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地下工程常规检测技术


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(一)仪器设备
载荷试验的设备由承压板、加荷装置及沉降观测装置等部件组合而成。 目前,组合型式多样,成套的定型设备已应用多年。
1、 承压板 ① 钢制承压板
适用于各种土层,承压板面积一般为0.25~1.0 m2,承压板需要有一定 厚度和足够刚度。 ② 钢筋混凝土承压板
在现场制作,承压板面积可达1.0 m2以上,适用于特殊目的,在多桩复 合地基载荷试验时,由于压板面积大,常用现浇的钢筋混凝土板。 ③ 砖砌承压台
①在某一级荷载压力下,其沉降增量ΔSn超过前一级荷载压力下的沉降增 量ΔSn-1的两倍的点所对应的压力,即为比例界限Pcr 。
②绘制lgP~lgS(P~ΔS/ΔP)曲线,曲线上的转折点所对应的压力即为 比例界限Pcr 。其中ΔP为荷载增量,ΔS为相应的沉降增量。
(四)试验成果的应用
1、 确定地基土承载力基本值fak
(二)试验要点
(1)载荷试验一般在方形试坑中进行。试坑底的宽度应不小于承压板宽度 (或直径)的3倍,以消除侧向土自重引起的超载影响,使其达到或接近 地基的半空间平面问题边界条件的要求。试坑应布置在有代表性地点,承 压板底面应放置在基础底面标高处。
(2)为了保持测试时地基土的天然湿度与原状结构,应做到以下几点:
(5)观测每级荷载下的沉降。
其要求是:
① 沉降相对稳定法(常规慢速法)
每级加荷后,按间隔10、10、10、15、15(min),以后每 隔半小时测读一次沉降量,当在连续2 h内,每小时的沉降量小 于0.1 mm时,则认为已趋稳定,可加一下级荷载。
② 沉降非稳定法(快速法)
自加荷操作历时的一半开始,每隔15 min观测一次沉降量, 每级荷载保持2 h,即可施加下一级荷载。
有常规慢速法和快速法两种加荷(压)方式
安装完毕,即可分级加荷。加荷(压)等级宜取10~12级,并不应 少于8级。测试的第一级荷载,应将设备的重量计入,且宜接近所卸除 土的自重(相应的沉降量不计)。以后每级荷载增量,一般取预估测试 土层极限压力的1/8-1/10 。当不宜预估其极限压力时,对较松软的土, 每级荷载增量可采用10-25KPa;对较坚硬的土,采用50KPa;对硬土及 软质岩石,采用100KPa。
(3)安装设备,其安装次序与要求: ①安装承压板前应整平试坑底面,铺设 1-2cm厚的中砂垫层,并用水
平尺找平,以保证承压板与试验面平整均匀接触。 ②安装千斤顶、载荷台架或反力构架。其中心应与承压板中心一致。 ③安装沉降观测装置。其支架固定点应设在不受土体变形影响的位置
上,沉降观测点应对称放置。
(4)加荷ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压)
第八章 地下工程常规检测技术
8.1 载荷试验
为了取得工程设计所需要的反映地基岩土体物理、力学、水 理性质指标,以及含水层参数等定量指标。要求对上述性质进行 准确的测试工作,这种测试仅靠勘探中采取岩土样品在实验室内 进行实验往往是不够的。
实验室一般使用小尺寸试件,不能完全确切地反映天然状态 下的岩土性质,特别是对难于采取原状结构样品的岩土体。因而 有必要在现场进行试验,测定岩土体在原位状态下的力学性质及 其他指标,以弥补实验室测试的不足。
③ 等沉降速率法
控制承压板以一定的沉降速率沉降,测读与沉降相应所施 加的荷载,直至试验达到破坏状态。
(6)尽可能使最终荷载达到地基土的极限承载力,以评价承载力的安全度。 当测试出现下列情况之一时,即认为地基土已达极限状态,可终止试验. ①承压板周围的土体出现裂缝或隆起; ②本级荷载的沉降量大于前级荷载的沉降量的5倍,荷载~沉降曲线出 现明显陡降; ③总沉降量等于或大于承压板宽度(或直径)的0.06; ④在某一荷载下,24h 内沉降速率不能达到稳定标准。
即用油压千斤顶加荷,用地锚提供反力。由于此法加荷方便,劳动 强度相对较小,已被广泛采用,并有定型产品。
载荷试验加载类型
3、 沉降观测装置
沉降观测仪表有百分表、沉降传感器(电测位移计)或水准仪等。 只要满足所规定的精度要求及线性特性等条件,可任意选用其中一种来 观测承压板的沉降。由于载荷试验所需荷载很大,要求一切装置必须牢 固可靠、安全稳定。
P- S曲线特征值的确定及应用:
(1)当P- S曲线具有明显的直线段及转折点时,一般将直线 段的终点(转折点)所对应的压力( Pcr)定为比例界限值(临 塑荷载),将曲线陡降段的渐近线和表示压力的横轴的交点定为 极限界限值( Pu)
(2)当曲线无明显直线段及转折点时(一般为中、高压缩性土),可用 下述方法确定比例界限Pcr :
①测试之前,应在坑底预留20-30cm 厚的原土层,待测试将开始时再 挖去,并立即放入载荷板。
②对软粘土或饱和的松散砂,在承压板周围应预留20-30cm厚的原土 作为保护层。
③在试坑底板标高低于地下水位时,应先将水位降至坑底标高以下, 并在坑底铺设2cm厚的砂垫层,再放下承压板等,待水位恢复后进行试验。
在现场没有现成的承压板时可以采用砖砌的承压台,但要保证有足够的 强度和刚度。
2、 加荷装置
加荷装置包括压力源。载荷台架或反力构架。加荷方式可分为两 种,即重物加荷和油压千斤顶反力加荷。 重物加荷法
即在载荷台上放置重物,如铅块等。由于此法笨重,劳动强度大, 加荷不便,目前已很少采用。其优点是荷载稳定,在大型工地常用。 油压千斤顶反力加荷法
(1)当P-S 上有明显的比例界限时,取该比例界限所对应的荷载值。
(2)当极限荷载能确定,且该值小于对应比例界限的荷载值的1.5 倍时,取荷 载极限的一半。
(3)不能按上述两点确定时,如承压板面积为2500-5000cm² ,对低压缩性土 和砂土,可取S/B=0.01-0.015所对应的荷载值;对中、高压缩性土,可取 S/B=0.02所对应的荷载值(S、B分别为沉降量和承压板的宽度或直径)。
(7)如达不到极限荷载,则最大压力应达到预期设计压力的两倍或超过 第一拐点至少三级荷载。
(8)当需要卸荷观测回弹时,每级卸荷量可为加荷量的2倍,历时1h , 每隔15min观测一次。荷载完全卸除后,继续观测3h 。
(三)静力载荷测试成果
载荷试验结束后,应对试验的原始数据进行检查和校对,整 理出荷载与沉降量、时间与沉降量汇总表。然后,绘制压力P与沉 降量S关系曲线。该曲线是确定地基承载力、地基土变形模量和上 的应力- 应变关系的重要依据。
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