6）经验丰富，使用广泛。,分类： 依据为穿心锤的重量和探头类型,标贯与一般动探的主要区别在于探头不同,圆锥动力触探 简称动力触探或动探 标准贯入测试(Standard penetration Test) 简称标贯 (SPT)：63.5kg的穿心锤自0.76m高处自由下落，撞击锤座，通过探杆将标准贯入器贯入孔底土层中，记录贯入0.30m的锤击数，用来测试土层物理力学参数的一种测试方法。 每次测试共贯入0.45m，其中仅0.3m记锤击数,二、测试设备与测试原理 （一）测试设备 a. 探杆（包括导向杆） b.提引器（分内挂式和外挂式两种） c.穿心锤 d. 锤座（包括钢砧与锤垫） e. 探头,沧州滨海公路试验仪器厂研制的电动触探仪,六、测试成果的应用,1. 划分土类或土层剖面 锤击数越少，土的颗粒越细；锤击数越多，土的颗粒越粗。,动力触探直方图及土层划分,2. 确定地基土承载力,表3-7 砂土地基容许承载力（kPa）（标贯法）,表3-8 粘性土、粉土地基承载力（中型动力触探）,3. 确定单桩容许承载力,（1）Meyerhof法,式中：B为桩宽度或直径m，h为桩进入砂层的深度m,（2）日本法,式中：N1为桩端处的N值，N2为桩尖上10B范围内的平均N值,（3）国内法 书上126129页,利用标贯锤击数确定粘性土稠度及c、值见表3-21至3-24，确定Es见表3-25 表3-22 N手与稠度状态的关系,4. 确定粘性土稠度及c、Es值,5. 砂土密实度与液化判断 （1）砂土密实度 砂土密实度是确定砂土承载力和判断砂土液化的主要指标 表3-28 N63.5与砂土密实度的关系,标准贯入锤击数基准值N0,（2）砂土液化,第五章 载荷试验,一、定义,平板静力载荷试验(PLT: plate load test)，简称载荷试验，在保持地基土天然状态下，在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基土的变形特性，是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法 。,载荷试验按承压板的形状有平板与螺旋板之分 按用途可分一般载荷和桩载荷 我们主要讲的是浅层平板静力载荷测试,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,二、测试设备与方法,（一）仪器设备 承压板 要有足够的刚度，面积一般为1000-5000cm2 加荷装置 包括压力源、载荷台架或反力构架。 加荷方式有重物加荷和油压千斤顶反力加荷 沉降观测装置,五、测试成果的应用,（一）PLT 可以确定地基的承载力(fk),变形模量(Ea), 沉降量(s)。 fk R= Pcr R= PU /F Ea,计算地基沉降量(sj) （二）确定湿陷性黄土的湿陷起始压力,六、其它类型的载荷试验 （一）桩载荷试验 （桩静载荷试验） 可以确定桩基的承载力,（二）水平载荷试验 单桩水平载荷试验 2.地基土水平载荷试验,第六章 旁压试验,一、定义 旁压测试（PMT: pressuremeter test）是利用钻孔做的原位横向载荷试验，是工程勘察中的一种常用原位测试技术。,测试原理：通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压膜将压力传给周围土体，使土体产生变形直至破坏，并通过量测装置测出施加的压力和土体变形之间的关系，然后绘制应力应变关系曲线。根据这种关系对孔周所测土体的承载力、变形性质等进行评价。 优点：可在不同深度上进行测试，所求基本承载力精度高。 缺点：受成孔质量影响大，在软土中测试精度不高。,二、旁压测试的仪器设备,分为两类： 预钻式旁压仪 自钻式旁压仪 预钻式旁压仪由4部分组成 1.旁压器 2.压力和体积控制箱 3.管路系统 4.成孔工具等,旁压器是旁压仪中的最重要部件，由圆形金属骨架和包在其外的橡皮膜组成。 分为三个腔 中间为主腔（测试腔） 上、下为护腔,第七章 十字板剪切试验,一、定义 十字板剪切试验(FVST： field vane shear test)是用插入软粘土中的十字板头，以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度的一种测试方法。,FVST主要用于测定饱水软粘土的不排水抗剪强度。它具有下列优点： (1) 不用取样，特别是对难以取样的灵敏度高的粘性土，可以在现场对基本上处于天然应力状态下的土层进行扭剪。所求软土抗剪强度指标比其他方法都可靠。 (2) 野外测试设备轻便，操作容易。 (3) 测试速度较快，效率高，成果整理简单。 其缺点是仅适用于江河湖海的沿岸地带的软土，适应范围有限，对硬塑粘性土和含有砾石杂物的土不宜采用，否则会损伤十字板头。,二、测试