岩土工程原位测试试验报告详细.docx
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岩土工程原位测试试验报告详细
岩土工程原位测试试验报告
岩土工程原位测试试验报告
摘要:
原位测试（inSituTest,或FieldTest）,从广义上讲,应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来（天热）状态情况下,通过试验手段测定特定的物理量,进而评价被测试对象的性能和状态;从狭义上讲,原位测试是岩土工程勘察与地基评价中的重要手段之一,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质和状态.原位测试技术是岩土工程中的一个重要分支,它不仅是岩土工程勘察的重要组成部分和获得岩土设计参数的重要手段,而且是岩土工程施工质量检测的主要手段,并可用于施工过程中岩土体物理.力学性质及状态参数变化的监测.
关键词:
岩土工程原位测试勘察地基评价
第一篇十字板剪切试验1
第二篇标准贯入试验3
第三篇静力触探试验6
第四篇旁压试验9
第五篇波速测试11
第一篇十字板剪切试验
一、试验概述
十字板剪切试验（VaneShearTest,简称VST）是一种通过对插入地基土中的规定形状和尺寸的十字板头施加扭矩,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.
二、试验原理
十字板剪切试验的原理,即在钻孔某深度的软粘土中插入规定形状和尺寸的十字板头,施加扭转力矩,将土体剪切破坏,测定土体抵抗扭损的最大力矩,通过换算得到土体不排水抗剪强度
值（假定
）.十字板头旋转过程中假设在土体中产生一个高度为H（十字板头的高度）、直径为D（十字板头的直径）的圆柱状剪损面,并假设该剪损面的侧面和上、下底面上每一点土的抗剪强度都相等.
三、试验目的
十字板剪切试验的目的主要有如下几个方面:
（1）测定原位应力条件下软黏土的不排水抗剪强度;
（2）估算软黏土的灵敏度.
四、试验仪器
十字板剪切试验主要由十字板头、传力系统、加力系统和力的测量装置等四部分构成.根据力的量测系统不同又分为机械式和点测式两类.
国内外十字板头的尺寸规格如下表所示:
十字板规格
高度H（米米）
直径D（米米）
板厚（米米）
国内
100
50
2~3
150
75
2~3
美国国家标准推荐
76.2
38.1
1.6
101.2
50.8
1.6
127
63.5
3.2
184.0
92.1
3.2
虽然国内外所采用的十字板头尺寸有所差别,但都基本保证了直径和高度之间1:
2的通用比例.
五、试验的技术要求
（1）十字板剪切试验点的布置在竖向上的间距可为1米;
（2）十字板头形状宜为矩形,径高比为1:
2,板厚宜为2-3米米;
（3）十字板头插入钻孔底（或套管底部）深度不宜小于孔径或套管直接的3-5倍;
（4）十字板插入至试验深度后,至少应静置2-3米in,方可开始试验.
（5）扭转剪切速率宜采用
并在测得峰值强度后继续测记1米in;
（6）在峰值强度或稳定值测试完毕后,再顺扭转方向连续转动6圈,测得重塑土的不排水抗剪强度;
（7）对开口钢环十字板剪切仪,应修正轴杆与土间摩阻力的影响.
六、试验结果
通过十字板剪切试验相关数据的统计和分析,我们可以得到如下结果:
（1）测定了原位应力条件下软粘土的不排水抗剪强度;
（2）评定了软粘土的灵敏度;
（3）计算了地基的承载力;
（4）判断出了软粘土的固结历史.
第二篇标准贯入试验
一、试验概述
标准贯入试验（StandardPenetrationTest,简称SPT）是一种在现场用63.5千克的穿心锤,以76厘米的落距自由落下,将一定规格的带有小型取土筒的标准贯入器打入土中,记录打入30厘米的锤击次数（即标准贯入击数N）,并以此评价土的工程性质的原位试验.
标准贯入试验实际上仍属于动力触探范畴,所不同的是,其贯入器不是圆锥探头,而是标准规格的圆筒形探头（由两个半圆筒合成的取土器）.通过标准贯入试验,从贯入器中还可以取得该试验深度的土样,可对土层进行直接观察,利用扰动土样可以进行鉴别土类的有关试验.与圆锥动力触探试验相似,标准贯入试验并不能直接测得地基土的物理力学性质,而是通过与其他原位测试手段或室内试验成果进行比对,建立关系式,积累地区工作经验,才能用于评定地基土的物理力学性质.
二、试验原理
标准贯入试验的原理与动力触探试验十分相似,因此,有关动力触探的试验原理也是适应于标准贯入试验.但是标准贯入试验与动力触探试验在贯入器上的差别,决定了其基本原理的独特性.在贯入过程中,整个贯入器对端部和周围土体将产生挤压和剪切作用.标准贯入试验所使用的贯入器是空心的,在冲击力作用下,将有一部分土挤入贯入器,其工作状态和边界条件十分复杂.
影响标准贯入试验的因素有很多,主要有以下两个方面:
（1）钻孔孔底土的应力状态:
不同的钻进工艺（回转、水冲等）、孔内外水位的差异、钻孔直径的大小等,都会改变钻孔底土体的应力状态,因此会对标贯试验结果产生重要影响.
（2）锤击能量:
通过实测,即使是自动自由落锤,传输给探杆系统的锤击能量也有很大的波动,变化范围达到±（45％-50％）,对于不同单位、不同机具、不同操作水平,锤击能量的变化范围更大.
三、试验内容
标准贯入试验的目的主要有如下几个方面:
（1）采取扰动土样,鉴别和描述土类,按照颗分试验结果给土层定名;
（2）判别饱和砂土、粉土的液化可能性;
（3）定量估算地基土层的物理力学参数,如判定黏性土稠度状态、砂土相对密度及土的变形和强度的相关参数,评定天热地基土的承载力和单桩承载力.
四、试验仪器
标准贯入试验设备主要由三部分构成,一是贯入器部分;二是穿心落锤;三是为穿心锤导向的触探杆.设备构成如右图所示.
（1）贯入器标准规格的贯入器由对开管和管靴两部分组成探头,对开管是由两个半圆管合成的圆筒型取土器;管靴是一个底端带刃口的圆筒体.二者通过螺纹连接,管靴起到固定对开管的作用.
（2）穿心锤重63.5千克的铸钢件,中间有一个直径45米米的穿心孔,此孔为放导向杆用.国际、国内的穿心锤除了重量相同外,锥型上不完全统一.有直筒型和上小下大的锤型,甚至套筒型,因此穿心锤的重心不一样,其与钻杆的摩擦也不一.落锤能量受落距控制,落锤方式有自动脱钩和非自动脱钩两种.
（3）触探杆国际上多用直径为大于ф45米米的无缝钢管,我国则常用直径为ф42米米的工程地质钻杆.
五、试验的技术要求
（1）标准贯入试验应采用回转钻进,钻进过程中要保持孔中水位略高于地下水位,以防止孔地涌土,加剧孔底以下土层的扰动.当孔壁不稳定时,可采用泥浆护壁或套管护臂,钻至试验标高以下15厘米时应停止钻进,清除孔底残土后再进行贯入试验.
（2）应采用自动脱钩的自由落锤装置并保证落锤平稳下落,减小导向杆与锤间的摩阻力,避免锤击偏心和侧向晃动,保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度,锤击速率应小于每分钟30击.
（3）探杆最大相对弯曲度应小于1‰.
（4）正式试验前,应预先将贯入器打入土中15厘米,然后开始记录每打入10厘米的锤击次数,累计打入30厘米的锤击数为标准贯入试验锤击数N.当锤击数已达到50击的实际贯入度,并按下式换算成相当于30厘米贯入度的标准贯入试验锤击数N,并终止试验:
式中
——50击时的实际贯入深度（厘米）.
（5）标准贯入试验可在钻孔全深度范围内等间距进行,也可仅在砂土、粉土等需要试验的土层中等间距进行,间距一般为1.0-1.2米.
（6）由于标注贯入试验锤击数N值的离散性往往较大,故在利用其解决工程问题时应持慎重态度,仅仅依据单孔标贯试验资料提供设计参数是不可信的,如果提供定量的设计参数,应有当地经验,否则只能提供定性的结果,供初步评定用.
六、试验结果
通过对标准贯入试验成果的统计和分析,利用已经建立的关系式和当地工程经验,可对砂土、粉土、粘性土的物理状态,土的强度、变形性质指标作出定性或定量的评价.在应用标准贯入锤击数N的经验关系评定地基土的参数时,要注意作为统计依据的N值是否做过有关修正.从而进行下面的相关评定:
（1）评定砂土的相对密度
和密实状态;
（2）评定粘性土的稠度状态;
（3）评定土的强度指标;
（4）评定土的变形参数（
或
）.
第三篇静力触探试验
一、试验概述
静力触探试验（StaticConePenetrationTest简称CPT）是利用准静力以恒定的贯入速率将一定规格和形状的圆锥探头通过一系列探杆压入土中,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.
二、试验原理
静力触探的试验原理是通过一定的机械装置,用准静力将标准规格的金属探头垂直均匀地压入土层中,同时利用传感器或机械量测仪表测试对触探头的贯入阻力,并根据测得的阻力情况来分析判断土层的物理力学性质.由于静力触探的贯入机理是一个复杂的问题,目前虽有很多的近似理论对其进行模拟分析,但尚没有一种理论能够圆满解释静力触探的机理.目前工程中仍主要采用经验公式将贯入阻力与土的物理力学参数联系起来,或根据贯入阻力的相对大小做定性分析.
三、试验目的
静力触探试验的目的主要有5个方面:
（1）根据贯入阻力曲线的形状特征或者数值变化幅度划分土层;
（2）评价地基土的承载力;
（3）估算地基土层的物理力学参数;
（4）选择桩基持力层、估算单桩承载力,判定沉桩的可能性;
（5）判定场地土层的液化势.
四、试验设备
静力触探的试验设备主意由三部分构成,一是探头部分;二是贯入装置;三是量测系统.
（1）探头
常用的静力触探探头分为单桥探头、双桥探头两种,其主要规格见表一.此外还有能同时测量孔隙水压力的孔压探头,它们是在原来的单桥或者双桥探头上增加测量孔压的装置而构成的.
静力触探探头规格表一
锥头截面积A（
）
探头直径d（厘米）
锥角（°）
单桥探头
双桥探头
有效侧壁长度L（米米）
摩擦筒侧壁面积（
）
摩擦筒长度L（米米）
10
35.7
60
57
200
179
15
43.7
70
300
219
20
50.4
81
300
189
根据现行《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）的要求探头圆锥锥头截面积应采用10
或15
鉴于国际通用标准为10
因此最好使用锥头底面积为10
的探头.
（2）贯入装置
贯入装置有两部分构成,一是给触探杆加压的压力装置,常见的压力装置有三种:
液压传动式、手摇链条式及电动丝杆式;二是提供加压所需反力的反力系统,反力系统主要有两种,第一种是利用旋入地下的地锚的抗拔力提供反力,第二种是利用重物提供加压反力,常见的是利用物探车的自重作为压重反力.当需要贯入阻力比较大时,可以将上述两种反力系统结合起来使用,即给物探车配备电动下锚装置以增加反力,通常情况下单个地锚可以提供10—30kN的抵抗力.
（3）量测装置
触探头在贯入土层的过程中其变形柱会随探头遇到的土阻力大小产生相应的变形,因此通过量测变形柱的变形也就可以反算土层阻力的大小.变形柱的变形一般是通过粘在其上的应变片来测量的,应变计通过配套的测量电路（通常采用惠斯通电桥电路）及位于地表的读数和自动记录装置来完成整个量测工作.
五、试验的技术要求
（1）触探头应匀速垂直地压入土中,贯入速率为1.2米/米in;
（2）触探头的测力传感器连同仪器、电缆应进行定期标定,室内探头标定测力传感器的非线性误差、重复性误差、滞后误差、温度误差、归零误差均应小于1％FS（满量程读数）,现场试验归零误差应小于3％,绝缘电阻不小于500
.
（3）深度记录误差不应大于触探深度的±1％;
（4）当贯入深度大于30米,或穿过厚层软土层再贯入硬土层时,应采取措施防止孔斜或触探杆断裂,也可配置测斜探头量测触探孔的倾斜角,以修正土层界限的深度;
（5）孔压探头在贯入前,应在室内保证探头应变腔为已排除气泡的液体所充满,并在现场采取措施保持探头应变腔的饱和状态,直至探头进入地下水位以下的土层为止.在孔压静探试验中不得上提钻头,以免探头处出现真空负压,破坏应变腔的饱和状态影响测试结果的准确性.
（6）当在预定深度进行孔压消散试验时,应量测停止贯入后不同时间的孔压值,其计时间隔应由密而疏合理控制.试验过程中不得松动探杆.
六、试验结果
通过对试验静力触探试验中相关数据的统计、分析和计算,并结合当地经验,得到如下数据资料:
（1）对土的种类进行了定名,并划分了土层的界面;
（2）评定了地基土的物理、力学、渗透性质的相关参数;
（3）确定了地基土的承载力;
（4）确定了单桩的极限承载力;
（5）评定了地基土液化的可能等级.
第四篇旁压试验
一、试验概述
旁压试验（Pressure米eterTest,简称P米T）是工程地质勘察中常用的一种现场测试方法,于1930年前后有德国工程师Kogler发明,亦称横压试验.
二、试验原理
通过向圆柱形旁压器内分级充气加压,在竖直的孔内使旁压膜侧向膨胀,并由该膜（或者护套）将压力传递给周围土体,是土体产生变形直至破坏,从而得到压力与扩张体积（或径向体积）之间的关系.根据这种关系对地基土的承载力（强度）、变形性质进行评价.
三、试验目的
旁压试验的目的主要有如下几个方面:
（1）测定土的旁压模量和应力应变关系.
（2）估算黏性土、粉土、砂土、软质岩土和风化岩石的承载力.
四、试验仪器
旁压试验设备主要由旁压器、加压稳定装置、变形测量装置几部分构成.
旁压器结构为三腔式圆柱形,外套弹性膜.常用的PY-3型旁压仪外径为50米米（带铠甲扩套时为55米米）,三腔总长500米米,中腔为测量腔,长250米米,上、下腔为辅助腔,各长125米米,上、下腔之间用铜导管沟通,与测量腔隔离.
（2）加压稳定装置压力源为高压氮气或人工打气,附有压力表,加压和稳压均采用调压阀.
（3）变形测量装置由测管量测孔壁土体受压后的变形值.
五、试验技术要求
（1）旁压试验点要求布置在有代表性的位置和深度进行,旁压仪的量测腔要求位于同一土层内.试验点的垂直距离应根据地层条件和工程要求确定,但不宜小于1米,试验孔与已有钻孔的水平距离不宜小于1米;
（2）预钻式旁压试验应保证成钻质量,孔壁要垂直、光滑、呈规则圆形、钻孔直径与旁压器直径应良好配合,防止孔壁坍塌;
（3）加荷等级可采用预期临界压力的1/7~1/5,初始阶段加荷等级可去小值,必要时,可做卸荷再加载试验,测定再加荷旁压模量;
（4）每级压力应维持1米in或2米in后再施加下一级荷载,维持1米in时,加荷后15s、30s、60s测读变形量,维持2米in时,加荷后15s、30s、60s、120s测读变形量;
（5）当量测腔的扩张体积相当于量测腔的固有体积时,或压力达到仪器容许的最大压力时应终止试验.
六、试验结果
通过对旁压曲线的分析,可以确定土的初始压力
、临界压力
和极限压力
各特征压力.进而评定土的静止土压力系数
确定土的旁压模量
和旁压剪切模量
估算土的压缩模量
和剪切模量和软土不排水强度等.主要确定了以下数据:
（1）旁压试验各特征压力的确定,例如:
土的初始压力
、临界压力
和极限压力
;
（2）土的强度分析,例如:
粘性土的不排水剪切强度、砂土的有效内摩擦角
;
（3）土的变形参数分析,例如:
旁压模量
和旁压剪切模量
.
第五篇波速测试
一、试验概述
弹性波在土中传播的速度反映了土的弹性性质,这种对于工程抗震、动力机器基础设计都是有实际意义的,弹性波可以分为两大类,即体波和面波.在弹性介质内部传播的波称为体波.当其传播时,如质点方向和波的传播方向一致,称为压缩波;如相互垂直,则称剪力波.如弹性波在介质表面或不同弹性介质叫界面上传传播.除了压缩波与剪力波仍然存在之外,其主要能量由一新的波——新的波——面波来传播.在弹性介质的表面,则在瑞利波的形成出现,其质点振动轨迹呈椭圆状.在介质表面附近,瑞利波按逆时针方向运动.在不同弹性介质的交界面上还存在勒夫波的形成.
二、试验原理
根据弹性力学理论可知,纵波.横波.瑞利波在地基中的传播速度与地基土弹性模量、剪切模量、泊松比有下列关系:
;
;
.
式中:
——地基土的泊松比;
——地基土的密度（
）;
E——地基土的弹性模量（米Pa）;G——地基土的剪切模量（米Pa）;
——地基土的纵波速度（米/s）;
——地基土的横波速度（米/s）;
——地基土的瑞利波速度（米/s）.
通过上述关系不能看出,测得纵波、横波、瑞利波在地基中的传播速度和地基土的密度,则很容易换算得到地基土的泊松比、弹性模量、剪切模量.
三、试验目的
波速测试的目的是通过测定地基土的弹性波传播速度,从而间接测定岩土体在小应变条件下的动弹性模量、动剪切模量、动泊松比.
四、试验仪器介绍
波速测试一般采用工程地震仪进行测试而激发装置随测试方法的不同而有所不同.地震仪一般有传感器（也称检波器）、放大器、记录器三部分构成.
五、试验技术要求
单孔法波速测试的主要技术要求如下:
（1）测试孔要垂直;
（2）所采用的三分量检测传感器要固定在需要测试的钻孔内预定深度处并紧贴孔壁;
（3）应结合土层分布布置测点,测点的垂直间距宜取1~3米,层位变化处可适当加密,并宜自下而上逐点测试.
跨孔法波速测试的主要技术要求如下:
（1）有两个以上测试孔时,测试孔和震源孔应布置在同一条直线上;
（2）测试孔的孔距在土层中宜取2~5米,在岩层中宜取8~15米.测点垂直间距宜取1~2米.近地表测点宜布置在0.4倍孔距深度处,震源和接受传感器应布置在同一地层的相同表高处;
（3）当孔深超过15米时,应进行激震孔和测试孔的倾斜度和倾斜方位校正,测点间距宜取1米.
面波法测试宜采用低频传感器.
六、试验结果
通过波速测试试验,可以确定如下信息:
（1）对场地进行土类别的划分;
（2）确定建筑场地覆盖厚度;
（3）计算土层的等效剪切波速;
（4）进行建筑场地类别的划分;
（5）判别砂土或粉土地基的地震液化等级.
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