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1、第第 7 7 章章 工程地质原位测试工程地质原位测试1 1高级教学高级教学内容提要内容提要 主要介绍常用原位测试方法及试验数据的分析主要介绍常用原位测试方法及试验数据的分析:静力载荷试验静力载荷试验(CPT)、静力触探试验、静力触探试验(DPT)、圆锥动圆锥动力触探力触探(DPT)、标准贯入试验、标准贯入试验(SPT)、十字板剪切试、十字板剪切试验验(VST)、扁铲侧胀试验、扁铲侧胀试验、旁压试验、波速测试、现、旁压试验、波速测试、现场大型直剪试验场大型直剪试验、块体基础振动试验。、块体基础振动试验。 2 2高级教学高级教学工程地质勘察中的试验有室内的土工试验和现场工程地质勘察中的试验有室内的
2、土工试验和现场的原位测试。通过试验可以取得土和岩石的物理力学的原位测试。通过试验可以取得土和岩石的物理力学性质指标及地下水等性质指标，以供土木工程师设计性质指标及地下水等性质指标，以供土木工程师设计时采用。时采用。现场原位测试就是在岩土层原来所处的位置基本现场原位测试就是在岩土层原来所处的位置基本保持的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，保持的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。测定岩土的工程力学性质指标。7.0 7.0 原位测试技术概述原位测试技术概述3 3高级教学高级教学原位测试的优点：可以测定难于取得不扰动原位测试的优点：可以测定难于取得不扰动样的有关
3、工程力学性质；可避免取样过程中应力释样的有关工程力学性质；可避免取样过程中应力释放的影响；影响范围大，代表性强。放的影响；影响范围大，代表性强。原位测试的缺点：各种原位测试有其适用条原位测试的缺点：各种原位测试有其适用条件；有些理论往往建立在统计经验的关系上等。件；有些理论往往建立在统计经验的关系上等。4 4高级教学高级教学选择哪种现场原位测试试验方法应根据建筑类型、选择哪种现场原位测试试验方法应根据建筑类型、岩土条件、设计要求、地区经验和测试方法的适用性岩土条件、设计要求、地区经验和测试方法的适用性等因素综合选用。等因素综合选用。 目前常用原位测试方法主要有：目前常用原位测试方法主要有：静力
4、载荷试验静力载荷试验(CPT)；静力触探试验静力触探试验(DPT)；标准贯入试验标准贯入试验(SPT)；十字板剪切试验十字板剪切试验(VST)；地基土动力特性试验地基土动力特性试验(波速测试波速测试)等等。 5 5高级教学高级教学7.1 7.1 静力载荷试验静力载荷试验(CPT)(CPT)平板载荷试验示意图静荷载试验（堆载）现场大吨位静载试验（锚桩）现场一般静力载荷试验分为平板载荷试验平板载荷试验、螺旋螺旋板载荷试验板载荷试验、深层平板载荷试验深层平板载荷试验等。 6 6高级教学高级教学静力载荷试验指在拟建场地上，在挖至设计的基础深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板，将上述装置安装好后
5、，可开始试验。（在其上逐级加荷载，测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量，分析研究地基土的强度与变形特性，求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。）7 7高级教学高级教学试验目的：试验目的：确定地基土承载力特征值及土的变形模量。适用条件：适用条件：各种地基土，各种复合地基，各种基础工程(主要是桩基础单桩，群桩)7.1.1 7.1.1 试验目的和适用条件试验目的和适用条件8 8高级教学高级教学（2）反力系统）反力系统a.堆载：堆载平台及其刚度设计,重量(率定)1.2倍,偏心问题b.地锚与锚桩c.联合反力方式7.1.2 7.1.2 试验设备试验设备( (试验装置试验装置) )（1）加荷系统）加荷系
6、统a.承压板b.加荷设备(油压千斤顶)（3）观测系统）观测系统a.百分表b.基准梁(位置，刚度，数量) 9 9高级教学高级教学1010高级教学高级教学7.1.3 7.1.3 试验要求或方法试验要求或方法将试坑挖到基础的持力层位置，用12cm中粗砂找平，放上承压板；施加荷载试验时，总加荷量约为设计荷载的2倍；荷载按预估极限荷载的1/81/10分级施加，每级荷载稳定的标准为连续2小时内，每小时的沉降增量不大于0.1mm。试验应做到破坏，破坏的标志是：承压板周围土有明显的侧向挤出，或同一级荷载下，24小时内沉降不稳，呈加速发展的趋势。达到破坏时应停止加荷。 1111高级教学高级教学根据实测结果绘制荷
7、载与沉降(ps)关系曲线，通过分析试验曲线即可确定地基承载地基承载力力、地基土的变形模量地基土的变形模量、估算估算地基土的不排水抗剪强度地基土的不排水抗剪强度、估估算地地基土基床反力系数算地地基土基床反力系数。 7.1.4 7.1.4 试验资料处理及成果应用试验资料处理及成果应用1212高级教学高级教学1地基承载力地基承载力: 地基单位面积上承受荷载的能力。地基承载力问题属于地基的强度和稳定问题。 2地基极限承载力地基极限承载力Pu: 地基即将丧失稳定性时的承载能力。3容许承载力容许承载力R: 是指地基稳定有足够的安全度，并且变形控制在建筑物的容许范围内时的承载力。它同时兼顾地基强度、稳定性和
8、变形要求这两个条件时的承载力。它是一个变量，是和建筑物允许变形值密切联系在一起。 1313高级教学高级教学4承载力基本值承载力基本值（fo）：）：按有关规范规定的一定的基础宽度和埋深条件下的地基承载能力，可按规范查查表表确定。（是根据室内物理、力学指标平均值，查表确定的承载力值，包括载荷试验载荷试验得到的值）。5承载力标准值承载力标准值（fk）：）：是指按有关规范规定的标准方法试验试验并经统计处理后的地基承载能力。包括：标贯试验、静力触探、旁压及其它原位测试得到的值。6承载力设计值承载力设计值（f）或特征值或特征值：地基承载力标准值经过深宽修正后的地基承载力。1414高级教学高级教学1. 1.
9、 地基变形的三个阶段地基变形的三个阶段发生整体剪切破坏的地基，分为三个阶段： （I I）线性变形阶段：）线性变形阶段：oa段接近于直线关系。此阶段地基中各点的剪应力，小于地基土的抗剪强度，地基处于稳定状态。地基仅有小量的压缩变形，主要是土颗粒互相挤紧、土体压缩的结果。1515高级教学高级教学（IIII）弹塑性变形阶段）弹塑性变形阶段: : abc段，p-S关系线是下弯的曲线。，在地基的局部区域内，发生了剪切破坏。这样的区域称塑性变形区。随着荷载的增加，地基中塑性变形区的范围逐渐向整体剪切破坏扩展。这一阶段是地基由稳定状态向不稳定状态发展的过渡性阶段。1616高级教学高级教学（IIIIII）破坏
10、阶段）破坏阶段: :当荷载增加到某一极限值时，地基变形突然增大。说明地基中的塑性变形区，已经发展到形成与地面贯通的连续滑动面。地基土向基础的一侧或两侧挤出，地面隆起，地基整体失稳，基础也随之突然下陷。 1717高级教学高级教学2. 2. 成果应用成果应用(1) (1) 确定地基土的承载力确定地基土的承载力 由载荷试验PS曲线确定地基土承载力，可按PS曲线的线型可分别采用拐点法、相对沉降法和极限荷载法等。 拐点法拐点法( (强度控制法）强度控制法） 取第一拐点P0(比例界限点)所对应的荷载为地基土的承载力基本值。1818高级教学高级教学当PS曲线上拐点不太明显时，用下述方法加以确定：1)在某一级
11、荷载下，其沉降增量超过前一级荷载下沉降增量的两倍，即 的点所对应的压力即为比例界限压力或临塑压力P0；2)利用lgplgs和ps/p等辅助曲线来确定拐点。1919高级教学高级教学 在PS曲线上取Sb一定比值所对应的荷载为地基土的容许承载力： 若承压板面积为0.25-0.50m2 1)对一般粘性土、粉土等中、高压缩性土宜采用Sb=0.02对应的压力为容许承载力； 2）对砂土等低压缩性土宜采用 Sb=0.010.015对应的压力为地基土的容许承载力。 相对沉降法相对沉降法2020高级教学高级教学a）比例界限P0与极限荷载Pu接近时，将Pu除以安全系数Fs(Fs=23)作为地基土的容许承载力；b）当
12、比例界限P0与极限荷载Pu相差较远时，可按下式确定地基土承载力标准值。 极限荷载法极限荷载法2121高级教学高级教学 a) a)当载荷试验加荷至破坏荷载，则取破坏荷载的前一级荷载为极限荷载Pu： b)b)用PS、lgplgs、Slgp、pS/P、PSt等曲线确定的第二拐点所对应的荷载为极限荷载Pu； 确定极限荷载的方法有：确定极限荷载的方法有：2222高级教学高级教学 c) c)当载荷试验未做到破坏荷载，则可用外插作图法确定其极限荷载。2323高级教学高级教学 不同埋深的载荷试验，计算地基土变形模量的方法不同（圆和方承压板）： 埋深为零时埋深为零时 对于埋深为零的常规载荷试验，地基土的变形模量
13、Eo可按下式计算：(2)(2)、确定地基土的变形模量、确定地基土的变形模量E E。2424高级教学高级教学当载荷试验有一定埋深时，相当于地表有超载存在。此时，地基承载力将明显提高。在这种情况下，可先按上式计算变形模量Eo，再乘以小于1的修正系数k，即为有超载时的变形模量Eo。k可查图表得。 有一定埋深时有一定埋深时（有超载时）2525高级教学高级教学 用快速法载荷试验得到的极限荷载Pu估算饱和粘性土的不排水抗剪强度Cu(0=0)可用下式计算：(3)(3)、估算地基土的不排水抗剪强度、估算地基土的不排水抗剪强度CuCuNc承压系数。2626高级教学高级教学(4)(4)、确定地基土基床反力系数、确
14、定地基土基床反力系数KsKs 可根据常规载荷试验PS曲线由下式计算得到载荷试验基床系数Kv(kNm3)： 直线段的斜率。基床反力系数：基床反力系数：弹性半空间地基上某点所受的法向压力与相应位移的比值。类似于虎克定理里的K ，地基刚度。 2727高级教学高级教学 由载荷试验基床反力系数计算基准基床系数Kv1(kNm3) 由基准基床系数Kv1(kNm3)确定地基土基床反力系数Ks。2828高级教学高级教学静力触探试验指通过一定的机械装置，将某种规格的金属探头用静力压人土层中，同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯人阻力，以此来判断、分析、确定地基土的物理力学性质。7.27.2 静力触探试验
15、静力触探试验(DPT)(DPT)2929高级教学高级教学目的：目的：主要用于划分土层、估算地基土的物理力学指标参数、评定地基土的承载力、估算单桩承载力及判定砂土地基的液化等级等。适用条件适用条件：适用于粘性土、粉土和砂土，（1 1）试验目的与适用条件）试验目的与适用条件3030高级教学高级教学为静力触探仪，其由贯人装置（包括反力装置）、传动系统和量测系统三部分组成。常用的静力触探探头分为单桥探头和双桥探头。 （2）试验装置静力触探试验主要设备）试验装置静力触探试验主要设备3131高级教学高级教学(1)单桥探头：单桥探头：是我国特有的一种探头型式，只能测量比贯入阻力ps（p/A)一个参数，分辨率
16、(精度)较低。 (2)双桥探头：双桥探头：它是一种将锥头与摩擦筒分开，可以同时测量锥头阻力qc(Qc/A)和侧壁摩阻力fs(Pf/F)两个参数的探头，分辨率较高。 单桥只能测得总贯入阻力，而双桥则能同时测得侧壁阻力fs和锥尖阻力Qc。3232高级教学高级教学（3）试验要求）试验要求 (1)率定探头，求出地层阻力和仪表读数之间的关系，以得到探头率定系数，一般在室内进行。新探头或使用一个月后的探头都应及时进行率定。(2)现场测试前应先平整场地，放平压入主机，以便使探头与地面垂直；下好地锚，以便固定压入主机。(3)将电缆线穿入探杆，接通电路，调整好仪器。(4)边贯入，边测记，贯入速率控制在12cm/
17、s。3333高级教学高级教学（4）试验资料处理及成果应用）试验资料处理及成果应用 根据试验结果绘制比贯入阻力-深度关系曲线、锥尖阻力-深度关系曲线、侧壁摩阻力-深度关系曲线和摩阻比-深度关系曲线。由静力触探成果可划分土层界线、评定地基土的强度参数、评定土的变形参数、评定地基土的承载力、预估单桩承载力及判定饱和砂土和粉土的液化。3434高级教学高级教学3535高级教学高级教学3636高级教学高级教学3737高级教学高级教学圆锥动力触探指利用锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打人土中的阻抗大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理力学性质，对地基土作出工程地质评价。通常以打
18、入土中一定距离所需的锤击数来表示土的阻力。7.3圆锥动力触探圆锥动力触探(DPT)3838高级教学高级教学圆锥动力触探的优点圆锥动力触探的优点:设备简单、操作方便、工效较高、适应性广，并具有连续贯入的特性。对难以取样的砂土、粉土、碎石类土等，对静力触探难以贯入的土层，动力触探是十分有效的原位测试手段。圆锥动力触探的缺点圆锥动力触探的缺点:是不能采样对土进行直接鉴别描述，试验误差稍大，再现性差。 3939高级教学高级教学试验试验目的：目的：(a)定性评价：定性评价：评定场地土层的均匀性；查明土洞、滑动面和软硬土层界面；确定软弱土层或坚硬土层的分布；检验评估地基土加固与改良的效果。(b)定量评价：
19、定量评价：确定砂土垢孔隙比、相对密实度、粉土和粘性土的状态、土的强度和变形参数、评定地基土的承载力或单桩承载力。适用条件适用条件：适用于强风化、全风化的硬质岩石、各种软质岩石及各类土。（1）试验目的与适用条件）试验目的与适用条件4040高级教学高级教学（2）试验装置动力触探设备）试验装置动力触探设备主要由探头和落锤两部分组成，可分为轻型、重型及超重型三类。 4141高级教学高级教学（3）试验技术要求）试验技术要求 (a)采用自动落锤装置；(b)触探杆最大偏斜度不应超过2%，防止锤击偏心、探杆倾斜和侧向晃动，锤击贯入应连续进行；锤击速率每分钟宜为1530击；(c)每贯入1m，宜将探杆转动一圈半；
20、当贯入深度超过10m，每贯入20cm宜转动探杆一次；(d)对轻型动力触探当N10100或贯入15cm锤击数超过50时,可停止试验；对重型动力触探，当连续三次N63.550时，可停止试验或改用超重型动力触探。4242高级教学高级教学（4）试验资料处理及成果应用）试验资料处理及成果应用 根据试验结果绘制锤击数和锤击随深度变化的关系曲线。 其成果主要应用：(a)确定砂土和碎石土的密实度；4343高级教学高级教学4444高级教学高级教学(b)确定地基土的承载力和变形模量；4545高级教学高级教学(c)检验评估地基土加固与改良的效果；(d)确定单桩承载力标准值。4646高级教学高级教学7.4标准贯入试验
21、标准贯入试验(SPT) 标准贯入试验是动力触探类型之一，其利用规定重量的穿心锤，从恒定高度上自由落下，将一定规格的探头打人士中，根据打人的难易程度判别土的性质。4747高级教学高级教学所不同的是其触探头不是圆锥形探头，而是标准规格的圆筒形探头(由两个半圆管合成的取土器)，称为贯入器贯入器。4848高级教学高级教学（1）试验目的与适用条件）试验目的与适用条件目的：目的：(a)根据标准贯入击数N，利用地区经验，对砂土的密实度和粉土、粘性土的状态、土的强度参数、变形模量、地基承载力等作出评价。(b)估算单桩极限承载力和判定沉桩可能性。(c)判定饱和粉砂、砂质粉土的地震液化可能性及液化等判定饱和粉砂、
22、砂质粉土的地震液化可能性及液化等级。级。适用条件：适用条件：砂土、粉土和一般粘性土，最适用N=250击的土层。4949高级教学高级教学（2）试验装置）试验装置标准贯入试验的仪器设备主要由触探头、触探杆及穿心锤三部分组成。5050高级教学高级教学标准贯入试验一般结合钻孔进行，其优点优点是：操作筒便，设备简单，土层的适应性广，而且通过贯入器可以采取扰动土样，对它进行直接鉴别描述和有关的室内土工试验，如取砂土做颗粒分析试验。该试验特别对钻探中难以取样的砂土和粉土的工程性质的评定具有独特意义。5151高级教学高级教学（3）试验要求）试验要求(a)试验孔采用回转钻进，并保持孔内水位略高于地下水位。当孔壁
23、不稳定时,可用泥浆护壁，钻至试验标高以上15cm处，清除孔底残土后再进行试验；(b)采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，并减小导向杆与锤间的摩阻力，避免锤击时的偏心和侧向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆联接后的垂直度，锤击速率应锤击速率应小于小于30击击/min；(c)贯入器打入土中15cm后，开始记录每打入10cm的锤击数，累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N。 5252高级教学高级教学（4）试验资料处理及成果应用）试验资料处理及成果应用试验成果有标贯击数N与深度的关系曲线、标贯孔工程地质柱状剖面图。成果应用由标贯成果可:判定饱和砂土的地震液化可能性及液化等级；评定砂土的密实度和相对密
24、度等;5353高级教学高级教学判定饱和砂土的地震液化可能性及液化等级判定饱和砂土的地震液化可能性及液化等级当饱和砂土或饱和粉土实测标准贯入锤击数No值小于下式确定的临界值时，则应判别为可液化土，否则为不液化土。ds标准贯入点深度(m)；dw地下水位深度(m). 5454高级教学高级教学评定砂土的密实度和相对密度：评定砂土的密实度和相对密度：5555高级教学高级教学评定粘性土的状态评定粘性土的状态5656高级教学高级教学评定砂土抗剪强度指标有一些经验关系式，见P228。5757高级教学高级教学评定粘性土的不排水抗剪强度指标Cu太沙基和佩克:Cu=(66.5)N日本规范:Cu=(610)N5858
25、高级教学高级教学评定土的变形模量和压缩模量5959高级教学高级教学确定地基承载力6060高级教学高级教学估算单桩承载力见P229的经验关系式。6161高级教学高级教学7.5十字板剪切试验十字板剪切试验(VST) 将十字板头压入被测土层中，施加一定的扭转力矩，将土体剪坏，测定土体对抵抗扭剪的最大力矩，通过换算得到土体的抗剪强度值。6262高级教学高级教学（1）试验目的与适用条件）试验目的与适用条件目的：目的：测定原位应力条件下软粘土的不排水抗剪强度Cu、估算软粘性土的灵敏度。适用条件：适用条件：十字板剪切试验适用于灵敏度不大于10，固结系数不大于100m2/年的均质饱和软粘土。6363高级教学高
26、级教学（2）试验装置）试验装置主要由十字板头、测力装置（钢环、百分表等）和施力传力装置（轴杆、转盘、导轮等）三部分组成。 6464高级教学高级教学（3）技术要求）技术要求试验时，先将十字板压入土中至测试的深度，然后由地面上的扭力装置对钻杆施加扭矩，使埋在土中的十字板扭转，直至土体剪切破坏（破坏面为十字板旋转所形成的圆柱面）。 (a)十字板板头形状宜为矩形，径高比1:2，板厚宜为23mm；(b)十字板头插入钻孔底的深度不应小于钻孔或套管直径的35倍；(c)十字板插入至试验深度后，至少应静止23min，方可开始试验；6565高级教学高级教学(d)扭转剪切速率宜采用(1度2度)/10s，并应在测得峰
27、值强度后继续测记1min；(e)在峰值强度或稳定值测试完后，顺扭转方向连续转动6圈后，测定重塑土的不排水抗剪强度；(f)对开口钢环十字板剪切仪，应修正轴杆与土间的摩阻力的影响。6666高级教学高级教学（4）试验资料处理及成果应用）试验资料处理及成果应用（a）测定软粘土的不排水抗剪强度Cuf；6767高级教学高级教学（b）估算软粘性土的灵敏度St；（c）评定地基土的承载力。6868高级教学高级教学7.6 7.6 扁铲侧胀试验扁铲侧胀试验 指用静力将扁铲形探头贯入土中，达试验深度后，利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张进行试验。 确定静止侧压力系数Ko、评定应力历史OCR、确定不排水抗剪强度Cu、
28、确定土的变形参数Es、确定水平固结系数Ch、侧向受荷桩的设计。 6969高级教学高级教学（1）试验目的与适用条件）试验目的与适用条件目的：目的：划分土类、确定静止侧压力系数、评定应力历史等适用条件：适用条件：扁铲侧胀试验适用于一般粘性土、粉土、中密以下砂土、黄土等，不适用于含碎石的土、风化岩等。（2 2）试验装置）试验装置扁铲形探头7070高级教学高级教学A)扁铲侧胀试验探头长230240mm、宽9496mm、厚1416mm、探头前缘刃角12度16度，探头侧面钢膜片的直径60mm；B)每孔试验前后均应进行探头率定，取试验前后的平均值为修正值；膜片的合格标准为：率定时膨胀至0.05mm的气压实测
29、值A=525kPa；率定时膨胀至1.10mm的气压实测值B=10110kPa；（3 3）试验要求）试验要求7171高级教学高级教学C)试验时，应以静力匀速将探头贯入土中，贯入速率宜为2cm/s；试验点间距可取2050cm；D)探头达到预定深度后，匀速加压和减压测定膜片膨胀至0.05mm、1.10mm和回到0.05mm的压力A、B、C值；7272高级教学高级教学（4 4）试验资料处理及成果应用）试验资料处理及成果应用 试验成果主要有：匀速加压和减压测定膜片膨胀至0.05mm、1.10mm和回到0.05mm的压力A、B、C值、率定时膨胀至0.05mm的气压实测值A和膨胀至1.10mm的气压实测值A
30、 、B ，计算p0、p1、p2 与深度的变化曲线； 绘制扁胀模量ED、水平应力指数KD、扁胀指数ID、扁胀孔压力指数UD与深度的变化曲线(P234)。7373高级教学高级教学由试验成果可划分土类由试验成果可划分土类7474高级教学高级教学 确定静止侧压力系数Ko、评定应力历史OCR、确定不排水抗剪强度Cu、确定土的变形参数Es、确定水平固结系数Ch、侧向受荷桩的设计。 7575高级教学高级教学 旁压试验（PMT）是将圆柱形旁压器竖直地放人土中，通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压膜（或护套）将压力传给周围土体（或岩层），使土体或岩层产生变形直至破坏，通过量测施加的压力和土变形之间
31、的关系，可得到地基土在水平方向上的应力应变关系。7.7 7.7 旁压试验旁压试验 ( (横压试验横压试验) )7676高级教学高级教学（1）试验目的与适用条件）试验目的与适用条件试验目的和适用条件：试验目的和适用条件：用于测定粘性土、粉土、砂土、碎石土、软质岩石和风化岩的承载力fk、旁压模量Em等(软土地基一般不适宜）。7777高级教学高级教学（2）试验装置）试验装置1)旁压器，2)量测系统，3)加压系统等三部分组成。7878高级教学高级教学（3）试验要求）试验要求（a)准备工作：准备工作：试验前，必须进行系统的校正工作。(b)加压：加压：加荷等级按预计极限荷载的1/8-1/12。 (c)每级
32、压力维持1分钟或3分钟再施加下一级压力。(d)当土体已发生破坏，试验则可结束。7979高级教学高级教学（4）试验资料处理及成果应用）试验资料处理及成果应用旁压试验的成果主要为压力和扩张体积曲线(p-V)、压力和半径增量曲线(p-r)。a.评定地基承载力评定地基承载力:根据旁压曲线可评定地基承载力8080高级教学高级教学特征值的确定：特征值的确定：特征值包括初始压力(p0)，临塑压力(pf)和极限压力(pl)。p0的确定：的确定：旁压曲线中段直线段的起始点或蠕变曲线的第一拐点相应的压力。临塑压力临塑压力pf:为旁压曲线中段直线的末尾点或蠕变曲线的第二拐点相应的压力。极限压力极限压力pl:扩张后体
33、积相当于二倍固有体积时的压力。8181高级教学高级教学b.确定旁压模量确定旁压模量根据压力与体积曲线的直线段斜率，按下式计算旁压模量： Vc旁压器量测腔初始固有体积， p/V旁压曲线直线段的斜率。 8282高级教学高级教学波长波长质点振动方向质点振动方向波前进方向波前进方向（a）纵波）纵波 体波体波质点振动形式质点振动形式波前进方向波前进方向质点振动方向质点振动方向（b）横波）横波7.8 7.8 波速测试波速测试 波速测试是测定土层的波速，依据弹性波在岩土体内的传播速度间接测定岩土体在小应变条件下（10-4-10-6）动弹性模量和泊松比。8383高级教学高级教学（a）R波：在地面上呈滚动形式；
34、波：在地面上呈滚动形式；（b）L波：在地面上呈蛇形运动形式。波：在地面上呈蛇形运动形式。8484高级教学高级教学（1）试验目的与适用条件）试验目的与适用条件适用于测定各类岩土体的压缩波、剪切波或瑞利波的波速。根据任务要求可采用单孔法、跨孔法或面波法。（2）试验装置）试验装置试验方法可分为单孔法、跨孔法和面波法。8585高级教学高级教学a-检层法；检层法；b-面波法：面波法：c-试验布置图试验布置图 8686高级教学高级教学（3）试验要求）试验要求8787高级教学高级教学（4）试验资料处理及成果应用）试验资料处理及成果应用a.确定土力学参数确定土力学参数杨氏模量杨氏模量 剪切模量剪切模量 泊松比
35、泊松比 8888高级教学高级教学b.判别建筑场地类别和岩基质量判别建筑场地类别和岩基质量根据Vsm值将场地划分为坚硬场地土(Vs500m/s)、中硬场地土(500Vsm250)、中软场地土(250Vsm140)、软弱场地土(Vsm140m/s)等四种类型。岩土工程勘察规范GB5002194规定，当Vsm=350时为强风化岩,350Vsm=250为全风化岩，Vsm=350时为强风化岩,350Vsm=250为全风化岩，Vsm350为残软土。 9090高级教学高级教学d.判断砂土液化判断砂土液化c.c.估算场地卓越周期估算场地卓越周期9191高级教学高级教学7.9 7.9 现场大型直剪试验现场大型直
36、剪试验 建筑物由于土的原因引起的事故中，一部分是沉降过大，或是差异沉降过大造成的；另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。对于土工建筑物（如：路堤、土坝等）来说，主要是后一个原因。从事故的灾害性来说，强度问题比沉降问题要严重的多。而土体的破坏通常都是剪切破坏；研究土的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性。9292高级教学高级教学根据库仑定律根据库仑定律(1776)(1776)：f=c+tan f土体的抗剪强度；破坏面上的法向应力(kPa)；c土的内聚力(kPa)；土的内摩擦角。依据测得的f就可以求出c和。9393高级教学高级教学（1）试验目的与适用条件）试验目的与适用条件目的目的求测岩土体的抗剪强
37、度参数；适用适用于求测各类岩土体。9494高级教学高级教学（2）试验装置）试验装置大剪仪、加载设备、量测设备等。9595高级教学高级教学（3）试验要求）试验要求1测力计应事先标定。2试件先仔细削成与剪切面垂直的357cm直径的土柱。3削平试件上端，安置传压板与传力盖。4垂直压力一般依次为垂直压力一般依次为50、100、150、200及及250kPa五级五级，通过垂直测力计测微表读数确定。5作快剪时，当一试件的垂直压力达到预定的压力后，应立即通过水平推力手轮施加水平推力。9696高级教学高级教学（4）试验资料处理及成果应用确定抗剪强度指标）试验资料处理及成果应用确定抗剪强度指标计算出各级垂直荷载
38、下的垂直应力和剪应力，绘制垂直应力与剪应力关系直按库仑定律即按上式确定出土体的c和tan或。根据库仑定律(1776)：f=c+tan9797高级教学高级教学随着经济建设的快速发展,一些大型的动力设备的使用越来越多,动力机器的基础除受到机器静荷作用外,还受到机器工作时不平衡扰力或冲击力作用而引起的振动,如果振动过大,就可能损坏机器,还可能对邻近建筑物造成破坏,对这些动力机器基础进行设计时,不仅需要提供地基土的一般物理力学指标,还要提供地基动力参数,如地基刚度和阻尼比等参数值，这些值的精确与否,直接影响到工程设计的安全可靠与经济合理。7.10 7.10 块体基础振动试验块体基础振动试验9898高级
39、教学高级教学 通过块体基础振动试验直接测得地基土的刚度、阻尼比和参振质量等动力参数，可分为块体基础强迫振动试验和块体基础自由振动试验两类。根据块体基础振动试验实测的频率和振幅作振幅随频率变化的共振幅频曲线，依据幅频曲线计算地基阻尼比地基阻尼比、刚度刚度及参参振质量振质量。 9999高级教学高级教学(a)垂直振动试验垂直振动试验(b)垂直自由振动试验垂直自由振动试验100100高级教学高级教学(c)水平回转振动试验水平回转振动试验曲线。 101101高级教学高级教学为确保所测数据准确，激振器必须牢固地固定在块体基础上，当要改变扰力方向时只需把部分方向改变即可,另外检波器可用橡皮泥或石膏粉粘牢在块
40、体上。试验时激振器的工作频率由低到高逐级变化，在各个频率下待振动稳定后进行记录，选择各频率下检波器理想波形曲线，并取各检波器所测振幅的平均值作振幅值，绘制振幅频率响应曲线，即曲线。 102102高级教学高级教学为确保所测数据准确，激振器必须牢固地固定在块体基础上，当要改变扰力方向时只需把部分方向改变即可,另外检波器可用橡皮泥或石膏粉粘牢在块体上。试验时激振器的工作频率由低到高逐级变化，在各个频率下待振动稳定后进行记录，选择各频率下检波器理想波形曲线，并取各检波器所测振幅的平均值作振幅值，绘制振幅频率响应曲线。曲线。 103103高级教学高级教学曲线。 有回填土有回填土时竖向向变扰力幅力幅频响响应曲曲线无回填土时竖向变扰力无回填土时竖向变扰力幅频响应曲线幅频响应曲线104104高级教学高级教学曲线。 有回填土时水平变扰力有回填土时水平变扰力幅频响应曲线幅频响应曲线 无回填土时水平变扰力无回填土时水平变扰力幅频响应曲线幅频响应曲线105105高级教学高级教学曲线。 106106高级教学高级教学
