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。