不良地质现象的工程地质问题

《不良地质现象的工程地质问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《不良地质现象的工程地质问题（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、不良地不良地质现象的工程地象的工程地质问题天津城市建设学院土木工程系岩土教研室工程地质学工程地质学目目录录1.绪论2.岩石的成因类型及其工程地质特征3.地质构造及其对工程的影响4.土的工程性质与分类5.地下水6.不良地质现象的工程地质问题7.工程地质原位测试8.工程地质勘察天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试工程地质工程地质试验方法试验方法室内实验室内实验现场原位测试现场原位测试原位测试：原位测试：在岩土体原有的位置上，在保持岩土的天然结构、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。天然含水量以及天然应力状

2、态条件下测定岩土性质。土体原位测试：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。物理力学性质指标及划分土层一种土工勘察技术。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试工程地质工程地质试验方法试验方法室内实验室内实验现场原位测试现场原位测试u室内试验有不足之处：室内试验有不足之处：饱和软土层，受到不同程度的扰动；饱和软土层，受到不同程度的扰动；某一深度样，应力状态

3、发生了很大的变化；某一深度样，应力状态发生了很大的变化；试验设备性能及操作上的误差；试验设备性能及操作上的误差；饱和状态的砂质粉土和砂土根本取不上原状试样。饱和状态的砂质粉土和砂土根本取不上原状试样。 所以，为了取得所以，为了取得准确可靠的力学计算指标准确可靠的力学计算指标，在工程地质勘察，在工程地质勘察中，必须中，必须进行一定的、相应数量的现场原位测试进行一定的、相应数量的现场原位测试。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试u原位测试优点：原位测试优点：(1)(1)可以测定难以取得不扰动土样可以测定难以取得不扰动土样( (如饱和砂土、粉土、流塑如饱和砂土

4、、粉土、流塑淤泥及淤泥质土层等淤泥及淤泥质土层等) )的有关工程力学性质；的有关工程力学性质；(2)(2)可以避免取样过程中应力释放的影响，可以避免取样过程中应力释放的影响，(3)(3)原位测试的土体影响范围远比室内试验大原位测试的土体影响范围远比室内试验大(4)(4)可大大缩短地基土层勘察周期。可大大缩短地基土层勘察周期。自钻式旁压仪自钻式旁压仪天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试u原位测试不足之处：原位测试不足之处：各种原位测试都各种原位测试都有其适用条件有其适用条件，使用不当则会影响其效果；，使用不当则会影响其效果；有些原位测试所得参数与土的工程力

5、学性质问的关系往往是有些原位测试所得参数与土的工程力学性质问的关系往往是建立在统计经验关系建立在统计经验关系上；上；另外，影响原位测试成果的另外，影响原位测试成果的因素较为复杂因素较为复杂，使得对测定位的，使得对测定位的准确判定造成一定的困难；准确判定造成一定的困难；还有，原位测试中的主应力方向往往与实际岩土工程中的还有，原位测试中的主应力方向往往与实际岩土工程中的主主应力方向并不应力方向并不致致等。等。 因此，土的室内试验与原位测试，两者各有其独到之处，在全因此，土的室内试验与原位测试，两者各有其独到之处，在全面研究土的各项性状中，面研究土的各项性状中，两者不能偏废，而应相辅相成两者不能偏废

6、，而应相辅相成。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试u工程地质原值测试的主要方法有：工程地质原值测试的主要方法有：静力载荷试验、静力载荷试验、触探试验、触探试验、剪切试验、剪切试验、地基土动力特性试验、地基土动力特性试验、现场渗透试验等。现场渗透试验等。 以实际结构物为对象在现场工程地质条件下按初步设计的以实际结构物为对象在现场工程地质条件下按初步设计的荷载条件进行试验，荷载条件进行试验，称之为原型试验称之为原型试验。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试u土体原位测试方法土体原位测试方法 可以归纳为下列两类：可以归

7、纳为下列两类： (1)(1)土层剖面测试法土层剖面测试法：主要包括：主要包括静力触探静力触探、动力触探动力触探、扁铲扁铲松胀仪试验松胀仪试验及及波速法波速法等。等。 土层剖面测试法具有可连续进行、快速经济的优点。土层剖面测试法具有可连续进行、快速经济的优点。 (2)(2)专门测试法专门测试法：主要包括：主要包括载荷试验载荷试验、旁压试验旁压试验、标准贯入标准贯入实验实验、抽水和注水试验抽水和注水试验、十字板剪切试验十字板剪切试验等。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。其精度质指标，精

8、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。超过室内试验的成果。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试u土体原位测试的应用土体原位测试的应用根据不同的测试方法，其应用可归纳为：根据不同的测试方法，其应用可归纳为：（1 1）土层土类划分；）土层土类划分；（2 2）求天然地基承载力；）求天然地基承载力；（3 3）测定土的物理力学性质指标；）测定土的物理力学性质指标；（4 4）在桩基勘察中的应用；）在桩基勘察中的应用；（5 5）评价砂土和粉土的地震液化；）评价砂土和粉土的地震液化；（6 6）求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等；）求解土

9、的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等；（7 7）检验压实填土的质量及强夯效果；）检验压实填土的质量及强夯效果；（8 8）进行浅基础的沉降计算；）进行浅基础的沉降计算；（9 9）其它。）其它。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试静力载荷试验的基本原理和意义静力载荷试验的基本原理和意义7.1静力载荷试验静力载荷试验 静力载荷试验就是在拟建建筑场地上，在静力载荷试验就是在拟建建筑场地上，在挖至设计的基础挖至设计的基础埋置深度埋置深度的平整坑底放置的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板一定规格的方形或圆形承压板，在其，在其上上逐级施加荷载逐级施加荷载，测定相

10、应荷载作用下地基土的稳定沉降量测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量，分析研究分析研究地基土的强度地基土的强度与与变形特性变形特性，求得，求得地基土容许承载力地基土容许承载力与与变形模量变形模量等力学数据。等力学数据。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试静力载荷试验的基本原理和意义静力载荷试验的基本原理和意义7.1静力载荷试验静力载荷试验 静力载荷试验实际上是一种与建筑物基础静力载荷试验实际上是一种与建筑物基础工作条件相似工作条件相似，而且直接而且直接对天然埋藏条件下的土体对天然埋藏条件下的土体进行的现场进行的现场模拟试验模拟试验。所以，。所以，对于建筑物

11、地基承载力的确定，比其他测试方法对于建筑物地基承载力的确定，比其他测试方法更接近实际更接近实际；当试验影响深度范围内土质均匀时，用此法确定该深度范围内当试验影响深度范围内土质均匀时，用此法确定该深度范围内土的变形模量也比较可靠。土的变形模量也比较可靠。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试静力载荷试验的基本原理和意义静力载荷试验的基本原理和意义7.1静力载荷试验静力载荷试验p-sp-s曲线，三个阶段：曲线，三个阶段：第第I I阶段阶段，从，从p-sp-s曲线的原点到比例界限压曲线的原点到比例界限压力力p p0 0( (临塑压力临塑压力) )。直线变形阶段。

12、也称压密。直线变形阶段。也称压密阶段。阶段。第第IIII阶段阶段：从临塑压力：从临塑压力p p0 0到极限压力到极限压力p pu u，p p一一s s曲线由直线关系转变为曲线关系，局部曲线由直线关系转变为曲线关系，局部剪切阶段。剪切阶段。第第IIIIII阶段阶段：极限压力：极限压力p pu u以后，沉降急剧增以后，沉降急剧增加。破坏阶段。加。破坏阶段。0 0spp0puabc天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试静力载荷试验的基本原理和意义静力载荷试验的基本原理和意义7.1静力载荷试验静力载荷试验静力载荷试验可用于下列目的：静力载荷试验可用于下列目的： 确

13、定地基土的确定地基土的临塑荷载临塑荷载p p0 0、极限荷载极限荷载p pu u，为评定地基土，为评定地基土的承载力提供依据；的承载力提供依据； 估算地基土的估算地基土的变形模量变形模量E Eo o、不排水抗剪强度不排水抗剪强度c cu u和和基床反基床反力系数力系数K K。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室百分表百分表百分表百分表千斤顶千斤顶千斤顶千斤顶堆重堆重排钢梁排钢梁木垛木垛载荷板载荷板载荷板载荷板钢梁（各由两钢梁（各由两个地锚锚住）个地锚锚住）地地锚锚(a)(a)堆重千斤顶式堆重千斤顶式(b)(b)地锚千斤顶式地锚千斤顶式7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试静力载荷试验的装置静

14、力载荷试验的装置7.1静力载荷试验静力载荷试验承压板：承压板：方形或圆形；方形或圆形；加荷装置：加荷装置：压力源（重物加荷、油压千斤顶反压加荷）、压力源（重物加荷、油压千斤顶反压加荷）、荷载台架（反力架）；荷载台架（反力架）；沉降观测装置：沉降观测装置：百分表、沉降传感器、水准仪等。百分表、沉降传感器、水准仪等。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.1静力载荷试验静力载荷试验1 1、地基土平板载荷试验可适用于确定地基土层的承压板下应力主要影响范围内的承、地基土平板载荷试验可适用于确定地基土层的承压板下应力主要影响范围内的承载力。载力。承压板面积不应小于

15、承压板面积不应小于0.25m0.25m2 2，对于对于软土不应小于软土不应小于0.5m0.5m2 2。2 2、试验基坑宽度、试验基坑宽度不应小于承压板宽度或直径的三倍不应小于承压板宽度或直径的三倍。应保持试验土层的原状结构和应保持试验土层的原状结构和天然湿度。宜在拟试压表面用天然湿度。宜在拟试压表面用粗砂或中砂层找平粗砂或中砂层找平，其厚度不超过其厚度不超过20mm20mm。3 3、加荷等级、加荷等级不应少于不应少于8 8级级。最大加载量不应小于设计要求的两倍。最大加载量不应小于设计要求的两倍。4 4、每级加载后、每级加载后, ,按间隔按间隔1010、1010、1010、1515、15min1

16、5min，以后为每隔半小时测读一次沉降量，以后为每隔半小时测读一次沉降量，当在连续两小时内，当在连续两小时内，每小时的沉降量小于每小时的沉降量小于0.1mm0.1mm时，则认为已趋稳定时，则认为已趋稳定, ,可加下一级荷载。可加下一级荷载。5 5、当出现下列情况之一时，即可终止加载：、当出现下列情况之一时，即可终止加载：（1 1）承压板周围的土明显地侧向挤出；）承压板周围的土明显地侧向挤出；（2 2）沉降）沉降S S急骤增大，荷载急骤增大，荷载- -沉降沉降(P-S)(P-S)曲线出现现陡降段；曲线出现现陡降段；（3 3）在某一级荷载下，）在某一级荷载下，2424小时内沉降速率不能达到稳定；小

17、时内沉降速率不能达到稳定；（4 4）沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于）沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.060.06。当满足前四种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。当满足前四种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。静力载荷试验的基本技术要求静力载荷试验的基本技术要求天津城市建设学院土木工程系岩土教研室主要有以下四种应用：主要有以下四种应用：l确定地基土的承载力确定地基土的承载力根据根据p-sp-s曲线，按下列方法综合考虑。曲线，按下列方法综合考虑。(1)(1)强度控制法（拐点法）强度控制法（拐点法）直线段的拐点所对应的压力直线段的拐点所对应的压力p p在饱和软土地

18、基中在饱和软土地基中p-sp-s曲线拐点往往不明显。可用曲线拐点往往不明显。可用lgplgp- -lgslgs曲线曲线或或p p- - 曲线上的转折点所对应的压力即为比例界限压力或临曲线上的转折点所对应的压力即为比例界限压力或临塑压力塑压力p p0 0。7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.1静力载荷试验静力载荷试验静力载荷试验资料的应用及其有关问题静力载荷试验资料的应用及其有关问题天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.1静力载荷试验静力载荷试验静力载荷试验资料的应用及其有关问题静力载荷试验资料的应用及其有关问题天津城市建设学院土木工程系岩土教研

19、室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.1静力载荷试验静力载荷试验静力载荷试验资料的应用及其有关问题静力载荷试验资料的应用及其有关问题（2 2）相对沉降控制法）相对沉降控制法 s/b=0.01-0.015 s/b=0.01-0.015，沙土；，沙土；s/b=0.02s/b=0.02，高压缩性土。，高压缩性土。（3 3）极限荷载法）极限荷载法 若若p p0 0、p pu u接近，则地基承载力接近，则地基承载力=p=pu u/k/k天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.1静力载荷试验静力载荷试验静力载荷试验资料的应用及其有关问题静力载荷试验资料的应用

20、及其有关问题l地基土的变形模量地基土的变形模量l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（自己看书）（自己看书）l估算地基土基床反力系数估算地基土基床反力系数k k（自己看书）自己看书）天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.1静力载荷试验静力载荷试验桩载荷试验桩载荷试验单桩水平载荷试验单桩水平载荷试验地基土水平载荷试验地基土水平载荷试验其它类型的载荷试验其它类型的载荷试验天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.2静力触探试验静力触探试验 通过机械装置将一定规格的金属探头用静力压入土层中，通过机械装置将

21、一定规格的金属探头用静力压入土层中，同时量测土层对触探头的贯入阻力，判断、分析、确定地基同时量测土层对触探头的贯入阻力，判断、分析、确定地基土的物理力学性质。土的物理力学性质。电传感器，静力触探曲线电传感器，静力触探曲线优点：优点：连续、快速、准确连续、快速、准确缺点：缺点：不能直接观察、鉴别土层；不能直接观察、鉴别土层； 因反力问题，测试深度不能超过因反力问题，测试深度不能超过80m80m； 不适用于含碎石、砾石土层及密实砂。不适用于含碎石、砾石土层及密实砂。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.2静力触探试验静力触探试验静力触探试验的主要技术要求静

22、力触探试验的主要技术要求 组成组成：贯入装置（含反力装置），可控制等速压贯入；传动系统（液压、：贯入装置（含反力装置），可控制等速压贯入；传动系统（液压、机械）；量测系统（探头、电缆、电阻应变仪）机械）；量测系统（探头、电缆、电阻应变仪） 类型类型：电动机械式静力触探仪、液压式静力触探仪、：电动机械式静力触探仪、液压式静力触探仪、手摇轻型链式静力触手摇轻型链式静力触探仪探仪 静力触探探头静力触探探头：单桥探头、双桥探头、孔压探头：单桥探头、双桥探头、孔压探头天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.2静力触探试验静力触探试验静力触探试验的主要技术要求静力触

23、探试验的主要技术要求天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.2静力触探试验静力触探试验静力触探试验的主要技术要求静力触探试验的主要技术要求天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.2静力触探试验静力触探试验静力触探的贯入机理静力触探的贯入机理承载力理论分析承载力理论分析孔穴扩张理论分析孔穴扩张理论分析稳定贯入流体理论分析稳定贯入流体理论分析天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.2静力触探试验静力触探试验静力触探试验的目的和适用条件静力触探试验的目的和适用条件目的：目的： （1

24、 1）划分土层；）划分土层； （2 2）估算土层的物理力学参数；）估算土层的物理力学参数； （3 3）评定地基土的承载力；）评定地基土的承载力； （4 4）选择桩基持力层，估算单桩极限承载力，判断沉桩）选择桩基持力层，估算单桩极限承载力，判断沉桩可能性；可能性； （5 5）判定场地地震液化势。）判定场地地震液化势。适用条件：适用条件： 粘性土、粉土和砂土，设备的贯入能力必须满足测试土层粘性土、粉土和砂土，设备的贯入能力必须满足测试土层性质、深度等需要，反力必须大于贯入总阻力。性质、深度等需要，反力必须大于贯入总阻力。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7

25、.2静力触探试验静力触探试验静力触探试验成果的应用静力触探试验成果的应用主要成果主要成果（1 1）比贯入阻力）比贯入阻力- -深度曲线；深度曲线； （2 2）锥尖阻力）锥尖阻力- -深度曲线；深度曲线； （3 3）侧摩阻力深度关系曲线；）侧摩阻力深度关系曲线； （4 4）摩阻比）摩阻比- -深度关系曲线。深度关系曲线。应用应用（1 1）划分土层界线；）划分土层界线； （2 2）评定地基土的强度参数；）评定地基土的强度参数； （3 3）评定土的变形参数；）评定土的变形参数； （4 4）评定地基土的承载力；）评定地基土的承载力； （5 5）预估单桩承载力。）预估单桩承载力。天津城市建设学院土木工程

26、系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.3圆锥动力触探圆锥动力触探 利用锤击功能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入利用锤击功能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻力大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土中的阻力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，对地基土做出工程地质评价。土层的物理力学性质，对地基土做出工程地质评价。优点：优点：设备简单、操作方便、工效较高，适应性广，连续贯入，设备简单、操作方便、工效较高，适应性广，连续贯入，碎石、砂、粉土；碎石、砂、粉土；缺点：缺点：不能直接描述土样，误差较大，再现性差。不能直接描述土

27、样，误差较大，再现性差。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.3圆锥动力触探圆锥动力触探动力触探的类型和规格动力触探的类型和规格按锤击能量分为按锤击能量分为轻型轻型、重型重型、超重型超重型（P222P222，表，表7-147-14）天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.3圆锥动力触探圆锥动力触探动力触探的技术要求动力触探的技术要求应采用自动落锤装置；应采用自动落锤装置；触探杆最大偏斜度不超过触探杆最大偏斜度不超过1- 21- 2（5m5m）锤击间歇时间，应做记录；锤击间歇时间，应做记录；贯入贯入15cm15cm

28、，且，且N N10105050时，停止试验；当时，停止试验；当N N63.563.55050击时，停止击时，停止试验，改用超重型；试验，改用超重型；N N1010和和N N63.563.5正常范围为正常范围为3-503-50击，击，N N120120的正常范围为的正常范围为3-403-40击。击。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.3圆锥动力触探圆锥动力触探动力触探试验的适用范围和目的动力触探试验的适用范围和目的适用条件：适用条件：强风化、全风化硬质岩石，各类软质岩石和土强风化、全风化硬质岩石，各类软质岩石和土目的：目的： 定性评价：定性评价：场地土

29、层均匀性；查明土洞、滑动面和软硬土层界场地土层均匀性；查明土洞、滑动面和软硬土层界面；确定软硬或坚硬土层的分布；检验、评估地基土加固、改面；确定软硬或坚硬土层的分布；检验、评估地基土加固、改良的效果。良的效果。 定量评价：定量评价：确定砂土的孔隙比、相对密实度、粉土和粘性土的确定砂土的孔隙比、相对密实度、粉土和粘性土的状态、土的强度和变形参数，评定天然地基土承载力或单桩承状态、土的强度和变形参数，评定天然地基土承载力或单桩承载力。载力。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.3圆锥动力触探圆锥动力触探动力触探试验成果的应用动力触探试验成果的应用l1.1.

30、确定砂土和碎石土的密实度；确定砂土和碎石土的密实度；l2.2.确定地基土的承载力和变形模量；确定地基土的承载力和变形模量；l3.3.确定单桩承载力标准值确定单桩承载力标准值R Rk k天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.4标准贯入试验标准贯入试验 实质上仍属于动力触探类型。其探头为由两个半圆管合成实质上仍属于动力触探类型。其探头为由两个半圆管合成的的取土器取土器贯入器。贯入器。 贯入阻力贯入阻力用贯入土层用贯入土层30cm30cm的锤击数的锤击数N N63.563.5表示表示标贯击数标贯击数。 本试验对不易取样的本试验对不易取样的砂土和砂质粉土砂土和

31、砂质粉土物理力学性质评价具物理力学性质评价具有独特意义。有独特意义。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.4标准贯入试验标准贯入试验 实质上仍属于动力触探类型。其探头为由两个半圆管合成实质上仍属于动力触探类型。其探头为由两个半圆管合成的的取土器取土器贯入器。贯入器。 贯入阻力贯入阻力用贯入土层用贯入土层30cm30cm的锤击数的锤击数N N63.563.5表示表示标贯击数标贯击数。 本试验对不易取样的本试验对不易取样的砂土和砂质粉土砂土和砂质粉土物理力学性质评价具物理力学性质评价具有独特意义。有独特意义。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程

32、地质原位测试工程地质原位测试7.4标准贯入试验标准贯入试验标准贯入试验设备规格标准贯入试验设备规格（P226，表，表7-20）天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.4标准贯入试验标准贯入试验标准贯入试验的技术要求标准贯入试验的技术要求（P226）天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.4标准贯入试验标准贯入试验标准贯入试验的目的和范围标准贯入试验的目的和范围目的：目的：1 1）采取扰动土样，鉴别和描述土类，按颗粒分析结果定名；）采取扰动土样，鉴别和描述土类，按颗粒分析结果定名； 2 2）根据标贯击数）根据标贯击数

33、N N，利用地区经验，为砂土的密实度和粉土、，利用地区经验，为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；评价； 3 3）估算单桩极限承载力和判定沉桩可能性；）估算单桩极限承载力和判定沉桩可能性； 4 4）判定饱和粉沙、砂质粉土的地震液化可能性及液化等级。）判定饱和粉沙、砂质粉土的地震液化可能性及液化等级。适用范围：适用范围： 砂土、粉土和一般性粘土，最适用于砂土、粉土和一般性粘土，最适用于N=2-50N=2-50击的土层。击的土层。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位

34、测试7.4标准贯入试验标准贯入试验标准贯入试验成果的应用标准贯入试验成果的应用1.1.评定砂土的评定砂土的 密实度和相对密度密实度和相对密度DrDr；2.2.评定粘性土的状态；评定粘性土的状态；3.3.评定砂土抗剪强度指标评定砂土抗剪强度指标4.4.评定粘性土的不排水抗剪强度评定粘性土的不排水抗剪强度C Cu u（kPakPa）；）；5.5.评定土的变形模量评定土的变形模量E E0 0和压缩模量和压缩模量E Es s；6.6.确定地基承载力；确定地基承载力；7.7.估算单桩承载力估算单桩承载力8.8.评定饱和砂土的地震液化问题。评定饱和砂土的地震液化问题。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7

35、.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.5十字板剪切试验十字板剪切试验 十字板剪切试验十字板剪切试验是快速测定饱和软是快速测定饱和软粘土层快剪强度的一种简易而可靠的粘土层快剪强度的一种简易而可靠的原位测试方法。测得的抗剪强度值相原位测试方法。测得的抗剪强度值相当于试验深度处天然土层的不排水抗当于试验深度处天然土层的不排水抗剪强度剪强度 理论上，相当于三轴不排水剪的总理论上，相当于三轴不排水剪的总强度，或无侧限抗压强度的一半。强度，或无侧限抗压强度的一半。 天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.5十字板剪切试验十字板剪切试验主要用于测定饱水软粘土的不排

36、水抗剪强度。主要用于测定饱水软粘土的不排水抗剪强度。具有下列优点：具有下列优点：(1)(1)不不用用取取样样，特特别别是是对对难难以以取取样样的的灵灵敏敏度度高高的的粘粘性性土土，可可以以在在现现场场对对基基本本上上处处于于天天然然应应力力状状态态下下的的土土层层进进行行扭扭剪剪。所所求求软土抗剪强度指标比其他方法都可靠。软土抗剪强度指标比其他方法都可靠。(2)(2)野外测试设备轻便，操作容易。野外测试设备轻便，操作容易。(3)(3)测试速度较快，效率高，成果整理简单。测试速度较快，效率高，成果整理简单。 其其缺缺点点是是仅仅适适用用于于江江河河湖湖海海的的沿沿岸岸地地带带的的软软土土，适适应

37、应范范围围有有限限，对对硬硬塑塑粘粘性性土土和和含含有有砾砾石石杂杂物物的的土土不不宜宜采采用用，否否则则会损伤十字板头。会损伤十字板头。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.5十字板剪切试验十字板剪切试验十字板剪切试验的基本技术要求十字板剪切试验的基本技术要求l1.1.十字板尺寸：十字板尺寸：高径比（高径比（H/DH/D）=2=2（100/50100/50或或150/75150/75），），厚度厚度2-3mm2-3mm；l2.2.钻孔十字板剪切试验，十字板钻孔十字板剪切试验，十字板插入孔底以下深度大于插入孔底以下深度大于5 5倍钻倍钻孔直径孔直径；l

38、3.3.十字板插入土中与开始扭剪的十字板插入土中与开始扭剪的间歇时间小于间歇时间小于5min5min；l4.4.控制好扭剪速率：控制好扭剪速率：过慢，排水导致强度增长过慢，排水导致强度增长；过快，饱和软过快，饱和软粘土凝滞效应导致强度增长粘土凝滞效应导致强度增长； 一般一般1-2/s1-2/s。测记扭转。测记扭转11的扭矩。的扭矩。 出现峰值或稳定值后，要继续测读出现峰值或稳定值后，要继续测读1min1min，以确定峰值扭矩，以确定峰值扭矩或稳定扭矩。或稳定扭矩。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.5十字板剪切试验十字板剪切试验十字板剪切试验的基本技

39、术要求十字板剪切试验的基本技术要求l5.5.重塑土的不排水抗剪强度，应在峰值强度或稳定值强度出重塑土的不排水抗剪强度，应在峰值强度或稳定值强度出现后，顺剪切扭转方向连续转动现后，顺剪切扭转方向连续转动6 6圈后测定；圈后测定；l6.6.测定精度应达到测定精度应达到1-2kPa1-2kPa；l7.7.测定软粘土不排水抗剪强度随深度的变化，试验点竖向间测定软粘土不排水抗剪强度随深度的变化，试验点竖向间距取距取1m1m，或根据静力触探等资料布置试验点。，或根据静力触探等资料布置试验点。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.5十字板剪切试验十字板剪切试验十字板

40、剪切试验的基本原理十字板剪切试验的基本原理十字板剪切试验十字板剪切试验钻孔十字板剪切试验钻孔十字板剪切试验贯入电测十字板剪切试验贯入电测十字板剪切试验基本原理：基本原理：施加一定的扭转力矩，将土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，通过换算得到土体抗剪强度值（假矩，通过换算得到土体抗剪强度值（假定定=0=0，饱和粘性土，饱和粘性土）。）。 天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.5十字板剪切试验十字板剪切试验十字板剪切试验的基本原理十字板剪切试验的基本原理影响因素：影响因素：1 1） 技术因素加以

41、控制：技术因素加以控制：十字板厚度十字板厚度、间歇时间间歇时间、扭转速率扭转速率；2 2） 非人为控制因素：非人为控制因素：土的各向异性土的各向异性、剪切面剪应力的非均匀剪切面剪应力的非均匀分布分布、应变软化应变软化、剪切破坏圆柱直径大于十字板直径剪切破坏圆柱直径大于十字板直径等。等。 尤其是尤其是高塑性灵敏粘土高塑性灵敏粘土，对十字板剪切试验的结果，应作慎，对十字板剪切试验的结果，应作慎重分析。重分析。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.5十字板剪切试验十字板剪切试验十字板剪切试验的适用范围和目的十字板剪切试验的适用范围和目的l适用于：适用于： 灵

42、敏度灵敏度S St t1010，固结系数固结系数C Cv v 100m 100m2 2/ /年的均质饱和软粘土年的均质饱和软粘土l目的：目的： 1 1）测定原位压力条件下，软粘土的不排水抗剪强度）测定原位压力条件下，软粘土的不排水抗剪强度C Cu u； 2 2）估算软粘性土的灵敏度）估算软粘性土的灵敏度S St t。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.5十字板剪切试验十字板剪切试验十字板剪切试验成果的应用十字板剪切试验成果的应用l 成果：成果： 十字板不排水抗剪强度十字板不排水抗剪强度C Cu u随深度的变化曲线，随深度的变化曲线，C Cu uhh曲

43、线。曲线。一般偏高一般偏高。 修正公式修正公式 ：（C Cu u）f f= =（C Cu u）fvfv 十字板修正系数十字板修正系数l 应用：应用： 评定软土地基承载力标准值：评定软土地基承载力标准值： f fk k=2=2（C Cu u）f f+ +D D 估算软土的液性指数估算软土的液性指数 天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.6扁铲侧胀试验扁铲侧胀试验 定义：定义：用静力（或锤击动力）把一扁用静力（或锤击动力）把一扁铲形探头贯入土中，达试验深度后，利铲形探头贯入土中，达试验深度后，利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向

44、外扩张进行试验进行试验特殊的旁压试验。特殊的旁压试验。 优点：简单、快速、重复性好、成本优点：简单、快速、重复性好、成本低。应用广泛。低。应用广泛。 适用于：适用于：一般粘性土一般粘性土、粉土粉土、中密以中密以下砂土下砂土、黄土黄土等（等（不适用于含碎石的土、不适用于含碎石的土、风化岩等风化岩等）天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.6扁铲侧胀试验扁铲侧胀试验扁胀试验的基本原理扁胀试验的基本原理扁胀试验时，膜向外扩张，可假设为在无限弹性介质中，在扁胀试验时，膜向外扩张，可假设为在无限弹性介质中，在圆形面积上施加均布荷载圆形面积上施加均布荷载p，如弹性介

45、质的弹性模量为，如弹性介质的弹性模量为E，泊松，泊松比为比为，膜中心的外移为膜中心的外移为s，则，则若定义若定义E/（1-2）为）为扁胀模量扁胀模量ED，则：则：水平应力指数水平应力指数KD，扁胀指数扁胀指数ID，扁胀孔压指数扁胀孔压指数UD，天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.6扁铲侧胀试验扁铲侧胀试验扁胀试验设备扁胀试验设备l探头的尺寸：探头的尺寸：长长230-240mm230-240mm宽宽94-96mm94-96mm厚厚14-16mm14-16mm钢膜直径钢膜直径60mm60mml探杆要求同静力触探探杆。探杆要求同静力触探探杆。天津城市建设学

46、院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.6扁铲侧胀试验扁铲侧胀试验扁胀试验技术要求扁胀试验技术要求l 1. 1. 测定钢膜三个位置的压力测定钢膜三个位置的压力A A，B B，C C；l 2. A2. A，B B的重复标定，修正的的重复标定，修正的p p1 1，p p0 0，p p2 2值；值；l 3. 3. 推力超过推力超过5t5t（或标贯超过（或标贯超过1515击），建议先钻孔，在孔底下击），建议先钻孔，在孔底下压探头至少压探头至少15cm15cm；l 4. 4. 试验点在垂直方向上的间距为试验点在垂直方向上的间距为15-30cm15-30cm，建议，建议20cm2

47、0cm；l 5. 5. 试验全部结束，应重新检验试验全部结束，应重新检验A A，B B值；值；l 6. 6. 若要估算原位的水平固结系数若要估算原位的水平固结系数C Ch h，可进行扁胀消散试验。，可进行扁胀消散试验。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.6扁铲侧胀试验扁铲侧胀试验扁胀试验的资料整理扁胀试验的资料整理l 1. 1. 根据根据A A，B B，C C压力及压力及A A，B B，计算，计算p p0 0，p p1 1和和p p2 2，并绘制，并绘制p p0 0，p p1 1，p p2 2与深度与深度变化变化h h的关系；的关系；l 2. 2.

48、绘制绘制E ED D，I ID D，K KD D和和U UD D与深度与深度h h的变化曲线。的变化曲线。水平水平侧向向压力力 、 、 随深度随深度h h的变化曲线的变化曲线扁扁铲土性指数土性指数 水平水平应力指数力指数 扁扁铲侧胀模量模量、随深度变化曲线随深度变化曲线 天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.6扁铲侧胀试验扁铲侧胀试验扁胀试验的应用扁胀试验的应用l1. 1. 划分土类；划分土类；l2. 2. 静止侧压力系数静止侧压力系数K K0 0；l3. 3. 应力历史；应力历史；l4. 4. 不排水抗剪强度不排水抗剪强度C Cu u；l5. 5.

49、土的变形参数；土的变形参数；l6. 6. 水平固结系数水平固结系数C Ch h；l7. 7. 侧向受荷桩的设计。侧向受荷桩的设计。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.7旁压试验旁压试验将圆柱形旁压器竖直地放入土中，通将圆柱形旁压器竖直地放入土中，通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜（或护套将压力传给土体），使土体或（或护套将压力传给土体），使土体或岩层变形直至破坏岩层变形直至破坏 ，通过量测施加的，通过量测施加的压力和土变形之间的关系，即可得到地压力和土变形之间的关系，即可得到地基土在水平方向上的应力应变关系。基土在

50、水平方向上的应力应变关系。 分类：分类：预钻式旁压仪、自钻式旁压仪、预钻式旁压仪、自钻式旁压仪、压入式旁压仪。压入式旁压仪。 特点：特点：与静载荷试验相比，旁压试验与静载荷试验相比，旁压试验精度高、设备轻便、测试时间短等；精精度高、设备轻便、测试时间短等；精度受成孔质量的影响较大。度受成孔质量的影响较大。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.7旁压试验旁压试验剑桥自钻式旁压仪系统剑桥自钻式旁压仪系统天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.7旁压试验旁压试验旁压试验的适用范围和目的旁压试验的适用范围和目的 旁压试验

51、适用于测定旁压试验适用于测定粘性土粘性土、粉土粉土、砂土砂土、碎碎石土石土、软质岩石和风化岩的承载力软质岩石和风化岩的承载力、旁压模量旁压模量、应应力应变关系力应变关系等等。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.7旁压试验旁压试验旁压试验的基本技术要求旁压试验的基本技术要求l 1. 1. 在具有代表性的位置和深度进行量测，旁压仪量测腔应在同一土层在具有代表性的位置和深度进行量测，旁压仪量测腔应在同一土层内，试验点的间距不宜小于内，试验点的间距不宜小于1m1m，每层土测点不应少于，每层土测点不应少于1 1个，厚度大于个，厚度大于3m3m的的土层测点不应少

52、于土层测点不应少于2 2个；个；l 2. 2. 保证成孔质量，不宜在软弱地基中使用；保证成孔质量，不宜在软弱地基中使用；l 3. 3. 加荷等级可采用预计极限压力的加荷等级可采用预计极限压力的1/81/121/81/12；l 4. 4. 每级压力应持续每级压力应持续13min13min，再施加下一级压力，读数时间，再施加下一级压力，读数时间1515，3030，6060，120120，180s180s；l 5. 5. 加荷接近极限压力，或量测腔的扩张体积相当于量测腔的固有体积加荷接近极限压力，或量测腔的扩张体积相当于量测腔的固有体积时，应停止旁压试验；时，应停止旁压试验；l 6. 6. 需对旁压

53、试验进行率定，包括弹性膜约束力、仪器综合变形、旁压需对旁压试验进行率定，包括弹性膜约束力、仪器综合变形、旁压仪精度等。仪精度等。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.7旁压试验旁压试验旁压试验成果的应用旁压试验成果的应用 结果：结果：压力压力扩张体积（扩张体积（p-Vp-V）曲线；压力曲线；压力半径增量（半径增量（p-rp-r）曲线）曲线 三个阶段：三个阶段：初步阶段初步阶段、似弹性阶似弹性阶段段、塑性阶段塑性阶段。1 1）P P0 0初始水平应力确定：初始水平应力确定：将直线段延长与将直线段延长与V V轴相交于轴相交于V V0 0，过，过V V0 0

54、作作平行于平行于p p轴的直线，该直线与旁压曲线交点对应的压力，即为轴的直线，该直线与旁压曲线交点对应的压力，即为p p0 0；2 2）p pf f，临塑荷载，旁压曲线中直线的末尾端点对应的压力；，临塑荷载，旁压曲线中直线的末尾端点对应的压力；3 3）p pl l，极限压力，为，极限压力，为 V=2V V=2V0 0+V+VC C 对应的压力。对应的压力。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.7旁压试验旁压试验旁压试验成果的应用旁压试验成果的应用l应用：应用：1 1）评定地基承载力）评定地基承载力（1 1）临塑压力法，地基承载力标准值）临塑压力法，地基

55、承载力标准值 f fk k=p=pf f-p-p0 0 或或 f fk k=p=pf f（2 2）极限压力法，地基承载力标准值）极限压力法，地基承载力标准值 f fk k= =（p pl l-p-p0 0）/K/K2 2）旁压模量）旁压模量E Em m天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.8波速测试波速测试地层介质中传播的地层介质中传播的弹性波：压缩波（弹性波：压缩波（P P波）、剪切波（波）、剪切波（S S波）波）；地层表面传播的地层表面传播的面波面波：RayleighRayleigh波（波（R R波）、波）、LoveLove波（波（L L波）。波）

56、。 波速测试：波速测试：测定波在土层的传播速度，依据弹性波在岩土体介测定波在土层的传播速度，依据弹性波在岩土体介质中的传播速度来间接测定土体在小应变条件下（质中的传播速度来间接测定土体在小应变条件下（1010-4-41010-6-6）的）的动弹性模量动弹性模量和和泊松比。泊松比。 多以剪切波测试为主。多以剪切波测试为主。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.8波速测试波速测试试验方法试验方法l 1. 1. 跨孔法：跨孔法：以一孔为激发孔，布置以一孔为激发孔，布置1-21-2个检波孔。钻孔应平个检波孔。钻孔应平行、垂直。行、垂直。 跨孔法可直接测定不同深

57、度处土层的波速。跨孔法可直接测定不同深度处土层的波速。近地表近地表的测点宜的测点宜布置在布置在0.40.4倍孔距倍孔距的深度处，的深度处，其余测点其余测点深度间距宜为深度间距宜为1-2m1-2m。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.8波速测试波速测试试验方法试验方法l 2. 2. 单孔法单孔法（检层法）：钻孔应垂直，在距孔口（检层法）：钻孔应垂直，在距孔口13m13m处放置一处放置一长度为长度为23m23m的混凝土板或木板，上压重物，用锤沿板纵轴方向的混凝土板或木板，上压重物，用锤沿板纵轴方向从两个方向水平敲击板端，产生水平剪切波，将检波器固定在从两

58、个方向水平敲击板端，产生水平剪切波，将检波器固定在钻孔中不同深度处接收剪切波。钻孔中不同深度处接收剪切波。 测试应自下而上进行，在一个试验深度上，应重复试验多次，测试应自下而上进行，在一个试验深度上，应重复试验多次，保证试验质量。保证试验质量。l 3. 3. 面波法面波法：测定不同激振频率下瑞利波的波长，可得地表以：测定不同激振频率下瑞利波的波长，可得地表以下一个波长深度范围内土的平均剪切波速。下一个波长深度范围内土的平均剪切波速。天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.8波速测试波速测试试验方法试验方法天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地

59、质原位测试工程地质原位测试7.8波速测试波速测试试验成果分析试验成果分析 根据波的根据波的初到时间初到时间和激振点与检波点间的和激振点与检波点间的距离距离，可以计，可以计算出波在岩土体中的算出波在岩土体中的传播速度传播速度，根据，根据波速波速，计算土层的，计算土层的动剪动剪切模量切模量、动弹性模量动弹性模量、泊松比泊松比：V VS S、V VP P、V VR R分别为剪切波波速、压缩波波速、瑞利波波速分别为剪切波波速、压缩波波速、瑞利波波速GG剪切模量；剪切模量；EE弹性模量；弹性模量；泊松比；泊松比；密度密度天津城市建设学院土木工程系岩土教研室7.7.工程地质原位测试工程地质原位测试7.9现场大型直剪试验（略）现场大型直剪试验（略）7.10块体基础振动试验（略）块体基础振动试验（略）结束结束