旁压试验
4.5 旁压试验
依据旁压曲线似弹性阶段(BC段)的斜率，由圆柱扩张轴对称平面应变的 弹性理论解，可得旁压模量EM和旁压剪切模量GM。
EM
2(1
μ)(Vc
V0
Vf 2
)Δp ΔV
GM
(Vc
V0
Vf 2
)Δp ΔV
μ——土的泊松比；
Vc——旁压器的固有体积； V0——与初始压力p0对应的体积； Vf——与临塑压力Pf对应的体积；
旋转调压阀手轮，给水箱施加0.15MPa左右的压力，以水箱盖中的皮膜受力鼓起 时为准，以加快注水速度。当水上升至(或稍高于)目测管的“0”位时，关闭阀2、阀 1，旋松调压阀，打开水箱盖。在此过程中，应不断晃动拍打导压管和旁压器，以排 出管路中滞留的空气。
4．调零：把旁压器垂直提高，使其测试腔的中点与目测管“0”刻度 相齐平，小心地将阀4旋至调零位置，使目测管水位逐渐下降至“0”位时， 随即关闭阀4，将旁压器放好待用。
图 p－V旁压曲线
3．曲线分析 P－V曲线可分为三段： ①段——首曲线段为初步阶段； ②段——似弹性阶段，压力与体积变化量大 致成直线关系； ③段——尾曲线段处于塑性阶段，随压力的 增大，体积变化量迅速增加。
三、特征压力值的确定
1．原位水平土压力（初始压力）p0 原位水平土压力p0值：直线段延长与纵轴相交于V0（或S0），
一、试验前准备工作 使用前，必须熟悉仪器的基本原理、管路图和各阀门的作用，并按下列 步骤做好准备工作： 1．充水：向水箱注满蒸馏水或干净的冷开水，旋紧水箱盖。注意，试 验用水严禁使用不干净水，以防生成沉积物而影响管道的畅通。 2．连通管路：用同轴导压管将仪器主机和旁压器细心连接，连接好气 源导管，旋紧。 3．注水、排气：打开高压气瓶阀门并调节其上减压器，使其输出压力 为0.15MPa左右。将旁压器竖置于地面，阀1置于注水加压位置，阀2置于 注水位置，阀3置于排气位置，阀4置于试验位置。
旁压试验典型曲线
旁压试验典型曲线旁压试验是一种常用的原位测试方法，可用于评估土壤的工程性质。
在旁压试验中，通过在土壤样品周围施加压力，测量压力与样品变形之间的关系，从而得到旁压曲线。
旁压曲线通常分为三个阶段，分别是圆柱体阶段、剪切带阶段和破坏阶段。
1.圆柱体阶段在旁压试验的初始阶段，土壤样品尚未受到明显的压力作用，其形状类似于圆柱体。
此时，压力与变形之间呈线性关系，土壤样品的体积变化较小。
这个阶段通常被视为土壤样品的弹性阶段，其中土壤颗粒之间的摩擦力较小，土壤样品可以看作是一个弹性体。
2.剪切带阶段随着压力的增加，土壤样品开始进入剪切带阶段。
在这个阶段中，土壤样品开始发生剪切变形，其形状逐渐偏离圆柱体。
此时，压力与变形之间的关系不再是线性的，而是呈现出曲线的形式。
剪切带阶段反映了土壤样品中颗粒之间的摩擦和滑移作用，是土壤样品由弹性阶段向塑性阶段转变的过程。
3.破坏阶段在旁压试验的最后一个阶段，土壤样品达到其承受极限并发生破坏。
此时，压力与变形之间的关系呈现出突变的形式，土壤样品的变形迅速增加。
破坏阶段反映了土壤样品的强度和稳定性，是工程实践中需要重点关注的部分。
在破坏阶段之后，土壤样品的变形将不再随着压力的增加而增加，而是进入了一个相对稳定的状态。
总结旁压试验典型曲线反映了土壤在受到压力作用下的变形和破坏过程。
通过分析旁压曲线，我们可以得到土壤的弹性、塑性和强度等工程性质信息。
这些信息对于工程设计和施工具有重要的指导意义。
在进行旁压试验时，需要注意以下几点：首先，要选择具有代表性的土壤样品，以避免测试结果的偏差；其次，要保证测试设备的精度和稳定性，以确保测试结果的可靠性；最后，要对测试结果进行正确的分析和解释，以便得到准确的工程性质信息。
地质勘察工程中旁压试验探析
地质勘察工程中旁压试验探析1概况随着我国经济建设的迅速发展，要求工程勘察能够提供科学可靠的地基土物理力学参数，为基础设计提供合理准确的设计参数。
旁压试验是地质勘察中的一种原位测试方法，它包括预钻式、自钻式、压入式三种。
国内目前已预钻式为主，预钻式旁压试验是通过旁压器在预先打好的钻孔中对孔壁施加横向压力，使土体产生径向变形直至破坏，利用仪器量测压力与土体相应的变形值，绘出应力与应变的关系曲线，按照理论公式或地区经验确定地基土的力学参数。
其试验基本原理如下：旁压试验可理想化为无限弹性介质中圆柱状孔穴径向扩张模型，为轴对称平面应变问题。
均匀土体横向压力与横向变形的理论曲线。
OA段：初始阶段，随着压力的增大，变形逐渐减少，AB段：似弹性阶段，压力与变形基本为线性关系；BC段：塑性变形阶段，随着压力的增大，变形迅速增大。
OA、AB段界限压力相当于初始水平压力PO；AB、BC段界限压力相当于临塑屈服压力Pf；BC段末尾渐近线附近的压力位极限压力PL。
根据弹性理论，可以推导出土的旁压模量。
假定似弹性阶段中土处于弹性状态，由轴对称平面理论，可以推导出旁压模量的公式如下：EM=2（1+μ）（Vc+Vm）△P/△V，式中EM为旁压模量（MPa），μ为泊松比，Vc为旁压器量测腔初始固有体积，Vm为平均体积（cm3），△P/△V为旁压曲线直线段的斜率（kPa/ cm3）由理论公式可以计算出压缩模量及地基承载力特征值等基础设计参数。
根据旁压试验特征值计算地基土承载力：临塑荷载法：fak=Pf-P0极限荷载法：fak= Pl-P0/FS式中fak为地基土承载力特征值（kPa），FS为安全系数，一般取2～3，也可根据地区经验确定。
对于一般土宜采用临塑荷载法，对旁压曲线过临塑压力后急剧变陡的土宜采用极限荷载法。
旁压试验理论上采用完善的弹性及弹塑性理论，其试验设备轻便，操作简单，测试迅速，可在不同深度试验，而且不受地下水限制。
与室内试验相比，旁压试验涉及的试验范围大得多，而且扰动不大。
基于旁压试验的桩基承载力计算
基于旁压试验的桩基承载力计算引言桩基是一种常用的地基工程处理方法，其承载力的计算对于工程设计和施工至关重要。
旁压试验是一种常用的用于桩基承载力计算的方法，通过在桩周围施加不同方向的旁压力来确定桩的承载能力。
本文将介绍旁压试验的工作原理和计算方法，以及旁压试验在桩基承载力计算中的应用。
旁压试验原理旁压试验是通过在桩周围施加一定大小和方向的旁压力，通过测量桩的位移和应变来确定桩的承载能力。
常用的旁压试验方法包括侧压试验、外振试验和压覆试验。
侧压试验是通过在桩顶施加水平方向的力来模拟桩在水平荷载作用下的变形情况，外振试验是通过在桩周围施加垂直方向的振动力来模拟桩在动载荷作用下的变形情况，压覆试验是通过在桩周围施加垂直方向的压力来模拟桩在垂直荷载作用下的变形情况。
这些试验方法都是通过模拟桩在实际工程中受到的荷载作用，来确定桩的承载能力。
旁压试验计算方法侧压试验的计算方法通常采用最大侧阻力法和侧阻力曲线法。
最大侧阻力法是根据测试中测得的最大侧阻力和桩的侧表面积来计算桩的承载力，公式为Qs=As·qmax，其中Qs为桩的承载力，As为桩的侧表面积，qmax为测试中测得的最大侧阻力。
侧阻力曲线法是根据测试中测得的侧阻力-沉桩位移曲线来计算桩的承载力，通过曲线的面积来确定桩的承载力。
外振试验和压覆试验的计算方法也类似，都是根据测试中测得的力和变形数据来计算桩的承载力。
旁压试验在桩基承载力计算中的应用旁压试验可以用于确定桩的承载能力，也可以用于分析桩的受力性能和变形特性。
通过旁压试验可以得到桩在不同荷载作用下的变形情况，从而确定桩的承载能力和工作状态。
旁压试验还可以用于验证桩基设计的合理性，通过与设计值进行对比来确定设计的准确性和可靠性。
在实际工程中，旁压试验可以为桩基承载力的计算和设计提供有力的依据，对于保证工程的安全和可靠性具有重要意义。
基于旁压试验的桩基承载力计算
基于旁压试验的桩基承载力计算旁压试验是一种常用的方法来计算桩基的承载力。
下面将介绍基于旁压试验的桩基承载力计算方法。
旁压试验是指在已经安装好的桩旁边进行实际试验，通过测量位移和应力来评估桩基的承载力。
该试验通常在桩基施工结束后进行，通过施加一定的横向载荷来观测桩的反应。
通过测量桩身的位移和应力，可以推断桩基的承载力。
1. 实施旁压试验：首先需要在已经安装好的桩旁边施加横向载荷，一般采用万能荷载试验机或水平载荷试验机来施加载荷。
同时需要安装测量设备，如位移计、应变计等，以记录桩身的位移和应力。
2. 测量记录数据：在施加横向载荷的过程中，需要实时测量并记录桩身的位移和应力。
位移计可以使用测量桩身的整体变形，应变计可以使用测量桩身的应变变化。
可以通过数据采集系统进行数据的实时记录和传输。
3. 数据分析与处理：通过测量数据可以得到桩身的位移和应力曲线。
根据经验公式或者理论计算公式，可以将测量数据转换为桩基的承载力。
这个过程需要根据具体的设计要求和土体特性进行合理的计算。
4. 结果评估和验证：根据计算得到的承载力值，评估桩基的安全性和稳定性。
可以与设计要求进行对比，判断桩基是否满足承载要求。
如果不满足要求，需要重新设计或者采取相应的加固措施。
基于旁压试验的桩基承载力计算是一种简单有效的方法，可以在实际施工中进行实时监测和评估。
通过该方法可以提高桩基设计的可靠性和合理性，确保桩基的安全承载能力。
但是在实际应用中，需要考虑土壤的不均匀性和荷载的不确定性等因素，以得到更准确的计算结果。
需要注意试验过程中的仪器精度和数据处理方法，以保证计算结果的准确性。
基于旁压试验的桩基承载力计算
基于旁压试验的桩基承载力计算一、引言二、旁压试验方法介绍旁压试验，顾名思义，就是通过对桩基周围土体的旁压变化情况进行测量和分析，来判断桩基的承载力。
其基本原理是通过监测桩基周围土体的应力变化情况，来间接推断桩基的承载性能。
旁压试验适用于各种类型的桩基，包括钢筋混凝土桩、钢管桩、预应力桩等。
在进行旁压试验时，通常会通过在桩基周围埋设传感器或者测点来监测土体中的应力情况。
还会对桩基施加不同的荷载，以观测土体应力的变化情况。
通过分析这些数据，可以得到桩基在不同荷载作用下的承载性能。
三、桩基承载力计算方法1. 弹性模量法弹性模量法是一种常用的桩基承载力计算方法，其基本原理是通过桩基周围土体的应力-应变关系来计算桩基的承载能力。
在旁压试验中，可以通过对土体应力-应变曲线的分析，来得到土体的弹性模量，从而计算出桩基的承载力。
2. 桩身摩阻力法3. 力学效应分析法四、案例分析为了更直观地了解旁压试验方法在桩基承载力计算中的应用，我们以某工程项目中的一根钢筋混凝土桩为例进行分析。
钢筋混凝土桩的直径为1m，长度为20m，埋设深度为15m。
通过对桩基进行旁压试验，得到了桩基在不同荷载作用下的旁压变化情况，并收集了土体的应变数据。
通过对这些数据的分析，得到了桩基周围土体的应力-应变曲线，进而得到了土体的弹性模量和桩身摩阻力。
根据弹性模量法和桩身摩阻力法，我们可以计算出该钢筋混凝土桩在不同荷载作用下的承载能力，并得出结论，从而为工程设计和施工提供参考依据。
经过以上分析，我们得出结论：通过旁压试验方法，可以准确地计算出钢筋混凝土桩的承载能力，为工程的设计和施工提供了可靠的依据。
我们也得到了通过旁压试验方法计算桩基承载力的一般步骤和方法，为今后类似工程提供了参考。
五、总结在今后的工程实践中，我们应当充分发挥旁压试验方法的优势，结合其他方法和手段，共同对桩基承载力进行计算和分析，从而确保工程的安全性和稳定性。
也应不断完善旁压试验方法，提高计算精度和准确性，为工程的顺利实施提供更加可靠的技术支持。
岩土工程测试第七章 旁压试验
3．注水、排气：打开高压气瓶阀门并调节其上减压器， 使其输出压力为0.15MPa左右。将旁压器竖置于地面，通 过调压控制面板上的阀门，给旁压器和连接的阀门注水。
旋转调压阀手轮，给水箱施加0.15MPa左右的压力， 以水箱盖中的皮膜受力鼓起时为准，以加快注水速度。 直到水上升到目测的“0”位置为止。在此过程中，应不 断晃动拍打导压管和旁压器，以排出管路中滞留的空气。
压剪切模量GM。
EM
2(1
μ)(Vc
V0
Vf 2
)Δp ΔV
GM
μ——土的泊松比；
(Vc
V0
Vf 2
)Δp ΔV
Vc——旁压器的固有体积； V0——与初始压力p0对应的体积； Vf——与临塑压力Pf对应的体积； Δp ——旁压曲线直线段的斜率。
ΔV
第三节 试验的仪器设备
预钻式旁压仪由3部分组成 1.旁压器 2.变形测量系统 3.加压稳压装置 目前国内普遍采用的预钻 式旁压仪有PY型和较新的 PM型。
图7－7 静水压力计算示意图
2．测管水位下降值（或体积）校正公式如下：
S＝Sm－α(pm十pw) V＝Vm－α(pm十pw) S、V——校正后的测管水位下降值（体积）；
Sm 、Vm——实测测管水位下降值（体积）； α——仪器综合变形校正系数，由综合校正曲线查得，
cm/kPa；
其他符号同前。
旁压试验-1
•方形基础： S
1方
(1 + 3µ ) PR0 ⎛ R ⎞ ⎜ ⎟ S2 = ⎜ ⎟ 3Em R ⎝ 0⎠
α
= λI S1
S2方 = λII S2
6、用旁压曲线模拟载荷曲线(P193-P195) a. 两种曲线的相似性 形状很相似，都可分为弹性区、塑性发展区和塑性区 b. (5-61)-(5-67)等式
2、仪器综合变形的率定
在压力作用下，连接控制箱和旁压器的管路会膨胀，造成测 管中液体的体积损失，所以要进行综合变形的率定。 方法：将旁压器放在无缝钢管或有机玻璃管内，使旁压器的 横向变形受到约束，分级加压，测量管路变形与压力的关系。 求仪器综合变形校正系数α
五、旁压试验测试程序和注意事项（二）
试验步骤
1、平整场地，了解地层情况，确定旁压孔位置、布局及 测试深度等。 2、将水箱注满水，接通管路。 3、向旁压器和变形量测系统注水。 4、成孔，要求如下：
①钻孔直径比旁压器外径大 2—6mm，呈圆形，壁应垂直光滑 ②尽量避免对孔壁土体的扰动，旁压器不宜横跨不同性质土层 ③试验孔的水平距离等均不宜小于 lm ④钻孔深度应比预定的试验深度深 35cm(自旁压器中腔算起 )
[q d ] =
PL
3
[q f ] = PL 20
3、确定地基土层旁压模量
地基土层旁压模量是反映土层中应力和体积变 形（可表达为应变的形式）之间的关系的一个 重要指标，代表地基土水平方向的变形性质。
∆P ∆V 式中： V c — 中腔初始体积 ( cm 3 )
E m = 2 (1 + µ )(V c + V m )
•
•
第七节 旁压测试法成果应用
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3 旁压试验工艺流程
旁压仪系统示意图
4 旁压试验工程实例
①中国科学院武汉岩土力学研究所于2002年6～8月在甘肃谗口—柳 沟河高速公路段、山西大同—运城高速公路段、陕西阎良—禹门口高速 公路段共6个试验场地进行旁压试验和其他现场试验。这几个试验场地 均为黄土地貌，上覆黄褐色、红褐色、褐黄色、褐色的粉质粘土、粘土、 粉土、粘质砂土、粉土等黄土类土，其特点为：稍湿、可塑，稍密～中 密，可塑，土质纯净，含针状孔隙，大孔较发育。
1.2弹性理论
孔穴受到内压力p后开始扩张，扩张初期，孔周介质径向应力増加，环向应力减小，介质富 有弹性可张性质，处于弹性应力状态。 处于弹性应力状态土的应力应变关系可用下式表示：
式中Δσθ、Δσr 、Δσz 分别表示环向 、径向、竖向应力增量， 以压为正，εθ、εr 、εz 分别表示环向、径向、竖向应变，以 (1) 压为正；[D]表示增量弹性矩阵。
②旁压试验采用国产的PY-3型预钻式旁压仪，旁压器直径为50mm， 测量腔长为250mm，全长为500mm。这次试验共有82个测点，测试最大深 度为9.6m。
4 旁压试验工程实例
该图为某一钻孔不同深度测点的压力-变形关 系曲线，具有一定的代表性。该曲线具有恢复区、 似弹性区和塑性发展区，分区比较明显，曲线完好； 不同深度测点的旁压曲线非常接近，特别是恢复区、 似弹性区的曲线，基本平行，说明这些土层属于同 一类型的土，力学性质也相近；似弹性区曲线接近 直线，在横坐标较小范围内压力P值升高很多，超 过0.25MPa，说明钻孔孔壁土体基本没被干扰，土 体结构没被破坏，成孔质量较好；当压力达到一定 值后，土体遭受破坏，并快速屈服，表现在塑性发 展曲线在较小压力范围内趋于水平，从这段曲线也 可知，黄土是一种结构性土，结构性能较好，一旦 不同深度的压力-变形关系曲线 结构被破坏，就快速屈服，失去承载力。
旁压试验应力应变关系式:
式中εcr表示临界应变,以压缩为正，εv表示塑性区平均体积应变，以体压缩为
正。
2 旁压试验技术设备
3 旁压试验工艺流程
(1)选择适当的仪器和成孔方法，确定旁压孔的数目、布置和测试深度。 (2)检查旁压管路长度是否合适，仪器本身各组件和接头等是否正常。并进 行旁压仪充水和去气。 (4)钻孔结束后，给体积计调零并将探头尽快地插入土中，探头下放时动作 要细致均匀，以免钻孔中被排开的水和空气在探头和孔壁之间受到挤压而产 生附加的孔壁超压力。 (5)缓慢打开测管阀门，此时探头中产生静水压力为主腔的第一级荷载。旋 转调压器旋钮时要平稳，当加压因不慎超过预定压力时，不允许退回来，直 接记下该压力下的读数。大约8～14 个点。 (6)终止试验是将探头中的水依靠弹性膜的约束力和管道中的高压将水回送 到测管、辅管或水箱。 (7)试验数据记录应包括旁压仪型号、成孔工具、地层及地下水位的情况， 校正试验、正式试验都必须按照规定格式填写记录表。
4 旁压试验工程实例
(2)由于旁压曲线完好，各区曲线分区明显，容 易确定临塑压力 Pf 和土层的静止侧压力 P0，采用 临塑压力法来确定地基容许承载力，即 fk=Pf-P0
(3)变形模量是估算地基沉降量的重要数据，一 般由室内试验取得，由载荷试验取得变形模量也有 了比较成熟的方法和理论，但由旁压试验确定变形 模量还未成熟，本文采用黄熙龄等人提出的旁压系 数法，其公式为
式中E表示土的弹性模量;ri 表示孔穴半径;μ表示土的泊松比， (4)
Δp 表示孔内附加压力 。
对孔壁土，式(4)可以写为:
式中G表示剪切模量, E表示弹性模量，P0表示初始水平应力，p表示
孔内径向压力，εi表示孔壁环向应变，此处压为正。ui表示孔壁位 (5)
移。式(5)第一个公式就是弹性阶段旁压试验应力应变关系 。
孔周土的平衡微分方程为：
(2)
取压应变为正，则几何方程为：式中r表示孔穴内壁半径;u表示距离孔穴
中心为r处的水平位移。孔穴扩张的边界条件为:①r→∞时,u=0;②r=ri时,
Δσr =Δp。其中ri表示孔穴半径,Δp表示孔内压力增量。
(3)
1 旁压试验理论方法
联解式(1)～式(3),并代入上述边界条件, 可得弹性位移场和应力场:
1.3 φ=0 土的塑性理论
对φ=0情况，将c记为cu(表示不排水粘聚力)。同理可得出下述公式
临界压力表达式:
塑性区应力分布为 :
旁压试验应力应变关系式:
式中εcr表示临界应变，以压缩为正，。εv表示塑性区平均体积应变，以体压缩为正。
2 旁压试验技术设备
1.4 c=0土的塑性理论
对c=0情况，同理可得出下述公式 临界压力表达式: 塑性区应力分布:
图2是整理出的兰州场地某一钻孔和阎良场地某一 钻孔的变形模量，它表现出一定的离散性，说明这 2个钻孔的土层受到不同程度的干扰。
图2 变形模量沿钻孔 深度的变化趋势
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岩土工程勘察技术 —旁压试验
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目录
1
旁压试验 理论方法
2
旁压试验 技术设备
3
旁压试验 工艺流程
4
旁压试验 工程实例
பைடு நூலகம்
1 旁压试验理论方法
1.1基本假定
a 钻孔周围的岩土介质是均质无限体,孔穴呈圆柱形，孔穴扩张处于平面应变状态； b 孔周介质具有各向同性和弹塑性； c 介质是连续的并且处于平衡状态； d 孔穴扩张时，介质的应力应变关系能用増量弹性理论描述，屈服面服从摩尔一库仑方程；