原位测试实验报告概要

南华大学

实验报告

实验项目名称：荷载板实验实验成绩

实验同组人：方园，谢发全，李杰才，刘俊，陈伟，徐正洲

实验地点南华大学土工原位测试基地实验日期：2012年10月23日（下午）

一.实验目的

1.确定地基土的比例界限压力、极限承载力，评定地基土的承载力特征值；

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.确定地基土机床反力系数。

二. 实验原理

在试验场地上将一定尺寸和几何形状（圆形或方形）的刚性板，安放在被测的地基持力层上，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（即p－s曲线）。典型的平板载荷试验p－s曲线可划分为三个阶段：（1）直线变形阶段：p－s曲线为直线段（线性关系），对应于此段的最大压力P0，称为比例界限压力（也称为临塑压力），土体以压缩变形为主。

（2）剪切变形阶段：当压力超过P0，但小于极限压力P u时，压缩变形所占比例逐渐减少，而剪切变形逐渐增加，p－s线由直线变为曲线，曲线斜率逐渐增大。

（3）破坏阶段：当荷载大于极限压力P u时，即使维持荷载不变，沉降也会急剧增大，始终达不到稳定标准。

直线变形阶段：受荷土体中任意点产生的剪应力小于土体的抗剪强度，土的变形主要由土中空隙的压缩引起，并随时间趋于稳定。可以用弹性理论进行分析。

剪切变形阶段：土体除了竖向压缩变形之外，在承压板的边缘已有小范围内土体承受的剪应力达到或超过了土的抗剪强度，并开始向周围土体发展。此阶段土体的变形主要由压缩变形和土粒剪切变形共同引起。可以用弹塑性理论进行分析。

破坏阶段：即使荷载不再增加，承压板仍会不断下沉，土体内部开始形成连续的滑动面，承压板周围土体面上各点的剪应力均达到或超过土体的抗剪强度。

三. 实验仪器设备

1.加载系统：油压式千斤顶

2.反力系统：地锚和反力梁

3.量测系统：百分表

四. 实验过程

1.实验设备的安装

下地锚：在确定试坑位置后，根据计划使用地锚的数量（4只或6只），以试坑中心为中心点对称布置地锚。各个地锚的深度要一致，一般下在较硬地层为好，可以提供较大的反力。

挖深坑:在有代表性的地点，整平场地，开挖试坑。试坑底面宽度不小于承压板直径或宽度的3倍。

放置承压板:安装承压板前应整平试坑面，铺约1cm厚的中砂垫层，并用水平尺找平，承压板与试验面平整接触。

千斤顶和测力计的安装:以承压板为中心，依次放置千斤顶、测力计和分力帽，使其中心保持在一条直线上。

横梁和连接杆的安装：通过连接接件将次梁安装在地锚上，以承压板为中心将主梁通过连接件安装在次梁上，形成反力系统。

沉降测量系统的安装：打设支撑柱，安装测量横杆，固定百分表或位移传感器，形成完整的沉降量测系统。

2.实验步骤

加荷操作:加荷等级一般分为10—12级，并不小于8级。最大加载量不应小于地基承载力设计值的2倍，荷载的量测精度控制在1%。受条件限制，本实验加载4级；

稳压操作:每级荷重下都必须保持稳压，由于加压后地基沉降、设备变形和地锚受力拔起等原因，都会引起荷重的降低，必须及时观察测力计百分表指针的变动，并通过千斤顶不断地补压，最终使荷重保持相对

稳定；

沉降观测：采用慢速法时，对于土体，每级荷载施加后，间隔5min、5min、10min、10min、15min、15min测读一次沉降，当连续2h每小时沉降量不大于0.1mm时，认为沉降已达到相对稳定标准，施加下一级荷载，直至达到试验终止条件；

试验观测与记录：在试验过程中，必须始终按规定将观测数据记录在荷载试验记录表中。实验记录是荷载试验中最重要的第一手资料，必须正确记录，并严格校对。

五. 测试成果及分析

表1.1 8t千斤顶标准表

F=1.3232σ+0.8148

表1.2 载荷板测试结果

读数

表一读数表二读数荷载

0 1868 1596

12 1768 1490

24 1644 1372

36 1297 1070

48 879 687

绘制P-s 曲线，根据荷载试验沉降观测原始记录，将(P,S)点绘在厘米坐标纸上。

读数

荷载

表一读数

沉降 表二读数 沉降 平均沉降

0 1868 1596 12 1768 100 1490 93 96.5 24 1644 120 1372 113 116.5 36 1297 355 1070 310 322.5 48

879

421

687

431

426

六. 结论

经现场测试，得出如下结论：

1.所测土层的临塑荷载P cr值为467 KPa, 地基承载力f ak为 921 KPa；

2所测土层的变形模量E o约为246.56 MPa。

南 华 大 学

实 验 报 告

实验项目名称： 轻型动力触探实验 实验成绩 实验同组人：方园，谢发全，李杰才，刘俊，方园，陈伟，徐正洲 实验指导教师签名

实验地点 南华大学土工原位测试基地 实验日期：2012年 10月30日（下午）

一. 实验目的

圆锥动力触探是利用一定的锤击动能，将一定规格的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻力大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理学性质，对地基土作出工程地质评价。

二. 实验原理

动力触探试验的理想自由落锤能量计算 M ——落锤的质量（kg ）；

v ——锤自由下落碰撞探杆前的速度（m/s ）。 能量损失修正

实际的锤击能量与理想的落锤能量不同，受落锤方式、导杆摩擦、锤击偏心、打头材质、形状、大小、杆件传输能量效率等因素的影响，要损失一部分能量，应进行修正：

22

1

Mv E m

E p =e 1e 2e 3E i

或近似为E p ＝0.6E i

探头贯入土中所作的功 式中:

E p ——平均每击传递给圆锥探头的能量； e 1——落锤效率系数，对自由落锤，e 1≈0.92；

e 2——能量输入探杆系统的传输效率系数，对于国内通用的大钢探头，e 2≈0.65

e 3——杆长传输能量的效率系数，随杆长的增大而增大，杆长大于3m 时，e3≈1。

h ——贯入度；

N ——贯入度为h 的锤击数。（因此，h/N 表示锤击一次的贯入度） R d ——探头单位面积的动贯入阻力（J/cm ）； A ——探头的截面积（cm ）。

根据能量转换与守恒定律，落锤的势能→锤击动能→探头做功，因此，能量平衡：

（h/N ＝s ，表示平均每击的贯入度）

N

Ah

R W d =

N

Ah

R W E d p =

=As

E h N

A E R p p

d =

?=

由以上各式可见,当规定一定的贯入深度h，采用一定规格（规定的探头截面、圆锥角、重量）的落锤和规定的落距，那么锤击数N的大小就直接反映了动贯入阻力Rd的大小，即直接反映被贯入土层的密实程度和力学性质。因此，实践中常采用贯入土层一定深度的锤击数作为圆锥动力触探的试验指标。

三. 实验仪器设备

轻型圆锥动力触探设备(包括穿心锤、锤垫、探杆、圆锥探头)

四. 实验过程

（1）将穿心锤穿入带钢砧与锤垫的触探杆上；

（2）将探头及探杆垂直地面放于测试地点；

（3）提升穿心锤至预定高度，使其自由下落撞击锤垫，将探头打入土中；

（4）记录每贯入10cm的锤击数；

（5）重复上述步骤，直至预定试验深度。

五. 测试成果及分析

1 试验原始数据

各实验地点锤击数N

2 数据处理

因每一次触探只从地表向下打入30㎝（试验六次），所以无法绘制动力触探N10-h曲线曲线，同时也无法对地基土划分土层界线。

计算平均值（轻型触探不考虑杆长修，去除个别异常值）

N10=（20+18+17+17+18+15）/6=17.5

根据经验可知地基承载力f ak为157 kPa；

探头单位面积的动贯入阻力R d为 3.4 J/cm2。

4问题讨论及总结

1.将探头和探杆安装好，保持探杆垂直，然后连续向下贯击，穿心锤落距为50.0±2．0cm，使其自由下落。在基底轻型触探试验表内记录打入土层中30cm所需锤击数(N10)，在地层较硬、锤击数较多时，采用分段记录，以每贯入10cm记录一次相应的锤击数，整理资料时按30cm所需的击数作为指标计算。

2.遇密实坚硬土层，当贯入30cm所需锤击数超过50击时或贯入10cm 所需锤击数超过30击时，即停止测试。

3.通过轻型动力触探实验能简单方便的确定地基承载力。轻型动力触探实验既不象荷载试验需要消耗较大的人力物力，也不象室内土工试验需要较长的试验周期。

4.轻型动力触探实验采用规范法确定地基土承载力时，N10宜选用实测值和代表值中较大的一个计算地基土承载力。

六. 结论

经现场测试，得出如下结论:

1.探头单位面积的动贯入阻力R d为 3.4 J/cm2。

2.由结果可知，试验土层无较大差异，比较均匀。

南华大学

实验报告

实验项目名称：基桩完整性实验实验成绩

实验同组人：方园，谢发全，李杰才，刘俊，方园，陈伟，徐正洲

实验指导教师签名

实验地点南华大学土工原位测试基地实验日期：2012年11月05日（下午）一. 实验目的

通过实验掌握如下内容：

1.熟悉RS-1616K(s)基桩动测仪的操作；

2.检测混凝土灌注桩的桩身缺陷及其位置；

3.判定桩身完整性类别。

二. 实验原理

基桩反射波法是一种主要用于检测桩身结构完整性的无损检测技术，一般用于评价桩基混凝土质量、检验工程桩桩身完整性、判断缺陷位置，并协助设计、施工单位对所存在的缺陷提出消除措施。也可以用来对不同地质条件下的桩进行检测评价，指出其对本工程不利的因素以及评价工程桩竖向承载能力。

基桩反射波法检测桩身结构完整性的基本原理是：通过在桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如

蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底面时，将产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，就能判断桩的完整性和缺陷位置。

检测设备及现场联接图如下：

锤击

图3.1低应变基桩动测原理

三. 实验仪器设备

1．混凝土灌注桩：桩径Φ300，桩长5m，混凝土强度等级C25；

2．RS-1616K(s)基桩动测仪主机、传感器、力锤；

3．Windows平台分析处理软件；

4．耦合剂；

5．其他附件。

四. 实验过程

1．连接分析仪主机与传感器，清理桩头，安装传感器；

2．开机，输入工程信息并设置工作参数；

3．用力锤敲击桩头，检查波形的重复性和可鉴别性；

4．进入分析页面，对波形进行处理，判读桩身缺陷类型和位置；

5．关机，插入U盘，重新开机，进行数据传输；

6．将测试数据导入计算机，利用软件对数据进行进一步处理和分析，生成测试报告。

五. 测试成果及分析

经现场测试，由武汉岩海专用软件输出桩基测试曲线如下图1;2;3：

由图1和计算可以得；V=4.166KM/S

由图2和计算可以得；V=4.145KM/S

由图3和计算可以得；V=4.166KM/S

六. 结论

经测试分析，得出如下结论：

1.所测试基桩波速为3820m/s，根据测试经验，表明其混凝土强度基本达到设计要求C25等级；

2.所测试基桩中，有部分桩在约0.8m处有轻微缺陷存在；

3.根据规范《建筑基桩检测技术规范（JGJ106－2003）》和测试结果，所测试桩质量基本达到设计与施工要求。