岩土工程勘察实验报告.docx

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岩土工程勘察实验报告

《岩土工程勘察》

实验报告

试验一

实验课程名称：

载荷试验

开课实验室：

　xxxx104

xxxx年12月19日

专业班级

勘查xx

学号

xx8　

姓名

xx　

成绩

实验项目名称

指导教师

xxxx　

教师评语

教师签名：

年月日

一、试验目的：

确定地基的承载力和变性特性

二、实验原理：

在拟建建筑场地上将一定尺寸和几何形状的刚性板，安放在被测得地基持力层上，逐级增加荷载，并测得每一级荷载下的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，由此可得到荷载（p）-沉降（s）曲线。

三、使用仪器、材料：

1．承压板2．加荷装置3．量测装置

四、试验步骤：

（1）正式加荷前，将试验面打扫干净以观测地面变形，将百分表的指针调至接近于最大读数位置；

（2）按规定逐级加荷和记录百分表读数，达到沉降稳定标准后再施加下一级荷载，一般在加荷五级或已能定出比例界限点后，注意观测地基土产生塑性变形使压板周围地面出现裂纹和土体侧向挤出的情况，记录并描绘地面裂纹形状（放射状或环状、长短粗细）及出现时间。

（3）试验过程的各级荷载要始终确保稳压，百分表行程接近零值时应在加下一级荷载前调整，并随时注意平台上翘、锚桩拔起、撑板上爬、撑杆倾斜、坑壁变形等不安全因素，及时采取处置措施，必要时可终止试验。

快速法加载：

特点是加荷速率快、试验周期短，一般情况下试验过程仅数小时至十多个小时，但其测试成果和适用条件与常规方法略有差异。

快速载荷试验仍是逐级加荷，但前后两级加荷的间隔时间是固定的，一般为10～30min，有规定为60min的。

五、试验过程原始记录

根据以下3试验点在各级荷载作用下的沉降观察数据，试绘出3个点的P-S曲线，并确定该场地的地基承载力特征值fak

表1-1沉降观察数据表

荷载/kpa

实验点沉降/mm

1#

2#

3#

0

0

0

0

50

1.27

1.15

1.32

100

2.61

2.42

2.66

150

3.84

3.78

3.91

200

5.12

5.09

5.42

250

6.58

6.31

7.03

300

11.78

9.27

12.11

350

19.25

15.33

21.75

400

28.42

25.1

40.44

450

45.31

41.87

1）根据以上数据绘制3个试验点P-S曲线图（如图1-1、1-2、1-3）

A

B

C

图1-11#试验点荷载-位移（p-s）曲线图

B

C

A

图1-22#实验点荷载-位移（p-s）曲线图

C

B

A

图1-33#实验点荷载-位移（p-s）曲线图

OA段为弹性阶段，曲线特征为近似线性，基本上反映了地基土的弹性性质，A点为比例界限，对应的荷载称为临塑荷载；

AB段为塑性发展阶段，曲线特征为曲率加大，表明地基土由弹性过渡到弹塑性，并逐步进入破坏；

BC段为破坏阶段，曲线特征为产生陡降段，C点对应的荷载称为破坏荷载，在该级荷载作用下压板的沉降通常不能稳定或总体位移太大，C点荷载的前一级荷载（不一定是B点）称为极限荷载。

2）确定地基承载力：

《地基规范》附录C对于确定地基承载力的规定如下：

（1）当p~s曲线上有明确的比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；

（2）当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半；

（3）当不能按上述二款要求确定时，当压板面积为0.25~0.5m2，可取s/b=0.01~0.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。

在求得地基承载力实测值后，该规范规定按下述方法确定地基承载力特征值：

同一土层参加统计的试验点不应少于3点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。

根据以上3点实验p-s曲线图可知p-s曲线上有明确的比例界限，则可求得地基承载力特征值fak=250kpa。

六、试验结果及分析

通过本次实验练习结果，我较为熟练的掌握了载荷实验的基本操作原理及方法，并了解了该实验在生产中的应用范围及实际生产意义。

从本次实验练习的整个过程来看，得到的结果还是较为合理的，不足的地方主要在于由于缺少岩芯样本，对地层类型和定名把握不太到位，另外，对一些专业软件的操作不熟练也影响了数据统计、分析的效果。

实验二

实验课程名称：

静力触探试验

开课实验室：

　xxxx104

xxxx年12月19日

专业班级

勘查xx

学号

xx8　

姓名

xx　

成绩

实验项目名称

指导教师

xxxx　

教师评语

教师签名：

年月日

一、试验目的：

根据静力触探试验成果，确定土层的强度指标。

三、实验原理：

静力触探的工作过程是用静力将探头压到土层中去。

在贯入过程中，由于埋藏在地层中的各种土的物理力学性质不同，因此，探头遇到的阻力也不同，有的土软，阻力就小，有的土硬，阻力就大。

土的软硬正是土的力学性质的一种体表现。

所以贯入阻力是从一个侧面反应了土的强度。

根据这样一种内部联系，我们利用探头中的阻力传感器，将贯入阻力通过电子量测记录仪表把它显示和记录下来，并利于贯入阻力和土的强度之间存在的一定关系，确定土的力学指标，划分土层，进行地基土评价和提供设计所有需参数。

当静力触探的探头在静压力作用下，均速向土层中贯入时，探头附近一定范围内的土体受到压缩和剪切破坏，同时对探头产生贯入阻力。

一般的说，同一种土层中贯入阻力大，土层的力学性质好，承载力高。

反之，贯入阻力小，土层软弱，承载力低。

在生产中利用静力触探与土的野外载荷试验对比，或静力触探贯入阻力与桩基承载力及土的物理学性质的指标对比，运用数理统计的方法，可以建立各种相关方程（经验关系）。

这样，只要知道土层的贯入阻力即可确定该层土的地基承载力等指标参数。

三、使用仪器、材料：

静力触探仪一般由三部分构成，即：

①触探头，也即阻力传感器；②量测记录仪表；③贯入系统：

包括触探主机与反力装置，共同负责将探头压人土中。

具体如下：

1．双桥探头；2．压入装置；3．探杆；4．电缆；5．触探仪；6．地锚

四、试验步骤：

1．贯入、测试及起拔要点

（1）将触探机就位后，应调平机座，并使用水平尺校准，使贯入压力保持竖直方向，并使机座与反力装置衔接、锁定。

当触探机不能按指定孔位安装时，应将移动后的孔位和地面高程记录清楚。

（2）探头、电缆、记录仪器的接插和调试，必须按有关说明书要求进行。

（3）触探机的贯入速率，应控制在1-2cm/s内，一般为2cm/s；使用手摇式触探机时，手把转速应力求均匀。

（4）在地下水埋藏较深的地区使用孔压探头触探时，应先使用外径不小于孔压探头的单桥或双桥探头开孔至地下水位以下，而后向孔内注水至与地面平，再换用孔压探头触探。

（5）探头的归零检查应按下列要求进行：

1）使用单桥或双桥探头时，当贯入地面以下0.5~1.0m后，上提5~10cm，待读数漂移稳定后，将仪表调零即可正式贯入。

在地面以下1~6m内，每贯入1~2m提升探头5~10cm，并记录探头不归零读数，随即将仪器调零。

孔深超过6m后，可根据不归零读数之大小；放宽归零检查的深度间隔。

终孔起拔时和探头拔出地面后，亦应记录不归零读数。

2）使用孔压探头时，在整个贯入过程中不得提升探头。

终孔后，待探头刚一提出地面时，应立即卸下滤水器，记录不归零读数。

（6）使用记读式仪器时，每贯入0.1m或0.2m应记录一次读数；使用自动记录仪时，应随时注意桥压、走纸和划线情况，做好深度和归零检查的标注工作。

（7）若计深标尺设置在触探主机上，则贯入深度应以探头、探杆人土的实际长度为准，每贯入3~4m校核一次。

当记录深度与实际贯入长度不符时，应在记录本上标注清楚，作为深度修正的依据。

（8）当在预定深度进行孔压消散试验时，应从探头停止贯入之时起，用秒表记时，记录不同时刻的孔压值和锥尖阻力值。

其计时间隔应由密而疏，合理控制。

在此试验过程中，不得松动、碰撞探杆，也不得施加能使探杆产生上、下位移的力。

（9）对于需要作孔压消散试验的土层，若场区的地下水位未知或不确切，则至少应有一孔孔压消散达到稳定值，以连续2h内孔压值不变为稳定标准。

其它各孔、各试验点的孔压消散程度，可视地层情况和设计要求而定，一般当固结度达60%~70%时，即可终止消散试验。

（10）遇下列情况之一者，应停止贯入，并应在记录表上注明。

1）触探主机负荷达到其额定荷载的120%时；

2）贯入时探杆出现明显弯曲；

3）反力装置失效；

4）探头负荷达到额定荷载时；

5）记录仪器显示异常。

（11）起拔最初几根探杆时，应注意观察、测量探杆表面干、湿分界线距地面的深度，并填人记录表的备注栏内或标注于记录纸上。

同时，应于收工前在触探孔内测量地下水位埋藏深度；有条件时，宜于次日核查地下水位。

（12）将探头拔出地面后，应对探头进行检查、清理。

当移位于第二个触探孔时，应对孔压探头的应变腔和滤水器重新进行脱气处理。

（13）记录人员必须按记录表要求用铅笔逐项填记清楚，记录表格式，可按以上测试项目制作。

2.注意事项

（1）保证行车安全，中速行驶，以免触探车上仪器设备被颠坏。

（2）触探孔要避开地下设施（管路、地下电缆等），以免发生意外。

（3）安全用电，严防触（漏）电事故。

工作现场应尽量避开高压线、大功率电机及变压器，以保证人身安全和仪表正常工作。

（4）在贯入过程中，各操作人员要相互配合，尤其是操纵台人员，要严肃认真、全神贯注，以免发生人身、仪器设备事故。

司机要坚守岗位，及时观察车体倾斜、地铺松动等情况，并及时通报车上操作人员。

（5）精心保护好仪器，须采取防雨、防潮、防震措施。

（6）触探车不用时，要及时用支腿架起，以免汽车弹簧钢板过早

（7）保护好探头，严禁摔打探头；避免探头暴晒和受冻；不许用电缆线拉探头；装卸探头时，只可转动探杆，不可转动探头；接探杆时，一定要拧紧，以防止孔斜。

（8）当贯入深度较大时，探头可能会偏离铅垂方向，使所测深度不准确。

为了减少偏移，要求所用探杆必须是平直的，并要保证在最初贯入时不应有侧向推力。

当遇到硬岩土层以及石头、砖瓦等障碍物时，要特别注意探头可能发生偏移的情况。

国外已把测斜仪装人探头，以测其偏移量，这对成果分析很重要。

（9）锥尖阻力和侧壁摩阻力虽是同时测出的，但所处的深度是不同的。

当对某一深度处的锥头阻力和摩阻力作比较时，例如计算摩阻比时，须考虑探头底面和摩擦筒中点的距离，如贯入第一个10cm时，只记录qc；从第二个10cm以后才开始同时记录qc和fs。

（10）在钻孔、触探孔、十字板试验孔旁边进行触探时，离原有孔的距离应大于原有孔径的20~25倍，以防土层扰动。

如要求精度较低时，两孔距离也可适当缩小。

五、试验过程原始记录

根据所提供的单孔双桥静力触探数据据（表2-1），进行以下计算：

（1）绘制各触探参数随深度的分布曲线；

（2）划分土层并定名；（3）分层统计qc及fs的加权平均值

表2-1双桥静力触探试验数据

练习题二：

双桥静力触探试验数据

孔号

JK3

孔深（m）

锥尖阻力qc（Mpa）

侧壁摩阻力fs（Kpa）

　孔深（m）

　锥尖阻力qc（Mpa）

　侧壁摩阻力fs（Kpa）

2.0

0.26

16.5

8.6

21.29

405.1

2.1

0.25

12.3

8.7

21.59

364.3

2.2

0.28

12.1

8.8

21.84

277.8

2.3

0.21

9.2

8.9

24.34

233.5

2.4

0.33

12.3

9.0

26.04

261.5

2.5

0.30

11.1

9.1

26.13

177.8

2.6

0.29

10.8

9.2

25.76

295.3

2.7

0.31

13.8

9.3

25.60

243.8

2.8

0.32

13.8

9.4

23.05

199.1

2.9

0.29

10.6

9.5

21.97

376.2

3.0

0.32

20.2

9.6

19.25

343.6

3.1

0.60

38.7

9.7

19.39

352.6

3.2

0.66

51.7

9.8

12.92

342.0

3.3

0.90

72.3

9.9

8.81

383.6

3.4

0.72

71.8

10.0

8.30

320.9

3.5

0.71

53.0

10.1

9.34

152.9

3.6

0.93

52.5

10.2

7.96

152.0

3.7

1.02

62.5

10.3

3.51

128.6

3.8

0.94

70.7

10.4

0.85

88.7

3.9

0.94

78.5

10.5

0.61

39.2

4.0

1.01

82.4

10.6

0.54

19.3

4.1

0.97

79.8

10.7

0.68

21.1

4.2

0.89

68.2

10.8

0.71

16.4

4.3

0.90

55.2

10.9

0.59

14.9

4.4

0.85

48.1

11.0

0.56

13.2

4.5

0.68

39.1

11.1

0.74

16.2

4.6

0.63

29.6

11.2

0.86

22.2

4.7

0.57

25.1

11.3

0.71

24.4

4.8

0.51

21.7

11.4

2.01

72.9

4.9

0.42

16.6

11.5

2.14

106.6

5.0

0.36

15.1

11.6

3.04

176.1

5.1

0.34

8.5

11.7

3.19

163.5

5.2

0.32

8.2

11.8

2.78

179.0

5.3

0.33

7.8

11.9

3.54

201.2

5.4

0.33

7.7

12.0

3.52

224.2

5.5

0.34

8.0

12.1

5.37

343.3

5.6

0.36

9.0

12.2

4.94

351.6

5.7

0.45

9.2

12.3

2.19

190.3

5.8

0.49

10.3

12.4

3.08

181.1

5.9

0.51

10.6

12.5

3.37

172.7

6.0

0.48

11.0

12.6

1.03

87.3

6.1

0.49

10.9

12.7

0.99

41.3

6.2

0.54

12.0

12.8

0.92

41.8

6.3

0.55

12.6

12.9

0.94

44.5

6.4

0.63

14.3

13.0

0.84

41.9

6.5

0.71

22.6

13.1

0.74

27.8

6.6

0.89

27.1

13.2

0.70

25.9

6.7

0.65

24.1

13.3

0.68

24.3

6.8

0.66

23.2

13.4

0.69

23.9

6.9

0.69

24.1

13.5

0.71

24.0

7.0

0.87

30.0

13.6

0.76

24.2

7.1

0.99

38.8

13.7

0.82

22.5

7.2

0.95

43.6

13.8

0.80

20.5

7.3

0.60

26.4

13.9

0.77

18.6

7.4

0.74

24.1

14.0

0.74

18.7

7.5

0.53

20.5

14.1

0.81

26.6

7.6

0.53

13.9

14.2

0.79

29.6

7.7

0.77

55.3

14.3

0.84

30.1

7.8

1.86

94.7

14.4

0.86

30.6

7.9

1.85

89.5

14.5

0.86

30.3

8.0

5.83

122.1

14.6

0.81

29.1

8.1

14.15

150.4

14.7

0.82

27.6

8.2

8.39

260.3

14.8

0.85

26.5

8.3

14.20

232.7

14.9

0.90

26.3

8.4

18.62

166.1

15.0

0.89

26.5

8.5

24.54

392.9

1）、绘制静力触探曲线图

根据以上数据可绘出各触探参数随深度的分布曲线（如图2-1、2-2）

图2-1锥头阻力qc随深度变化曲线图

图2-2摩阻力fs随深度变化曲线图

2）划分土层及定名

通过对双桥探头平均锥尖阻力qc和侧壁摩阻力fs以及摩阻比Rf，在任丘地区各类土中的一般取值范围进行分析，初步总结出了以下指标以参考划分土层，见下表

表2-2

岩性

qc平均值范围

（MPa）

fs值范围

（kPa）

Rf平均值范围

（%）

粘土

0.65～1.3

18～40

>2.5

粉质粘土

0.65～1.3

6～25

1.0～2.5

粉土

1.9～8

18～100

0.9～2.0

粉砂

>4.5

>40

0.8～1.3

细砂

>5

>45

0.8～1.3

通过静力触探曲线图可将土层分为三层：

第一层：

2-7.6m为粉质粘土

第二层：

7.6-10.9m为粘土夹粉质粘土

地三层：

10.9-15m为粉土层、夹少量粉砂

表2-3JK3工程地质单元层静力触探试验指标统计表

单元层代号

岩土名称

锥尖阻力加权平均值qc（MPa）

侧摩阻力加权平均值fs（kPa）

①　

　粉质粘土

0.69

　　34

②　

粘土、夹粉质粘土　

4.5　

　73　

③

粉土、夹粉砂　

0.48

　　25

六、试验结果及分析

通过本次实验练习结果，我较为熟练的掌握了静力触探试验的基本操作原理及方法，并了解了该实验在生产中的应用范围及实际生产意义。

从本次实验练习的整个过程来看，得到的结果还是较为合理的，不足的地方主要在于由于缺少岩芯样本，对地层类型和定名把握不太到位，另外，对一些专业软件的操作不熟练也影响了数据统计、分析的效果。

试验三

实验课程名称：

动力触探试验

开课实验室：

　xxxx104

xxxx年12月19日

专业班级

勘查xx

学号

xx8　

姓名

xx　

成绩

实验项目名称

指导教师

xxxx　

教师评语

教师签名：

年月日

一、试验目的：

用动力触探试验划分土层、确定密实度、地基土承载力等。

二、试验原理：

动力触探的基本原理，可用能量平衡法来分析[1~2]。

动力触探能量平衡模型如图 1 所示。

按能量守恒原理，一次锤击作用下的功能转换，其关系可写成：

  Em=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee  …………………

（1） 

式中：

Em为穿心锤下落能量；Ek 为锤与触探器碰撞时损失的能量；Ec为触探器弹性变形所消耗的能量；Ef 为贯入时用于克服探杆侧壁的摩阻力所耗的能量；EP 为由于土的塑性变形而消耗的能量；Ee 为由于土的弹性变形而消耗的能量。

（2）通过一系列的假定，可得出土的动贯入阻力 Rd的表达公式

（2），该式亦称荷兰动力公式：

………

（2）

式中：

e为贯入度（单位：

mm），即每击的贯入深度e＝Δs／n；Δs为每贯入一阵击的深度（单位：

mm）；n为相应的一阵击锤击数；A为圆锥探头底面积（单位：

㎡）。

荷兰公式

（2）是建立在古典牛顿碰撞理论基础之上的，而且还假定，对于绝对非弹性碰撞，完全不考虑弹性变形能量的消耗。

所以在应用动贯入阻力计算公式时，应考虑下列条件限制：

①每击贯入度在 0.2~5.0 cm 之间；②贯入的深度一般不超过 12 cm； ③触探器质量m与落锤质量M之比不大于2。

 荷兰公式是目前国内外应用最广泛的动贯入阻力计算公式，我国《岩土工程勘察规范》和水利电力部《土工试验规程》的条文说明中都推荐该公式。

从式

（2）中可知，对于同一种设备，M、m、h、A 等为常数，在测试Δs深度内，动贯入阻力与锤击数 n 呈正比关系，故可用锤击数来测定地基土的工程性质。

虽是从荷兰公式中可以由动力触探锤击数直接求取带有量纲的动贯入阻力 Rd，但由于本理论公式的假定甚多，再加上碎石土的不均匀性及地基土受力机制的复杂性，所求动阻力仍然是不可靠的，即使在同一层地基土中，亦无可比性。

四、试验仪器、材料

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。

一般根据所用穿心锤的质量将动力触探试验分为轻型、重型和超重型三

在各种类型的动力触探中，轻型适用于一般粘性土及素填土，特别适用于软土；重型适用于砂土及砾砂土；超重型适用于卵石、砾石类土。

穿心锤的质量之所以不同，是由于自然界土类千差万别；锤重动能大，可击穿硬土；锤小动能小，可击穿软土，又能得到一定锤击数，使测试精度提高。

现场测试时应根据地基土的性质选择适宜的动探类型。

以下我们以重型动力触探来说明。

五、试验步骤

1）试验前将触探架安装平稳，使触探保持垂直地进行。

垂直度的最大偏差不得超过2%。

触探杆应保持平直，连结牢固。

（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