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1、0.1 原位测试技术岩土工程：“根据建设工程的要求，查 明、分析、评价建设场地的地质、环 境特征和岩土工程条件，编制勘察文 件的活动。”岩土工程勘察所采用的 方法和手段较多，主要有勘探（包括 钻探、井探、槽探、坑探、洞探、物 探、触探等）、原位测试和室内试验 等。原位测试： 从广义上讲，包括原位检 测和原位试验两部分，即指在被测试 对象的原始位置，在不破坏、不扰动 或少扰动被测试或检测对象原有（天 然）状态的情况下，通过试验手段测 定特定的指标，进而评价被测试对象 阶性能和状态。从狭义上讲，原位测试是指利用 一定的试验手段在天然状态（天然应 力、天然结构和天然含水量）下，测 试岩土的反应或一些
2、特定的物理、力 学指标，进而依据理论分析或经验公 式评定岩土的工程性能和状态。0.2 原位测试方法 载荷试验、静力触探、圆锥动力触探、 标准贯入试验、十字板剪切试验、旁 压试验、扁铲侧胀试验、现场直接剪 切试验、波速测试、岩体原位应力测 试和激振法测试。0.3 原位测试优缺点项 目原位测试室内试验试 验 对 象1. 测定土体范围 大，能反映微观、 宏观结构对土性 的影响，代表性好；2. 对难以取样的 土层仍能试验；3. 对试验土层基 本不扰动或少扰动；4有的能给出连 续的土性变化剖 面，可用以确定分层界线；5.测试土体边界 条件不明显1. 试样尺寸小，不 能反映宏观结构、 非均质性对土性的 影
3、响,代表性较差;2. 对难以或无法取 样的土层无法试验，只能人工制备 土样进行试验；3. 无法避免钻进取 样对土样的扰动；4. 只能对有限的若 干点取样试验，点 间土样变化是推测的；5. 试验土样边界条件明显应力条件1. 基本上在原位 应力条件下试验；2. 试验应力路径 无法很好控制；3. 排水条件不能 很好控制；1. 在明确、可控制 的应力条件下试验；2. 试验应力路径可 以事先预定；3. 能严格控制排水条F应变条件勺俶条率 均J程速 不W工变 场斑际应 SS1.2.大件近率样较以岩土参数下态性 状特 际本 实基 映的 反在的 点条性 駕特试 验 周 期高 率 效 期 周较率效D低1载荷试验
4、1.1 概述1.1.1 载荷试验方法载荷试验（Plate Load Test,简称 PLT）:是在现场通过一定面积的刚 性承压板向地基逐级施加荷载,测定 天然地基、单桩或复合地基的沉降随 荷载的变化,借以确定地基土的承载 能力和变形特征的现场试验。l.l.2 载荷试验分类 按试验对象划分:一般载荷试验、复合 地基载荷试验和桩载荷试验（包括竖向 和水平载荷试验）按加荷性质划分:静力载荷试验和动力 载荷试验按承压板形状划分:平板载荷试验和螺 旋板载荷试验按试验深度划分:浅层载荷试验和深层 板载荷试验l.l.3 载荷试验的适用条件 浅层平板载荷试验:适用于地表浅层地基土（包括 各种填土和碎石土） 深
5、层平板载荷试验适用于埋深等于或大于3.0m 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或地下水位 以下的土层l.l.4 载荷试验的优点 对地基土不产生扰动,确定 地基承载力最可靠、最具代表性,可 直接用于工程设计,还可用于预估建 筑物的沉降量,对大型工程、重要建 筑物,载荷试验一般不可少,是世界 各国用以确定地基承载力的最主要 方法,也是比较其它原位测试成果的 基础。l.3 浅层平板静力载荷试验的仪 器设备承压板、加荷系统、反力系统、量 测系统试验终止条件载荷试验一般应尽可能加荷到试 验土层破坏,然后终止试验。当出 现下列4种情况之一时,认为地基已 达到破坏阶段,可终止试验:（ l
6、）承压板周边的土体出现明显 侧向挤出,周边岩土出现明显隆起或 径向裂缝持续发展；（2）本级荷载的沉降量急剧增大 （大于前级荷载沉降量的5倍）, p-s曲线出现陡降段；（3）在某级荷载下24h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。l.6 浅层平板静力载荷试验的试 验成果应用确定地基土的承载力确定地基土的变形模量估算地基土的不排水抗剪强度入l.7 螺旋板载荷试验简介 u将一螺旋形承压板旋入地下试验深度,通过传力杆对螺旋板施 加荷载,观测螺旋板的沉降,以获得 荷载沉降时间关系,然后根据理 论公式或经验关系式获得地基土参 数的一种现场测试技术。通过螺旋
7、板 试验可以确定地基土的承载力、变形 模量、基床系数和固结系数等参数。2 静力触探试验2.l 概述静力触探试验一Static Cone Pene tra tion Tes t（简称 CPT） 是 通过一系列探杆用准静力将一个内部装 有传感器的触探头匀速压入到土中,同 时测记贯入过程中探头所受到的阻力, 根据测得的贯入阻力大小来间接判定土 的物理力学性质的现场试验方法。 适用土层:适应于软土、一般粘性土、 粉土、砂类土和含有少量碎石的土层。 优点:具有快速、准确、省时、省力、 清洁、经济等优点,而且可连续获得地 层的强度和其他方面的信息,不受取样 扰动等人为因素的影响。这对于地层变 化较大的复杂
8、场地以及不易取得原状土 样的饱和砂土、砂质粉土和高灵敏性软 土地层的勘察，具有独特的优越性。 缺点：不能直接识别土层，对碎石类土 和密实的砂层难以贯入，有时需钻探与 其配合才能完成工程地质勘察任务。2.2 仪器设备贯入装置液压式静力触探机，手摇链条式静力触 探机，电动机械式静力触探机探头（地层阻力传感器）单桥探头（ps）、双桥探头（qc, fs ） 多用探头 （孔压、波速、旁压触探头， 还有能测温、测斜、测地磁、土壤电阻 或pH值等的探头）量测仪表电阻应变仪（数字式），自动记录仪（电 子电位差），数据采集仪（微电脑） 2.3静力触探试验工作原理主要采用电阻应变式测试技术,应 用虎克定律、电阻定
9、律和电桥原理。其工作原理是地层阻力变化一空心 柱变形一电阻应变片变形、电阻阻值变 化一电压变化一量测仪表放大、显示、 储存。2.6 影响因素A贯入速率一般情况下,贯入阻力随贯入速率 的增加而增大,但在一定速率范围之 内这种影响较小,标准贯入速率为 1.2m/min，允许变化范围在土 25%之 内。探头结构型式与尺寸 要是单、双桥探头的结构及双桥探 头的几何形状和尺寸不同,影响贯入 阻力值。对于双桥探头,侧壁摩擦筒 长度增大，q增大，f减小；摩擦筒 cs与探杆外径小于探头底面直径时，测 得的q偏小。C随着探头底面积的增加，贯入阻力 减小，但引起的尺寸效应不是很大。临界深度开始贯入时，qc和fs随
10、深度增加 而增加，到一定深度后，qc和fs均达 到极限值，不再增加或增加不明显， 该深度即为临界深度。临界深度随土 的密实度和探头直径的增大而增大。 一般情况下，fs的临界深度比qc的要 小。孔隙水压力 饱和土体中，探头在贯入时会引 起土体中孔隙水压力的变化，超孔压 的产生对土强度和静探试验指标是 有影响的，其影响程度因土的排水条 件和贯入速率而异。 一般认为，贯 入速率20 mm/s还不是完全不排水条 件；5mm/s的贯入速率相当于排水条 件；50 mm/s的贯入速率相当于不排 水条件。温度的影响 静力触探所用的传感器多属电阻 应变式的，温度的变化会产生电阻值 的变化，进而产生零位漂移。产生
11、温 度变化的原因有：（1）标定时的温 度与地温的差异；（2）量测时应变 片通电时间过长，会产生电阻热；（3） 贯入过程中与土（特别是砂）摩擦产 生的热；（4）传感器反复变形产生 的应力热。探孔（探头）的偏斜 探孔或探头的偏斜会对试验结果 造成两方面的影响：一是贯入探杆的 长度无法反映实际贯入深度，分层界 线不准，使土层变厚及埋深增大；二 是探头的倾斜也会使测得的土层阻 力严重失真。2.7 试验成果应用（1）划分土层、确定土的类别根据静探曲线的形态，利用q并结c合Rf,划分纯净的砂层和厚层土的类 别较容易可靠。双桥探头可同时获得q和f，且不 cs同土层的q和Rf值很少一样，例如，C砂的q值一般很
12、大，Rf通常小于或等 cf于1%;均质粘性土 q般较小，而Rf cf 常大于2%。（2）确定地基土的承载力特征值（fak） 主要利用经验公式来确定 地基土的承载力特征值，不同地区不 同土类所采用的经验公式不一样。（3）估算单桩的承载力（ 4）砂土液化判别 饱和砂土液化临界比贯入阻力Ps的计算公式：P = P 1 - O.O5（d - 2）1 - 0.065（dss 0u当实测砂土的比贯入阻力小于 按上式计算的临界值时，判为液化； 反之，判为不液化。5）其它应用 确定土的变形参数、粘性土的不排 水强度、检验地基处理质量（主要是 检验压实填土的密度和均匀程度）、 判定土质滑坡的滑动面、土洞和冻融
13、土强度等。对有些土层，特别是软粘土和有机土， 侧壁摩擦对击数影响较大。而对中密密实的砂土，尤其在地下水位以 上，由于探头直径比探杆直径稍大， 侧壁摩擦是可以忽略的。一般情况，重型动力触探深度小于15m、 超重型动力触探深度小于20 m时，可 以不考虑杆侧摩擦的影响。如缺乏经 验，应采取措施消除侧摩擦的影响 （如用泥浆），或用泥浆与不用泥浆 进行对比试验来认识杆侧摩擦的影 响。上覆土压力的影响对于一定相对密度Dr的砂土，上覆压力 对动探试验结果存在一个“临界深 度”，并且临界深度随着相对密度和 探头直径的增加而增大。地下水的影响 地下水位对击数与土的力学性质的关系 没有影响，但对击数与土的物理性
14、质 （砂土孔隙比）的关系有影响，故应 记录地下水位埋深。另外，在粘性土中出现贯入间歇会使侧 摩阻力增大；在砂土、碎石土中，锤 击速率对其影响不大，可采用每分钟 60击3.7 成果应用 评定地基土的状态或密实程度 确定地基土的承载力 其他应用：确定地基土的变形指标，估 算单桩承载力4 标准贯入试验4.1 概述试验方法标 准 贯 入 试 验 （ Standard Pene tra ti onTes t,缩写为 SPT）是一种 在现场用63.5kg的穿心锤，以76cm的落 距自由落下，将一定规格的带有小型取 土筒的标准贯入器（对开管式贯入器） 打入土中，记录打入30 cm的锤击数（即 标贯击数N），
15、并以此评价土的工程性质 2原位试验。标贯试验简称为标贯试验，属于一种 特殊的动力触探试验。 适用土层 适用于砂土、粉土和一般粘性土， 对碎石土和软土不适用。优点 标准贯入试验操作简单，可对土层 进行直接观察。缺点 离散性比较大，只能粗略地评定土 的工程性质 不能连续贯入需与钻探配合，以钻机设备为基础4.5成果应用1. 评定砂土的相对密度Dr和密实状态2评定粘性土的稠度状态3. 确定地基土的承载力4. 地基土的液化判别5 .其他应用评定地基土的强度参数 评定地基土的变形指标 确定单桩承载力 检验地基处理效果5 十字板剪切试验5.1 概述试验方法十字 板 剪 切试 验（ Vane Shear Test VST）是一种通过对插入地基土 中的具有一定形状和尺寸的十字板头施 加水平扭矩，使十字板头在土体中等速 扭转形成圆柱状破坏面，经过换算评定 地基土不排水抗剪强度的现场试验。适用土层适用于灵敏度St 10、固结系数Cv WlOO （m2 / a）的均质饱和软粘土。对 于不均匀土层，特别是夹有薄层粉
