《岩土原位测试技术实验指导书》

岩土原位测试技术实验指导书中南大学地学与环境工程学院勘察与基础工程研究所2005年10月2目录实验一动力触探实验····································3实验二平板载荷实验····································6实验三旁压实验········································11实验四静力触探—十字板剪切联合实验····················19附录··················································253实验一动力触探实验一、实验目的1.熟悉动力触探仪的使用方法；2.掌握动力触探仪的工作原理；3.掌握动力触探实验实验成果的应用；4.培养学生分析问题和解决问题的能力。二、实验原理利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，然后根据打入土中的难以易程度来判断土的性质。（根据能量平衡的原理进行分析）三、实验方法圆锥动力触探实验技术要求应符合下列规定：1.采用自动落锤装置；（重型以上）2.触探杆最大偏斜度不应超过2%，锤击贯入应连续进行；同时防止锤击偏心、探杆倾斜和侧向晃动，保持探杆垂直度；锤击速率每分钟宜为15～30击；3.每贯入1m，宜将探杆转动一圈半；当贯入深度超过10m，每贯入20cm宜转动探杆一次；4.对轻型动力触探当N10100或贯入15cm锤击数超过50时,可停止实验；对重型动力触探，当连续三次N63.550时，可停止实验或改用超重型动力触探。四、实验仪器设备动力触探仪包括导向杆、穿心锤、锤垫、探杆及探头。五、实验步骤1.先用钻具钻至试验深度；2.将重锤提至一定高度自由落下，记录贯入一定深度的锤击数；3.完成某一深度的动力触探试验，上提钻具。六、实验数据处理41.数据处理圆锥动力触探实验成果分析应包括下列内容：1)单孔连续圆锥动力触探实验应绘制锤击数与贯入深度关系曲线；2)计算单孔分层贯入指标平均值时，应剔除临界深度以内的数值、超前和滞后影响范围内的异常值；3)根据各孔分层的贯入指标平均值，用厚度加权平均法计算场地分层贯入指标平均值和变异系数。2.动力触探实验成果应用根据圆锥动力触探实验指标和地区经验，可进行力学分层,评定土的均匀性和物理性质(状态、密实度)、土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力、查明土洞、滑动面、软硬土层界面,检测地基处理效果等。应用实验成果时是否修正或如何修正，应根据建立统计关系时的具体情况确定。七、实验要求及注意事项1.实验要求1）要求学生事先进行实验预习，熟悉实验程序、步骤及现行规范规程，认真进行实验，独立完成实验报告；2）了解实验设备的基本性能、应用范围；3）掌握动力触探实验的原理、测试方法及成果的应用，能正确分析实验结果和处理实验数据，并能根据实验结果对岩土的工程地质性质作出正确的判断与评价。2.注意事项1)严格控制探杆的倾斜度；2）锤击贯入应连续进行，不宜间断，锤击速率一般为15～30击/min。八、实验思考题1.动力触探的试验方法，适用地层怎样？2.动力触探成果可应用于哪些方面？5九、建议参考书、文献资料1.唐贤强等编，《地基工程原位测试技术》，中国铁道出版社；2.袁聚云等编，《土工试验与原位测试》，同济大学出版社；3.林宗元主编，《岩土工程试验监测手册》；辽宁科学技术出版社；4.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002；5.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；6.《岩土工程勘察规范》GB50021-2001；7.《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003。6实验二平板载荷实验一、实验目的1.熟悉平板载荷仪的使用方法；2.掌握平板载荷仪的工作原理；3.掌握平板载荷实验实验成果的应用；4.培养学生分析问题和解决问题的能力。二、实验原理由典型的平板载荷试验得到的压力-沉降曲线可以分为三个阶段：1.直线变形阶段：当压力小于比例极限压力p0时，p-s呈直线关系；2.剪切变形阶段：当压力大于比例极限压力p0而小于极限压力pu时，p-s由直线变为曲线关系；3.破坏阶段：当压力大于极限压力pu时，沉降急剧增大。三、实验方法1.浅层平板载荷实验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的三倍；深层平板载荷实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,尽快安装实验设备；3.载荷实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；土的浅层平板载荷实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㎡;土的深层平板载荷实验承压板面积宜选用0.5㎡;岩石载荷实验承压板的面积不宜小于0.07㎡。4.载荷实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70.01mm；5min、5min、10min、10min、15min、15min测读一次沉降，以后间隔30min测读一次沉降，当连续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；当实验对象是岩体时，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；6.当出现下列情况之一时，可终止实验：1)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；2)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；3)在某级荷载下24小时沉降速率不能达到相对稳定标准；4)总沉降量与承压板直径(或宽度)之比超过0.06。四、实验仪器设备平板载荷仪包括加荷系统，反力系统，量测系统。五、实验步骤1.试验设备的安装1）下地锚；2）挖试孔；3）放置承压板；4）千斤顶和测力计的安装；5）横梁和连接件的安装；6）沉降测量系统的安装。2.试验步骤1）加荷操作：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%，最大加载量不小于特征值的2倍。2）稳压操作：每级荷载下都必须保持稳压，可通过千斤顶不断地补压，以使荷载保持相对稳定。3）沉降观测：采用慢速法时，对土体，间隔5min、5min、10min、10min、15min、15min测读一次沉降，以后间隔30min测读一次沉降，当连续两8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；当实验对象是岩体时，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；直达试验终止条件。六、实验数据处理1.数据处理根据载荷实验成果分析要求，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(即取s/d=0.01-0.015-0.02，d为承压板直径)的压力评定地基土承载力。2.平板载荷实验成果应用1）确定地基承载力2）确定地基的变形模量3）预估基础沉降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。浅层平板载荷实验的变形模量E0(MPa)可按下式计算：深层平板载荷实验和螺旋板载荷实验的变形模量E0(MPa)，可按下式计算：式中刚性承压板的形状系数圆形承压板取0.785方形承压板取0.886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)；9p－－p-s曲线线性段的压力(kPa)；s－与p对应的沉降(mm)；ω－－与实验深度和土类有关的系数，可按表10.2.5选用。基准基床系数Kv可根据承压板边长为30cm的平板载荷实验按下式计算：七、实验要求及注意事项1.实验要求1）要求学生事先进行实验预习，熟悉实验程序、步骤及现行规范规程，认真进行实验，独立完成实验报告；2）了解实验设备的基本性能、应用范围；3）掌握载荷实验的原理、测试方法及成果的应用，能正确分析实验结果和处理实验数据，并能根据实验结果对岩土的工程地质性质作出正确的判断与评价。2.注意事项1）荷重应一次加满；2）确保沉降稳定。八、实验思考题1.平板载荷试验的试验方法怎样？2.平板载荷试验的试验成果可应用于哪些方面？10九、建议参考书、文献资料1.唐贤强等编，《地基工程原位测试技术》，中国铁道出版社；2.袁聚云等编，《土工试验与原位测试》，同济大学出版社；3.林宗元主编，《岩土工程试验监测手册》；辽宁科学技术出版社；4.《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002；5.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；6.《岩土工程勘察规范》GB50021-2001；7.《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003。11实验三旁压实验一、实验目的1.熟悉旁压实验仪的使用方法；2.掌握旁压实验仪的工作原理；3.掌握旁压实验试验成果的应用4.培养学生分析问题和解决问题的能力。二、实验原理旁压试验可理想化为圆柱孔穴扩张问题，可分为三段：1.初步阶段：反映孔壁扰动土的压缩；2.似弹性阶段：压力与体积变化量大致成直线关系；3.塑性阶段：随着压力的增大，体积变化量逐渐增加，最后急剧增大，达到破坏。通过仪器的加压装置，将气压直接加到测量变形系统中的测量管液面，使其形成水压并传至旁压器，使弹性膜受压膨胀，导致孔壁土体受压而产生变形。变形量由测管水位下降值S测得，压力值由压力传感器(或精密压力表)测得。然后根据所测数据，绘制P-S曲线，即为旁压曲线。三、实验方法1.钻孔直径比旁压器外径大2～6mm。孔壁土体稳定性好的土层，孔径不宜过大；2.减轻孔壁土体的扰动；3.保护孔壁土体的天然含水量；4.孔形圆整，孔壁垂直。5.在下列孔段不宜进行旁压试验：1）取过原状土样或进行过标准贯入试验的孔段；2）跨在不同性质土层的孔段。6.最小试验深度、连续试验深度的间隔，离取原状土钻孔或其他原位测试孔的间距以及试验孔的水平距离均不宜小于1m。127.钻孔深度应比试验深度大50cm。当采用大直径钻具钻孔时，只能钻至试验段以上1m处，然后按旁压试验要求孔径钻孔。8.对于不同性质的土层，宜选用不同的钻孔工具：对于坚硬—可塑状态的土层，可采用勺型钻；对于软塑—流塑状态的土层，可采用提土器；对于钻孔孔壁稳定性差的土层，宜采用泥浆护壁钻进。四、实验仪器设备旁压仪由旁压器、加压稳压装置和量测装置等部件组成。1.旁压器：为三腔式圆柱型结构，外套有弹性膜，外径50mm（带金属保护套为55mm）。三腔总长450mm：中腔为测试腔，长250mm，体积Ve＝491cm3（带金属保护套为594cm3）；上、下腔为保护腔，各长100mm，上、下腔之间用铜导管沟通，而与中腔隔离。三腔中轴心为导水管，用来排泄地下水，使旁压器能顺利放到测试深度。我实验室为单腔腔式圆柱型结构，内部为中空的优质铜管，外套有弹性膜。2.加压稳压装置：压力源为高压氮气瓶，并附压力表。加压稳压均采用调压阀。3.量测装置：由不锈钢储水筒、目测管、位移和压力传感器、显示记录仪、精密压力表、同轴导压管及阀门等组成。用于向旁压器内注水、加载并测读孔壁土体受压后的相应变形值。五、实验步骤1.旁压器的注水管和导压管的快速接头应对号插入量测装置上的插座。2.注水步骤应符合下列规定：1）先向水箱注满蒸馏水或干净的冷开水；2）把旁压器竖