桩基础天然基础检测-文档资料.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,天然地基、桩基础检测,1,桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、抗震能力强、便于机械化施工、适应性强等特点，在工程中得到广泛的应用。对下述情况，一般可考虑选用桩基础方案：,1,、天然地基承载力和变形不能满足要求的高重建筑物；,2,、天然地基承载力基本满足要求、但沉降量过大，需利用桩基减少沉降的建筑物，如软土地基上的多层住宅建筑，或在使用上、生产上对沉降限制严格的建筑物；,3,、重型工业厂房和荷载很大的建筑物，如仓库、料仓等；,4,、软弱地基或某些特殊性土上的各类永久性建筑物；,5,、作用有较大水平力和力矩的高耸结构物（如烟囱、水塔等）的基础，或需以桩承受水平力或上拔力的其他情况；,6,、需要减弱其振动影响的动力机器基础，或以桩基作为地震区建筑物的抗震措施；,7,、地基土有可能被水流冲刷的桥梁基础；,8,、需穿越水体和软弱土层的港湾与海洋构筑物基础，如栈桥、码头、海上采油平台及输油、输气管道支架等。,2,桩的分类,按,承,载,性,状,摩,擦,型,桩,端,承,型,桩,按,施,工,方,法,预,制,桩,灌,注,桩,按,桩,成,型,效,应,挤,土,桩,部,分,挤,土,桩,按,承,台,地,面,位,置,非,挤,土,桩,低,承,台,桩,高,承,台,桩,桩的类型,3,一、按桩的承载性状和竖向受力分类,摩擦型桩和端承型桩,摩擦型桩：,桩顶竖向荷载由桩侧阻力和端阻力共同承担，但桩侧阻力分担较多荷载。,当桩顶竖向荷载绝大部分由桩侧阻力承担，端阻力很小时，称为摩擦桩。,下列情况可按摩擦桩考虑：,1,、桩的长径比很大，桩端分担的荷载很小；,2,、桩端下无较坚实的土层；,3,、桩底有较厚虚土和残渣的灌注桩；,4,、打入邻桩使先前设置的桩上抬，桩端脱空。,4,端承型桩：,桩顶竖向荷载由桩侧阻力和桩端阻力共同承受，但桩端阻力分担荷载较多的桩。,这类桩的侧摩阻力虽属次要，但不可忽视。主要由桩端阻力分担荷载，而侧阻力很小可以忽视不计时的桩称为端承桩。,下列情况可按端承型桩考虑：,1,、桩的长径比较小（,l/d,10,），桩穿过软土层，桩端位于硬土层。,2,、当桩嵌入完整或较完整岩层时称为嵌岩桩。,本工程桩型为摩擦端承桩,5,预制桩,预制方桩（预制钢筋砼桩）,预制管桩（预应力钢筋砼桩）,二、按桩的施工方法分类：,预制桩和灌注桩,6,沉管灌注桩,钻孔桩,挖孔桩,7,第一节,:,高应变检测概况,一、检测方法简介,1,、概念：高应变动力检测是通过重锤锤击桩顶，使桩土,系统产生一定的塑性动态位移，并同时测量桩顶附近应变,和加速度响应，并借此分析桩的结构完整性和竖向极限承,载力的一种动态检测方法。,2,、检测目的,1,）、监测预制桩或钢桩的打桩应力，为选择合适的沉桩工艺和确定桩型、桩,长提供参考；,2,）、判断桩身完整性；,3,）、分析估算桩的单桩竖向极限承载力。,8,3,、检测方法分类：,现行规范认可方法,9,其他分类方法：,10,三、检测基本流程,1,、检测前准备工作,1,）、桩头加固处理,2,）、准备锤击和配套设备,3,）、仪器准备（包括定期标定），仪器功能检查,2,、现场检测,1,）、传感器安装调试；,2,）、锤击设备起吊和锤击,3,）、仪器参数设定和信号采集：检测信号的现场评估，如采集到合格信,号则可结束测试。,3,、检测结果分析及报告编写,1,）、数据的预处理；,2,）、采用凯司法或波形拟合法进行分析，打印分析结果；,3,）、编写报告。,11,检测示意图,12,第一步,桩头加固处理,13,14,15,16,第二步,安装传感器（一）,17,第二步,安装传感器（二）,18,19,20,第二步,安装传感器（三）,21,22,第三步,准备锤击设备（一）,23,第三步,准备锤击设备（二）,24,25,26,27,28,第四步,锤击并采集信号,29,30,31,第五步,拟合分析（一）,32,33,34,第二节、,低应变法检测,的,概念,2.1,目的,根据国家行业标准,建筑基桩检测技术规范,JGJ 106-2003,、,J256-2003,对低应变工程检测做必要的细化和补充。,35,36,37,38,低应变检测,2.2,主题内容与适用范围,为了确保现场低应变动力检测的正常进行，取得正确可靠的检测数据，使低应变动力检测工作规范、有序，特制定基桩低应变检测作业指导书。,本作业指导书适用于检测各类预制桩和混凝土灌注桩的桩身质量，推定缺陷类型，性质及其部位。,39,低应变检测,2.3,人员职责,检测人员：负责按照低应变方法对被检样品进行检测。,复核人员：负责对检测操作是否规范以及检测结果是否准确进行复核。,室负责人：监督检测操作和结果审核，检测报告的签发。,40,低应变检测,2.4,检测原理和方法,桩基动力检测是指在桩顶施加一个动态力（动载荷），动态力可以是瞬态冲击力或稳态激振力。桩土系统在动态力的作用下产生动态响应，采用不同功能的传感器在传感器的桩顶量测动态响应信号（如位移、速度、加速度信号），通过对信号的时域分析或传递函数分析，判断桩身结构完整性。用反射波法，对每一根被检测的单桩均应进行二次以上重复测试；对同一根基桩，三次锤击所形成的三条波形曲线在形态、振幅及相位上应基本一致，采集数据方算合格。,41,42,Z=,波阻抗,K=,常数,=,密度,S=,截面积,Z=K/s,正常,裂、夹、,离、缩,Z,变大、,变小或,S,变小的过程,43,扩 径,Z,变小,S,变大的过程,断 桩,t2-t1=t3-t4,44,低应变检测,二、低应变法的现场检测,2.1/,检测数量,45,低应变检测,检测系统框图,46,低应变检测,2.2,对环境条件的要求,检测仪器应具有防尘、防潮性能，并应在,-10,50,环境条件下正常工作。在现场检测时，对仪器屏幕应采取防晒措施。当仪器长期不用时，应按要求定期通电。,47,低应变检测,2.3,检测步骤,a/,仔细观看图纸和地质勘探报告及打桩施工记录。,b/,检测前，应进行现场调查，桩头应凿去浮浆，露出密实的混凝土，由于浮浆层不密实，于下部正常混凝土粘结不良，会形成一个不连续的界面。敲击桩头产生的应力波在这一界面上多次反射，影响应力波向下传播，于正常信号叠加后，会掩盖桩下部的信号；激振点与传感器安装位置应凿成大小合适的平面，平面应平整并基本与桩身轴线垂直；激振点及传感器安装位置应远离钢筋笼的主筋，目的是减 少外露主筋对测试信号产生干扰。若外露主筋过长，影响正常测试，应将其割短。,c/,检测前，应对仪器设计进行检查，性能正常方可使用,d/,被测的灌注桩应达到规定养护龄期方可施测，对打入桩，应在达到地基土有关规范规定的休止期后施测。,48,49,50,51,52,53,低应变检测,2.4,桩的激振点部位和检测,（,1,）实心桩的激振点宜选择在桩头中心部位，传感器应粘贴在距桩中心约,2/3R,处。敲击产生的应力波除向下传播外，也沿径向周边传播，从周边反射回来的波与圆心外散的波会发生迭加。理论与实践表明，,2/3R,处波的干扰最小。空心桩的激振点及传感器安装位置应选择在壁厚,1/2,处且应在同一水平面上，与桩中心连线形成的夹角宜为,90,。将加速度计粘贴在磨平过的桩顶表面，粘巾处可用大膏、黄油、橡皮泥作为耦合介质。,54,低应变检测,55,低应变检测,（,2,）对直径大于,1000mm,的桩（含,1000,），加速度宜设置四个轴对称测点，每个测点需采集一组信号后，将所有信号叠加平均；直径低于,600,1000mm,的桩（含,600,），加速度宜设置二个轴对称测点，每个测点采集一组信号进行叠加平均；直径低于,600mm,的桩，可设置一个测点。,（,3,）测试中手锤均在桩顶中心敲击部位混凝土应平整、坚硬，手锤应与桩顶垂直，避免含有水平分量。,56,（,4,）测完应做好数据处理和检测记录，检测记录的有效位数和计量单位均以国际标准为准。,（,5,）低应变动力信号处理,信号叠加平均应选择重复性好的信号，其次还要除去基线漂移大的信号。,低应变激振时桩土体系只产生弹性响应，而要达到极限状态需使桩周土产生弹塑性响应，因此低应变法不能提供桩的承载力。,低应变一般适用桩的长,/,径比在,30,以内，此时，可得到明显桩底反射，但以下情况除外。,i,应力波的衰减程度主要不是桩长,/,径比，而主要是由桩土的刚度比决定的，桩土刚度比愈大，应力波衰减程度就愈小，因此，当细长桩具有较强的摩擦时，应力波沿桩身的传播也会被严重衰减。,57,低应变检测,ii,遇有连续缩颈、混凝土离析或标号低时应力波将大量被吸收。,iii,桩截面变化不规则使波的能量在末及桩底前被大量反射。,iv,同时判别一个以上的桩身非常困难，因为靠上的第一个缺陷已将大部分波的能量被反射的问题。,v,当桩径较大或脉冲宽度过窄时，部分锤击能量将以表面波的形式在桩顶表面传播即锤击能量不是全部（或大部）以上维波动的形式沿桩身纵向传播。,vi,锤击信号的脉冲宽度愈窄，脉冲中的高频分量的波长也愈短，当高频分量的波长和桩径属同一数量级时，会使应力波产生严重的弥散，但往往为了探测浅层缺陷，又不得不采用短脉冲。,58,低应变检测,三、检测数据的分析和结果判断,3.1,根据波列图中的入射波和反射波的波形、相位、振幅、频率及波的到达时间等特征，来推断单桩完整性。,i,反射波波形规则，波列清晰，桩底反射波明显，易于读取反射波到达时间，及桩身混凝土平均波速较高的桩为完整性好的单桩；,ii,反射波到达时间晚于桩底反射波到达时间，且波幅较大，往往出现多次反射，难以观测到桩底反射波的桩，系桩身断裂；,iii,桩身混凝土严重离析时，其波速较低，反射波幅减少，频率降低；,59,低应变检测,iv,缩径与扩径的部位可按反射历时进行估算，类型可按相位特征进行判别。,v,当有多次缺陷时，将记录到多个相到干涉的反射波组，形成复杂波列。此时应结合工程地质资料、施工原始记录进行综合分析。,3.2,根据中华人民共和国国家行业标准,建筑基桩检测技术规范,JGJ106-2003,、,J256-2003,的规定，将桩身质量等级划分为四类，即：,60,低应变动测桩身完整性判定(JGJ1062003),61,三角观测法,超过中线,3,类桩，低于中线的,2,类桩或,1,类桩,62,低应变检测,3.3,在检测过程中发现生异常现场时的处理方法,在检测过程中出现异常波形时，应在现场及时研究，排除影响测试的不良因素后再重复测度。重复测试的波形与原波形应具有相似性。,3.4,在检测过程中发生意外事故时的处理方法,A:,正在检测过程因外界干扰和其它不可预见的事故时，应关机停止检测。若发生干扰影响测试结果，则应重新检测；若干扰消除后不影响试验结果，则可继续测试。,B:,因检测仪器，设备发生意外损坏而中断试验，可用备用仪器重新检测，若无备用仪器，则须将损坏的仪器设备进行修复，经检定合格后，再重新检测。,63,低应变检测,3.5,注意事项,对同一场地、地质条件相近、桩型和成桩工艺相同的桩基，因桩端部分桩身阻抗与持力层阻抗相匹配导致实测信号无桩底反射波时，可按本场地同条件下有桩底反射波的其他桩实测信号判定桩身完整性类别。,64,3.6,低应变检测法试验报告包括下内内容：,i,工程名称、工程地点、试验目的和试验日期。,ii,施工单位、设计单位、拟建上部建筑结构形式。,iii,试验场地的工程地质概况，试桩平面图。,iv,试验仪器设备以及对试验过程中出现的异常现象的说明。,v,实测波形，试验数据整理，分析方法，拟合波形和试验结果。,vi,结论。,Vii,出具报告单位名称，试验负责人，报告审核，审定人。,65,3.1,试验设备和方法,一、试验设备,动力触探使用的设备如图,3-1,，包括动力设备和贯入系统两大部分。动力设备的作用是提供动力源，为便于野外施工，多采用柴油发动机；对于轻型动力触探也有采用人力提升方式的。贯入部分是动力触探的核心，由穿心锤、探杆和探头组成。,圆锥动力触探,66,图,3-1,现场动力触探试验,67,现场动力触探试验,68,根据所用穿心锤的质量将动力触探试验分为轻型、中型、重型和超重型等种类。动力触探类型及相应的探头和探杆规格见表,3-1,。,69,图,3-2,轻型动力触探仪（单位：,mm,）,图,3-3,偏心轮缩径式脱钩装置,70,国际上使用的探头规格较多，而我国的常用探头直径约,5,种，锥角基本上只有,60,一种。图,3-4,是重型和超重型探头的结构图。,标准贯入使用的仪器除贯入器外与重型动力触探的仪器相同。我国使用的贯入器如图,3-5,。,图,3-4,71,图,3-5,标准贯入器探头（单位：,mm,）,72,二、试验方法,（一）轻型、重型、超重型动力触探的测试程序和要求,1,轻型动力触探,（,1,）先用轻便钻具钻至试验土层标高以上,0.3m,处，然后对所需试验土层连续进行触探。,（,2,）试验时，穿心锤落距为（,0.50,0.02,）,m,，使其自由下落。记录每打入土层中,0.30m,时所需的锤击数。,（,3,）若需描述土层情况时，可将触探杆拨出，取下探头，换钻头进行取样。,（,4,）如遇密实坚硬土层，当贯入,0.30m,所需锤击数超过,100,击或贯入,0.15m,超过,50,击时，即可停止试验。如需对下卧土层进行试验时，可用钻具穿透坚实土层后再贯入。,（,5,）本试验一般用于贯入深度小于,4m,的土层。必要时，也可在贯入,4m,后，用钻具将孔掏清，再继续贯入,2m,。,73,2,重型动力触探,（,1,）试验前将触探架安装平稳，探杆与竖直线的最大偏差不得超过,2%,。触探杆的连接应保持平直和牢固。,（,2,）贯入时，应使穿心锤自由落下，落锤高度为（,0.76,0.02,）,m,。地面上的触探杆的高度不宜过高，以免倾斜与摆动太大。,（,3,）锤击速率宜为每分钟,15-30,击。打入过程应尽可能连续，所有超过,5min,的间断都应在记录中予以注明。,（,4,）及时记录每贯入,0.10m,所需的锤击数。其方法可在触探杆上每,0.1m,划出标记，然后直接（或用仪器）记录锤击数；也可以记录每一阵击的贯入度，然后再换算为每贯入,0.1m,所需的锤击数。最初贯入的,lm,内可不记读数。,（,5,）对于一般砂、圆砾和卵石，触探深度不宜超过,1215m,；超过该深度时，需考虑触探杆的侧壁摩阻影响。,74,（,6,）每贯入,0.1m,所需锤击数连续三次超过,50,击时，即停止试验。如需对下部土层继续进行试验时，可改用超重型动力触探。,（,7,）本试验也可在钻孔中分段进行，一般可先进行贯入，然后进行钻探，直至动力触探所测深度以上,1m,处，取出钻具将触探器放入孔内再进行贯入。,3,超重型动力触探,（,1,）贯入时穿心锤自由下落，落距为（,1.00,0.02,）,m,。贯入深度一般不宜超过,20m,，超过此深度限值时，需考虑触探杆侧壁摩阻的影响。,（,2,）其他步骤可参照重型动力触探进行。,75,（二）标准贯入试验,1,试验方法,（,1,）先用钻具钻至试验土层标高以上,0.15m,处，清除残土。,（,2,）将贯入器放入孔内，避免冲击孔底，注意保持贯入器、钻杆、导向杆联接后的垂直度。测定贯入器所在深度，要求残土厚度不大于,0.1m,。,（,3,）将贯入器以每分钟击打,1530,次的频率，先打入土中,0.15m,，不计锤击数；然后开始记录每打入,0.10m,及累计,0.30m,的锤击数,N,，并记录贯入深度与试验情况。若遇密实土层，锤击数超过,50,击时，不应强行打入，并记录,50,击的贯入深度。,（,4,）旋转钻杆，然后提出贯入器，取贯入器中的土样进行鉴别、描述记录，并测量其长度。将需要保存的土样仔细包装、编号，以备试验之用。,（,5,）重复,14,步骤，进行下一深度的标贯测试，直至所需深度。一般每隔,1m,进行一次标贯试验。,76,2,注意事项：,（,1,）须保持孔内水位高出地下水位一定高度，以免塌孔，保持孔底土处于平衡状态，不使孔底发生涌砂变松，影响,N,值；,（,2,）下套管不要超过试验标高；,（,3,）须缓慢地下放钻具，避免孔底土的扰动；,（,4,）细心清除孔底浮土，孔底浮土应尽量少，其厚度不得大于,10cm,；,（,5,）如钻进中需取样，则不应在锤击法取样后立刻做标贯，而应在继续钻进一定深度（可根据土层软硬程度而定）后再做标贯，以免人为增大,N,值；,（,6,）钻孔直径不宜过大，以免加大锤击时探杆的晃动；钻孔直径过大时，可减少,N,至,50%,，建议钻孔直径上限为,100mm,，以免影响,N,值。,77,标贯和圆锥动力触探测试方法的不同点，主要是不能连续贯入，每贯入,0.45m,必须中断一次，然后换上钻头进行回转钻进至下一试验深度，重新开始试验。另外，标贯试验不宜在含有碎石的土层中进行，只宜用于粘性土、粉土和砂土中，以免损坏标贯器的管靴刃口。,78,3.2,基本测试原理,动力触探是将重锤打击在一根细长杆件（探杆）上，锤击会在探杆和土体中产生应力波，如果略去土体震动的影响，那么动力触探的锤击贯入过程可用一维波动方程来描述。,动力触探基本原理也可以用能量平衡法来分析。,更详细的介绍请见相关手册。,79,3.3,试验成果的整理分析,1,检查核对现场记录,在每个动探孔完成后，应在现场及时核对所记录的击数、尺寸是否有错漏，项目是否齐全；核对完毕后，在记录表上签上记录者的名字和测试日期。,2,实测击数校正,（,1,）轻型动力触探,1,）轻型动力触探不考虑杆长修正，根据每贯入,30cm,的实测击数绘制,N,10,h,曲线图。,2,）根据每贯入,30cm,的锤击数对地基土进行力学分层，然后计算每层实测击数的算术平均值。,（,2,）中型动力触探,贯入时，应记录一阵击的贯入量及相应锤击数（一般粘性,80,土，,2030cm,为一阵击；软土，,35,击为一阵击），并按（,3-11,）式换算为每贯入,10cm,的实测击数，再按（,3-12,）式进行杆长击数校正。,（,3-11,）,N,28,=,N,28,（,3-12,）,可查表,3-2,。,（,3,）重型、超重型动力触探,1,）,铁路工程地质原位测试规程,（,TB 10041-2003,）规定，实测击数应按杆长校正。重型动力触探的实测击数（,N,63.5,），按下式进行校正：,N,63.5,=,N,63.5,（,3-13,）,81,超重型动力触探的实测击数（,N,120,），应先按公式（,3-14,）换算成相当于重型的实测击数（,N,63.5,），然后再按公式（,3-13,）进行杆长击数校正。,N,63.5,=3,N,120,-0.5,（,3-14,）,2,）中国西南建筑勘察院对杆长击数的校正,对超重型动力触探的实测击数,N,120,，直接按（,3-15,）式及表,3-3,进行杆长击数校正。,N,120,=,N,120,（,3-16,）,使用时不但应注意两者在计算结果上的差异，还应注意两者使用的探杆直径不同,。,82,3,绘制动力触探击数沿深度分布曲线,以杆长校正后的击数为横坐标，以贯入深度为纵坐标绘制曲线图。因为采集的数据表示每贯入某一深度的锤击数，故曲线图一般绘制成沿深度方向的直方图。,4,标贯测试成果整理,（,1,）求锤击数,N,：如土层不太硬，并能较容易地贯穿,0.30m,的试验段，则取贯入,0.30m,的锤击数,N,。如土层很硬，不宜强行打入时，可用下式换算相应于贯入,0.30m,的锤击数,N,。,（,3-17,）,（,2,）绘制,N,h,关系曲线,83,动力触探试验的典型,N,-,h,曲线,84,3.4,试验成果的应用,动力触探在勘察和工程检测中应用甚广，其主要功能有以下几方面：,1,划分土层,85,2,确定地基土的承载力,中国建筑西南勘察院采用,120kg,重锤和直径,60mm,探杆的超重型动探，并与载荷试验的比例界限值,p,l,进行统计，对比资料,52,组，得如下公式：,f,k,=80,N,120,（,3,N,120,10,）（,3-18,）,中国地质大学（武汉）对粘性土也有类似经验公式：,f,k,=32.3,N,63.5,+89,（,2,N,63.5,16,）（,3-19,）,3,求单桩容许承载力,动力触探试验对桩基的设计和施工也具有指导意义。实践证明，动力触探不易打入时，桩也不易打入。这对确定桩基持力层及沉桩的可行性具有重要意义。用标准贯入击数预估打入桩的极限承载力在国内外都是比较常用的方法。,86,4,按动力触探和标准贯入击数确定粗粒土的密实度,动力触探主要用于粗粒土，用动力触探和标准贯入测定粗粒土的状态有其独特的优势。标准贯入可用于砂土，动力触探可用于砂土和碎石土。,根据动力触探击数确定碎石土密实度的规定如表,3-4,。,87,利用动力触探和标准贯入的测试成果还可以判断砂土液化可能性、,确定粘性土的粘聚力,c,及内摩擦角,、确定地基土的变形模量、检验碎石桩的施工质量等等。,总之，动探和标贯的优点很多，应用广泛。对难以取原状土样的无粘性土和用静探难以贯入的卵砾石层，动探是十分有效的勘测和检验手段。但是，影响其测试成果精度的因素很多，所测成果的离散性大。因此，它是一种较粗糙的原位测试方法。在实际应用时，应与其他测试方法配合；在整理和应用测试资料时，运用数理统计方法，效果会好一些。,88,3.,5,小结,1,优点,简易快速、适应性广,2,问题,（,1,）有效捶击能量,（,2,）设备规格类型多，标准不统一,（,3,）杆长修正问题,（,4,）理论研究滞后,（,5,）标准贯入施工方式对结果的影响,总体而言，动力触探试验适应面较广，在工程中是十分有效的勘测和检验手段。但是影响测试成果精度的因素很多，所测成果的离散性大。因此，它是一种较粗糙的原位测试方法。,89,一、概述,1,、载荷试验：,载荷试验,（,Plate Load Test,，简称,PLT,）是在现场对一个刚性承压板逐级加荷，测定天然地基、单桩或复合地基的沉降随荷载的变化，借以确定它们承载能力的原位测试方法。,90,一、概述,2,、载荷试验分类：,1.,按承压板的形状分：平板载荷试验和螺旋板载荷试验,2.,按承压板设置深度分：浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验。,91,一、概述,3,、载荷试验的应用：,1.,确定地基土的比例界限压力、极限压力；,2.,确定地基土的变形模量；,3.,估算地基土的不排水抗剪强度；,4.,确定地基土的基床反力系数；,5.,确定单桩、复合地基的极限承载力。,92,一、概述,4,、载荷试验的适用范围：,适用范围：,各种地基土，包括是各种填土和含碎石的土。,5,、载荷试验的优缺点：,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。,93,二、试验设备与方法,（一）试验设备：,载荷试验因试验土层软硬程度、压板大小和试验土层深度等不同，采用的测试设备有多种情况。大体可归纳为由,承压板、加荷系统、反力系统、观测系统,四部分组成。,94,二、试验设备与方法,（一）试验设备：,各部分的主要功能：,加荷系统,控制并稳定加荷的大小，通过,反力系统,反作用于,承压板,，,承压板,将荷载均匀传递给地基土，地基土的变形由,观测系统,测定。,1,载荷台；,2,钢锭；,3,混凝土平台；,4,测点；,5,承压板,95,二、试验设备与方法,1,、承压板类型及尺寸：,（,1,）承压板的基本要求：,材质要求：,承压板可用混凝土、钢筋混凝土、钢板、铸铁板等制成，多以肋板加固的钢板为主。,刚度要求：,具有足够的刚度，不破损、不挠曲，压板底部光平，尺寸和传力重心准确，搬运和安置方便。,形状要求：,可加工成正方形或圆形，其中圆形压板受力条件较好，使用最多。,96,二、试验设备与方法,1,、承压板类型及尺寸：,（,2,）承压板的尺寸：,对于,浅层,平板载荷试验，承压板尺寸不应小于,0.25m,2,。,对,均质密实的土,，可采用,0.1m,2,。,对,软土和人工填土,，不应小于,0.5m,2,，可以更大一些。,对于,深层,平板载荷试验，宜选用,0.5m,2,或直径,80cm,。,对于,岩石,地基，承压板面积可用,0.07,0.1m,2,。,对于,碎石类土,，承压板直径或边长应大于碎石或卵石最大直径的,10,倍。,97,二、试验设备与方法,1,、承压板类型及尺寸：,（,3,）承压板试坑大小：,浅层平板载荷,试验试坑的宽度至少应等于承压板边长或直径的,3,倍,；,深层平板载荷,试验试坑的宽度至少应,等于,承压板边长或直径。,98,二、试验设备与方法,2,、加荷系统：,加荷系统是指通过承压板对地基施加荷载的装置，主要有：,堆重加荷装置,和,千斤顶加荷装置,两种。,（,1,）堆重加荷装置,一般将砂袋、砌块、钢锭等重物，依次对称置放在加荷台上，逐级加荷。加荷操作要细心，对称放置，不要偏压。此类装置费时费力且控制困难，但荷载稳定。,99,1,载荷台；,2,钢锭；,3,混凝土平台；,4,测点；,5,承压板,100,二、试验设备与方法,2,、加荷系统：,（,2,）千斤顶加荷装置,根据试验要求，采用不同规格的手动液压千斤顶加荷，并配备不同量程的压力表或测力计控制加荷值。千斤顶可采用一个或多个。要注意加荷稳定，避免冲击荷载。,101,二、试验设备与方法,2,、加荷系统：,（,2,）千斤顶加荷装置,1,千斤顶；,2,地锚；,3,桁架；,4,立柱；,5,分立柱；,6,拉杆,102,二、试验设备与方法,3,、反力系统：,除堆重加荷方外，其他加荷系统都必须与反力系统相配合。反力系统主要有：锚固式、撑壁式和平洞式三种。,锚固式反力系统,钢桁架式反力系统,103,二、试验设备与方法,4,、量测系统：,量测系统包括：量测系统包括基准梁，位移计，磁性表座，油压表（测力环）。,机械类位移计可采用,百分表,，其最小刻度,0.01mm,，量程一般为,530mm,，为常用仪表。,电子类位移计,一般具有量程大、无人为读数误差等特点，可以实现自动记录和绘图。,油压表,一般为机械式，人工测读。,百分表,磁性表座,104,二、试验设备与方法,（二）试验方法：,1,、设备的安装过程,千分表,105,二、试验设备与方法,（二）试验方法：,2,、设备的调试与注意事项,（,1,）尽量,避免,测试面土体受到,扰动,，否则土性会发生变化，影响测试精度。,（,2,）安装过程要精心，确保承压板、反力系统和加荷系统的传力重心在一条垂线或直线上，,各部件连接牢固，但地基土不能受到预压,。,（,3,）安装量测系统时，变形观测的,基准点要稳定可靠,，不受荷载板沉降的影响。除承压板量测的百分表外，还应在其两侧地面设置地面升降观测点。,（,4,）设备安装好后，要进行初步调试，使各部分处于最佳工作状态。,千分表,106,二、试验设备与方法,（二）试验方法：,3,、加荷方式,根据试验中加荷方式的快慢，可将载荷试验分为：,常规载荷试验（慢速载荷试验）,和,快速载荷试验,两种。,加荷等级和标准,通常采用,地基基本承载力的,1/5,或,极限承载力的,1/10,作为试验中的实用值：,松软土层：,10,25kPa,；中密土层：,25,50kPa;,密实土层：,50,100kPa,；碎石类土：,100,200kPa;,岩石地基：,200,500kPa,。,加荷等级,的划分为,10,12,级，不应小于,8,级，最大加载量不应小于地基承载力设计值的,2,倍。,千分表,107,二、试验设备与方法,（二）试验方法：,3,、加荷方式,（,1,）常规载荷试验,常规载荷试验是逐级加荷，待各级荷载作用下的沉降达到相对稳定后，再施加下一级荷载。,土体：,每级加载后，按时间间隔,5,、,5,、,10,、,10,、,15,、,15min,读数，以后每隔,30min,读数一次，当连续,2,小时内，每小时的沉降量小于,0.1mm,时，认为该级荷载下沉降已稳定，可施加下一级荷载。,108,二、试验设备与方法,（二）试验方法：,3,、加荷方式,（,1,）常规载荷试验,岩石：,每级加载后，按时间间隔,1,、,2,、,2,、,5min,读数一次，以后每隔,10min,读数一次，当连续三次沉降量读数差小于等于,0.1mm,时，认为该级荷载下沉降已稳定，可施加下一级荷载。,千分表,109,二、试验设备与方法,（二）试验方法：,4,、试验终止标准,当试验过程中，出现下列情况之一时，试验应终止：,（,1,）承压板周围岩土出现明显侧向挤出现象，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一级荷载沉降量的,5,倍，荷载沉降,(p-S),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，还在继续近似等速或加速发展。,千分表,110,二、试验设备与方法,（二）试验方法：,4,、试验终止标准,当试验过程中，出现下列情况之一时，试验应终止：,（,4,）浅层载荷试验的总沉降量,S,与承压板宽度,b,或直径,d,之比已大于,0.06,0.08,；深层载荷试验用,S/d=0.04,。,（,5,）当达不到极限荷载时，最大压力已达到预期设计荷载的,2,倍或超过,p-S,曲线第一拐点至少三级荷载，其对应的前一级荷载即定位极限荷载。,111,三、基本测试原理,（一）基本测试原理：,平板载荷试验的理论依据，一般是假定地基为弹性半无限体（具有变形模量,E,0,和泊松比,v,），按弹性力学的方法导出表面局部荷载作用下地基土的沉降量,S,计算公式。,（,1,）竖向集中荷载作用时，地基中任一点的应力为：,布辛纳斯克的解答为：,112,三、基本测试原理,（一）基本测试原理：,（,2,）刚性压板下的地基反力分布为：,千分表,理论公式为：,113,三、基本测试原理,（一）基本测试原理：,（,3,）根据土力学原理，刚性承压板下计算地基沉降量的理论公式为：,千分表,圆形刚性压板（,D,为直径）：,方形刚性压板（,B,为边长）：,114,三、基本测试原理,（二）载荷试验的影响因素：,（,1,）预压与荷载分级,正式载荷试验之前的预置压力，应该等于承压板处的上覆土层的有效应力；预压小于该应力，可能低估极限承载力；预压大于该应力，可能高估极限承载力。,按照最大加荷量的,1/10,1/12,进行分级，则不同的分级方式得到的极限承载力可能不同。,千分表,115,三、基本测试原理,（二）载荷试验的影响因素：,（,2,）加荷间歇时间与读数时间间隔,加荷速度的各级荷载之间时间间隔的长短、同一荷载不同读数时间间隔的长短等等都会对极限承载力有一定的时间。,（,3,）加荷方法与荷载稳定性,通常快速法要比慢速发测得的地基承载力高,由于土层具有松弛特性，使得手工施加荷载时，荷载的稳定性较差，如果荷载变化大，则可能低估极限承载力。,116,三、基本测试原理,（二）载荷试验的影响因素：,（,4,）反力方式的影响,不同的反力方式对试验结果也有一定的影响。如果锚桩或堆载支撑离承压板较近，可能使承压板附近土层受到扰动，从而使极限承载力降低。,基准梁放置位置离承压板较近，则可能降低承压板上百分表的位移读数，从而增加极限承载力。,117,三、基本测试原理,（二）载荷试验的影响因素：,（,5,）承压板刚度的影响,压板的刚度,会对地基反力的分布产生显著的影响。当压板的刚度有限时，在中心荷载的作用下，基底压力视压板刚度而又不同的分布特征。但实际上，根据圣文南原理，当一个力系作用于弹性介质上，如其总量保持不变而仅只分布形式发生变化，那么受影响的部位仅局限于力系作用点的附近。所以，压板刚度对地基变形的影响是有限的，但,压板刚度对位移测试结果的影响是显而易见的,。故荷载板必须有足够的刚度。,118,三、基本测试原理,（二）载荷试验的影响因素：,（,6,）承压板的尺寸效应,承压板的尺寸一般较小，其影响深度也是有限的。一般认为，平板载荷试验只能反映,2,倍压板宽度的深度以内的土性。所以，压板试验的压板尺寸也不宜过小。特别是当场地内含有软弱下卧层时。,由试验得出的,ps,曲线具有模型试验的特征，决不能代表基础的荷载与沉降之间的关系，所求得的变形模量也决不能盲目地用于整个压缩层。,119,