[分享]10种地基承载力检测方法

发表于2019-08-29    207人浏览    0人跟帖    总热度:168  

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地基承载力(Subgrade Bearing Capacity)
地基土单位面积上随荷载增加所发挥的承载潜力,常用单位kPa,是评价地基稳定性的综合性用词。应该指出,地基承载力是针对地基基础设计提出的为方便评价地基强度和稳定的实用性专业术语,不是土的基本性质指标。土的抗剪强度理论是研究和确定地基承载力的理论基础。
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在荷载作用下,地基要产生变形。随着荷载的增大,地基变形逐渐增大,初始阶段地基土中应力处在弹性平衡状态,具有安全承载能力。当荷载增大到地基中开始出现某点或小区域内各点在其某一方向平面上的剪应力达到土的抗剪强度极限时,该点或小区域内各点就发生剪切破坏而处在极限平衡状态,土中应力将发生重分布。这种小范围的剪切破坏区,称为塑性区(Plastic Zone)。地基小范围的极限平衡状态大都可以恢复到弹性平衡状态,地基尚能趋于稳定,仍具有安全的承载能力。但此时地基变形稍大,必须验算变形的计算值不允许超过允许值。当荷载继续增大,地基出现较大范围的塑性区时,将显示地基承载力不足而失去稳定。此时地基达到极限承载力。

01 地基承载力检测方法

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部分原位测试方法原理图
01 平板荷载试验
■ 适用于各类土、软质岩和风化岩体。
平板荷载试验是一项使用最早、应用最广泛的原位试验方法,该试验是在一定尺寸的刚性承压板上分级施加荷载,观测各级荷载作用下天然地基土随压力而变形的原位试验,它可用于:根据荷载-沉降关系线(曲线)确定地基的承载力;设计土的变形模量;估算土的不排水抗剪强度及极限填土高度。
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02 螺旋板荷载试验
■ 适用于软土、一般粘性土、粉土及砂类土。
螺旋板载荷试验(SPLT)是将一螺旋形的承压板用人力或机械旋入地面以下的预定深度,通过传力杆向螺旋形承压板施加压力,测定承压板的下沉量。
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03 标准贯入试验

■ 适用于一般粘性土、粉土及砂类土。
标准贯入试验(standard penetration test,SPT)是动力触探的一种,是在现场测定砂或粘性土的地基承载力的一种方法。这一方法已被列入中国国家《工业与民用建筑地基基础设计规范》中。
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标准贯入测试图示
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1 钻孔至预定深度后,用一个重63.5kg (140磅)的落锤,从76cm (30英寸)的高度自由落下,锤击一根标准的探杆。
2 根据取样长度的要求,将取样器从当前的孔底向下贯入18或者24英寸。
3 记录探杆贯入15cm所需要的锤击数,然后记录后30cm中每10cm的锤击数及30cm的总计锤击数。
4 天然状态砂土的密实度分类
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标准开管式的贯入器
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标准贯入分析仪
标准贯入分析仪是一种广泛应用于岩土工程勘察领域的标贯仪器能量标定设备。
使用几种不同类型的SPT锤进行标准贯入试验(SPT)时,不同的锤击效率会影响到标贯击数(N值)的取值(不同锤的能量传输比:环状锤45%,安全锤60%,自动锤80%)。为了提高标准贯入试验(SPT)中标贯击数(N值)的可靠性,标准贯入分析仪通过测量标准贯入试验(SPT)中锤击时的力和速度值,来确定锤击的转换能量。
04 动力触探试验
■ 适用于粘性土、砂类土和碎石类土。
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动力触探试验(DPT)是岩土工程勘察常用的一种原位测试方法。该方法是利用一定的落锤质量,将一定尺寸、一定形状的探头打入土中,根据打入的难度,即贯入锤击数,判定土层名称及其工程性质。
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多功能重型动力触探仪

05 静力触探试验
■ 适用于软土、粘性土、粉土、砂类土及含少量碎石的土层。
静力触探试验是以静压力将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中,测量其贯入阻力(包括锥尖阻力和侧壁摩阻力或摩阻比), 并按其所受阻力的大小划分土层, 确定土的工程性质。静力触探试验能确定各类土体的空间分布及其工程特性, 且野外现场作业简单、方便、测试时间短, 在工程地质勘察中得到广泛应用。
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根据标准化的CPT数据获取的土壤分类图(Robertson提供,1990)
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静力触探探头
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静力触探设备
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静力触探车
06 岩体直剪试验
■ 适用于具有软弱结构面的岩体和软质岩。
岩体直剪试验又包括岩体沿软弱结构面直剪试验、岩体沿软弱结构面直剪蠕变试验、岩体沿软弱结构面限胀直剪试验、岩体本身直剪试验、混凝土与岩体直剪试验等。所有试验的目的不仅在于测定岩体强度特性,同时要分析在外力作用下岩体的变形特性和破坏机理。
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07 旁压试验
■ 适用于确定粘性土、粉土、黄土、砂类土、软质岩石及风化岩石。
旁压试验是在现场钻孔中进行的一种水平向荷载试验。具体试验方法是将一个圆柱形的旁压器放到钻孔内设计标高,加压使得旁压器横向膨胀,根据试验的读数可以得到钻孔横向扩张的体积-压力或应力-应变关系曲线,据此可用来估计地基承载力,测定土的强度参数、变形参数、基床系数,估算基础沉降、单桩承载力与沉降。
预钻式旁压仪:利用预先成孔,将旁压器放入孔内,通过对测试段孔壁施加径向压力使地基土体产生相应变形,测得土体各级压力与变形对应关系的原位测试方法
自钻式旁压仪:将旁压器安装在钻杆上,旁压器底端安装旋转刀具,钻进时随之进入土层预定深度,停钻后进行试验,通过对测试段孔壁施加径向压力使地基土体产生相应变性,测得土体各级压力与变形对应关系的原位测试方法;
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旁压仪

08 十字板剪切试验
■ 适用于测定饱和软粘性土的不排水抗剪强度及灵敏度等参数。
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十字板剪切试验是一种用十字板测定饱和软粘性土不排水抗剪强度和灵敏度的试验,属于土体原位测试试验的一种。
测试方法
  • 将一个装有4个叶片的探头压入到未扰动的土层,然后转动探头,直至土壤剪切破坏。
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十字板剪切测试示意图
  • 测试中,通常会记录两个抗剪强度,最大抗剪强度,以及修正后的抗剪强度。
  • 通过这些测试,我们可以确定土壤的敏感性,并且可以用来对土壤的阻力进行分析,而这个阻力也就是我们在打桩的时候需要克服的。
  • 连接探杆的侧壁摩阻力也需要加以测量,因为在计算真实抗剪强度时需要减去这个阻力。当不排水抗剪强度低于1ksf时,十字板剪切测试所测得的不排水抗剪强度是最准确的。
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十字板剪切试验仪
09 应力铲试验
■适用于确定软塑~流塑状饱和粘性土。
应力铲是由两块1mm厚的不锈钢板焊接而成一5mm厚的空心扁盒,盒内充满了去气硅油,硅油通往上面杆内的半导体压力传感器。当应力铲受压时,迫使硅油向上挤压,将压力传递给半导体压力传感器。
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10 扁铲侧胀试验
■ 适用于软土、一般饱和粘性土、松散~中密饱和砂类土及粉土等。
扁铲侧胀测试(DMT)是20世纪70年代起源于意大利的一种原位测试方法,与CPT测试一样,DMT一般也是通过液压的方式压入地下,当然了也可以采用打入的方式。
扁铲侧胀试验是将带有膜片的扁铲压入土中预定深度,充气使膜片向孔壁土中侧向扩张,根据压力与变形关系,测定土的模量及其他有关指标。
DMT在桩基础设计中的主要应用是描述土层轮廓,获取土壤参数。不过,在这方面,CPT/CPTu似乎要比DMT更好。但是对于有水平承载力要求的桩基础的设计,DMT可能就比较有用了。对于轴向承载力为主的桩,扁铲侧胀测试的直接用处不大。
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扁铲式侧胀仪

02 常用原位测试方法总结

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