巖土原位測試技術第一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日原位測試：在現場基本保持地基土的天然結構、天然含水量、天然應力狀態的情況下測定地基土的物理-力學性質指標的試驗方法。第二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日一、靜力荷載試驗求得的地基土承載力特征值和變形模量綜合反映了承壓板下1.5~2.0倍承壓板寬度（或直徑）范圍內地基土的強度和變形特性。1.常規法靜力荷載試驗第三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日靜力荷載試驗設備結構實驗設備：（1）加荷穩定系統；（2）反力系統；（3）量測系統。第四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日試驗要求： 承壓板面積不應小于0.25m2，對于軟土不應小于0.5m2。巖石荷載板面積不宜小于0.07m2。基坑寬度不應小于承壓板寬度或直徑的三倍。 承壓板與土層接觸處，一般應鋪設不超過2mm的粗、中砂找平。 當試驗土層為軟塑、流塑狀態的黏性土或飽和的松砂，承壓板周圍應預留20~30cm厚的原土做保護層。第五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日試驗加荷標準：加荷載等級不應小于8級。第六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日沉降穩定標準：每級加荷后，按間隔5、5、10、10、15、15min讀沉降，以后每半個小時讀一次沉降。當連續兩小時每小時的沉降量小于或等于0.1mm時，則認為本級荷載下沉降已趨于穩定，可加下一級荷載。第七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日當試驗中出現下列情況之一時，可終止加荷：（1）承壓板周圍的土明顯側向擠出；（2）沉降s急驟增大，荷載-沉降曲線出現陡降段；（3）某一荷載下，24h內沉降速率不能達到穩定標準；（4）s/b>0.06(b—承壓板寬度或直徑）滿足前三種情況之一時，其對應的前一級荷載定為極限荷載。第八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日試驗資料的整理（1）校對原始記錄資料和繪制試驗關系曲線（如p-s、lgp-lgs、lgt-lgs等）；（2）沉降觀測值的修正。比例界限前：比例界限后：第九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日靜力荷載試驗資料應用（1）確定地基土承載力特征值（fak）①強度控制法：p-s曲線有明顯的直線段，采用直線段的拐點所對應的荷載為比例界限荷載p0，取p0為fak；當極限荷載pu小于2p0時，取1/2pu為fak。②相對沉降量控制法：當p-s曲線無明顯拐點，可用相對沉降s/b來控制（如承壓板面積為0.25~0.5m2，可取s/b=0.01~0.015所對應的荷載值。

*同一土層中試驗點不應少于三點，當試驗實測值的極差不超過其平均值的30%時，取平均值作為地基土承載力特征值。第十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）確定地基土的變形模量I0—剛性承壓板的形狀系數，圓形承壓板取0.785，方形承壓板取0.886；μ—土的泊松比（碎石土取0.27，砂土0.30，粉土0.35，粉質粘土0.38，黏土0.42）；d—承壓板直徑或邊長（m）；p—p-s曲線線性段的某級壓力（kPa）；s—與p對應的沉降（mm）。第十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2.螺旋板荷載試驗第十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日試驗要求：（1）應力法。用千斤頂分級加荷，每級荷載對于砂土、中低壓縮性的黏性土、粉土宜采用50kPa，對于高壓縮性土用25kPa；每加一級后按10、10、10、15、15min的間隔觀測沉降，以后間隔為30min。相對穩定的標準為連續兩次觀測值小于0.1mm/h。（2）應變法。對于砂土、中低壓縮性土，宜采用1~2mm/min，每下沉1mm測讀壓力一次；對于高壓縮性土，采用0.25~0.5mm/min，每下沉0.25~0.5mm測讀壓力一次，直至土層破壞為止。試驗點的垂直距離為1.0m。第十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日試驗資料整理（1）采用應力法時，根據試驗可獲得荷載-沉降關系曲線（p-s曲線）、沉降與時間關系曲線（s-t曲線）；（2）采用應變法時，可獲得荷載-沉降關系曲線（p-s曲線）。第十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日資料的應用：（1）根據試驗資料繪制p-s曲線，確定地基土的承載力特征值，其方法與靜力荷載試驗相同；（2）確定土的不排水變形模量Eu：第十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（3）確定排水變形模量E0:(4)計算不排水抗剪強度在Δp壓力增量下固結完成后的沉降量（mm）系數，對軟塑、流塑軟黏土8.0~9.5；對其他土9.0~11.5p-s曲線上極限荷載的壓力第十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（5）計算一維壓縮模量EscPa—標準壓力；取一個大氣壓pa=100kPa；p0—有效上覆壓力；a—應力指數：超固結土取1.0，砂土、粉土取0.5，正常固結飽和粘土取0。第十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（6）計算徑向固結系數CrJanbu根據一維軸對稱徑向排水的固結理論，相當于90%固結度的時間因子，取0.335；完成90%固結度的時間（min）。作圖法求得：過曲線直線段與s軸的交點，做一1.31倍初始段直線斜率的直線與原曲線相交，其交點即為完成90%固結度的時間t90。第十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日二、靜力觸探試驗利用準靜力將一個內部裝有傳感器的標準規格的探頭以勻速壓入土中，由于地層中各種土的狀態或密實度不同，探頭記錄所受到的阻力，通過貫入阻力與土的工程地質特性之間的定性關系和統計相關關系，來實現獲取土層剖面、提供淺地基承載力、選擇樁尖持力層和預估單樁承載力等巖土工程勘察目的。第十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日優點：具有勘探和測試雙重功能；快速、精確、經濟；缺點：貫入機理尚未弄清；不能直接識別土層；對碎石類土和較密實砂土層難以貫入。第二十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日第二十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日單橋探頭雙橋探頭孔壓靜力觸探探頭第二十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日試驗工作：（1）確定實驗前的初讀數。將探頭壓入地表下0.5m左右，經過一定時間后將探頭提升10~25cm，使探頭在不受壓狀態下與地溫平衡，此時儀器上的讀數即為試驗開始時的初讀數；（2）貫入速率要勻速，速率控制在1.2±0.3（m/min）；（3）一般要求每次貫入10cm讀一次微應變，也可根據土層情況增減，但不能超過20cm；深度記錄誤差不超過1%，當貫入深度超過30m或穿過軟土層貫入硬土層后，應有測斜數據；（4）每貫入一定深度（一般為2m），要將探頭提升5~10cm，測讀一次初讀數，以校核貫入過程初讀數的變化情況；（5）當貫入到預定深度或出現下列情況之一時，停止貫入：觸探主機達到最大容許貫入能力，探頭阻力達到最大容許壓力；反力裝置失效；發現探桿彎曲已達到不能容許程度。第二十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日資料的整理（1）原始記錄的修正：讀數修正、曲線脫節修正和深度修正。第二十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）貫入阻力的計算單橋探頭的比貫入阻力雙橋探頭的錐頭阻力雙橋探頭的側壁摩擦力標定系數貫入的應變量第二十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（3）摩阻比的計算（4）繪制單孔靜探曲線第二十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日劃分土層土層貫入阻力的計算第二十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日貫入阻力的換算非飽和土或地下水位以下的硬—堅硬黏性土和強透水性砂土第二十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日靜力觸探成果應用（1）劃分土類第二十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）確定地基土的承載力①黏性土第三十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日②砂土③粉土第三十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（3）確定砂土的密實度第三十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（4）確定砂土的內摩擦角（5）確定黏性土的狀態（6）估算單樁承載力第三十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日三、野外十字板剪切試驗一種原位測定飽和軟黏土抗剪強度的方法。所測得的抗剪強度值，相當于天然土層試驗深度處，在天然壓力下固結的不排水抗剪強度；在理論上它相當于室內三軸不排水剪總強度，或無側限抗壓強度的一半。第三十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日開口鋼環式第三十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日電測式十字板第三十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日第三十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日土體扭損的最大抵抗力矩十字板頭高度十字板頭直徑土的不排水抗剪強度第三十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日試驗技術要求：（1）安裝好儀器，按靜力觸探的方法，將十字板頭貫入到預定試驗深度處；（2）用回轉部分的卡盤卡住鉆桿，至少靜置2~3min，再開始剪切試驗；（3）試驗開始，用搖把慢慢勻速回轉渦輪、蝸桿，剪切速率為（1°~2°）/10s。搖把每轉一圈，測記儀器讀數一次。當讀數出現峰值或穩定值后，繼續測記1min。（4）松開卡盤，用扳手或管鉗將探桿順時針旋轉6圈，使十字板頭周圍的土充分擾動，再用卡盤卡緊探桿，按（3）繼續進行試驗，測記重塑土抵抗扭剪的最大讀數。（5）完成上述一次試驗后，再松開卡盤，用靜力觸探的方法繼續下壓至下一實驗深度，重復試驗，測記原狀土和重塑土剪損時的最大讀數。第三十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日使用條件與影響因素使用條件：主要適用于飽和軟黏性土層，但若土層含有砂層、礫石、貝殼、樹根及其他未分解有機質時不宜采用。測試深度一般在30m以內。第四十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日影響因素：（1）十字板頭規格50×100（mm）和75×150（mm）（2）剪應力分布Jackson（1969），提出對cu的修正a—與頂面及底面剪應力在土體破壞時分布有關的系數。當剪應力分布均勻時，a=2/3；當剪應力分布是拋物線時，a=3/5；當剪應力分布是三角形時，a=1/2。第四十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（3）土的各向異性對于正常固結的飽和軟黏性土，

cuv/cuh=0.5~0.67；對于稍超固結的軟黏性土，

cuv/cuh=0.9（4）十字板剪切速率剪切速率越大，抗剪強度越大。第四十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日資料整理（1）開口鋼環式十字板剪切試驗①計算原狀土的抗剪強度鋼環系數（kN/0.01mm)原狀土剪損時百分表最大讀數（0.01mm）軸桿阻力校正時百分表最大讀數（0.01mm）十字板常數（m-2）率定鋼環時的力臂（m）第四十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日②計算重塑土的抗剪強度③計算土的靈敏度重塑土剪損時百分表最大讀數（0.01mm）第四十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日④繪制抗剪強度與試驗深度的關系曲線第四十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日⑤繪制抗剪強度與回轉角的關系曲線第四十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）電測式十字板剪切試驗①計算原狀土的抗剪強度電測十字板傳感器的率定系數原狀土剪損時最大微應變值電測十字板常數（m-3）第四十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日②計算重塑土的抗剪強度③計算土的靈敏度重塑土剪損時最大微應變值第四十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日資料應用Bjerrum（1972）：第四十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（1）計算地基承載力對于內摩擦角為零（φ=0°）的飽和軟黏性土，經驗公式為第五十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）分析飽和軟黏性土填、挖方邊坡的穩定性 確定滑動面的位置，根據測得的抗剪強度來反算滑動面上土的強度參數。（3）檢驗地基加固改良的效果復合地基的承載力標準值樁土應力比，無實測資料時可取2~4，原土強度低取大值，反之取小值。面積置換率振沖法加固飽和軟黏土地基：第五十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（4）其他靈敏度——判斷土的成因、結構性、并了解擾動因素（如打樁、活荷載變化劇烈等）對軟土強度的影響；抗剪強度與深度的關系曲線——判斷土的固結性質；不排水抗剪強度——確定軟土路基的臨界高度。第五十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日四、動力觸探動力觸探（DPT）：利用一定的錘擊能量，將一定規格的探頭打入土中，根據貫入的難易程度來判定土的性質。圓錐動力觸探標準貫入試驗第五十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日錘擊能量（穿心錘重量Q與落距H的乘積）

=有效能量（克服土的貫入阻力）

+無效能量（碰撞、彈性變形、摩擦等）探頭的單位貫入阻力（kPa）探頭橫截面積每擊的貫入深度（cm）貫入深度（cm）貫入深度為h時的錘擊數錘擊效率第五十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日動力觸探基本原理第五十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（一）圓錐動力觸探第五十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日第五十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日試驗技術要求（1）輕型動力觸探（DPL）先用輕便鉆具鉆至試驗土層標高，然后對土層連續進行錘擊貫入。每次將穿心錘提升50cm，自由落下。錘擊頻率每分鐘為15~30擊，并始終保持探桿垂直，記錄每打入土層30cm的錘擊數N10。如遇密實堅硬土層，當貫入30cm所需錘擊數超過90擊或貫入15cm超過45擊時，試驗可停止。使用范圍：適用于一般黏性土、黏性素填土和粉土，其連續貫入深度小于4m。第五十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）重型動力觸探（DPH）貫入前，觸探架應安裝平穩，保持觸探孔垂直。試驗時，應使穿心錘自由下落，落距為76cm，及時記錄貫入深度一陣擊的貫入量及相應的錘擊數。適用范圍：一般使用于砂土和碎石土。最大貫入深度10m~12m。第五十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（3）超重型動力觸探（DPSH）除落距為100cm以外，與重型動力觸探試驗要點相同。適用范圍：一般用于密實的碎石或埋深較大、厚度較大的碎石土。貫入深度一般不超過20m。第六十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日資料整理（1）實測擊數的校正①輕型動力觸探：實測擊數N10可直接應用；②重型動力觸探

ⅰ）側壁摩擦影響的校正：對于砂土和松散—中密的原礫卵石，觸探深度在1~15m范圍內的，一般不考慮該影響；第六十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日ⅱ）觸探桿長度校正：當觸探桿長度大于2m時，錘擊數需按下式進行校正：第六十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日ⅲ）地下水影響的校正：對于地下水位以下的中、粗、礫砂和圓礫、卵石，錘擊數可按下式修正：第六十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日③超重型動力觸探觸探桿長度及側壁摩擦影響的校正：第六十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）動貫入阻力的計算落錘質量（kg）觸探桿（包括探頭、觸探桿、錘座和導向桿）的質量（kg）第六十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（3）繪制單孔動探擊數（或動貫入阻力）與深度的關系曲線，并進行力學分層對輕型動力觸探按每貫入30cm的擊數繪制曲線；中、重和超重型按每貫入10cm的擊數繪制曲線。第六十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日第六十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日成果應用（1）確定砂土密實度或孔隙比第六十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）確定地基土承載力①輕型動力觸探擊數確定地基土承載力第六十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日②重型動力觸探確定地基土承載力第七十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日③超重型動力觸探確定地基承載力第七十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（3）確定樁尖持力層和單樁承載力（4）其他：評價場地均勻性，探查土洞、滑動面、軟硬土層界面，檢驗地基加固與改良效果等。第七十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（二）標準貫入試驗第七十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日試驗技術要求：（1）與鉆探配合，先用鉆具鉆至試驗土層標高以上約15cm處，以避免下層土擾動。清除孔底虛土，為防止孔中流砂或塌孔，常用泥漿護壁或下套管；（2）貫入前，檢查探桿與貫入器接頭，不得松脫。然后將標準貫入器放入鉆孔內，保持導向桿、探桿和貫入器的垂直度，以保證穿心錘中心施力，貫入器垂直打入；（3）貫入時，穿心錘落距76cm。錘擊速率為15~30擊/min。貫入器打入土中15cm后，開始記錄每打入10cm的錘擊數，累計打入30cm的錘擊數為標準貫入擊數N。若土層較為密實，當錘擊數已達50擊，而貫入度未達30cm時，應記錄實際貫入度并終止試驗。（4）如需進行下一深度的試驗，則繼續鉆進重復上述步驟。一般可每隔1m進行一次試驗。第七十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日標準貫入錘擊數的計算：所選取貫入量的錘擊數，單位為擊；對應錘擊數n的貫入量；第七十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日資料整理當探桿長度大于3m時，進行桿長校正：第七十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日成果應用

*標準貫入試驗主要適用于砂土、粉土及一般黏性土，不能用于碎石土。（1）確定砂土的密度第七十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）確定黏性土、砂土的抗剪強度和變形參數第七十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（3）估算波速值第七十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（4）確定黏性土、粉土和砂土承載力錘擊數標準值錘擊數平均值統計修正系數變異系數試驗次數第八十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（5）選擇樁尖持力層根據國內外實踐，對于打入式預制樁，常選擇N=30~50作為持力層；（6）判別砂土、粉土的液化臨界值標貫點深度地下水位深度粘粒的百分比含量當N63.5大于Ncr時，判為非液化；反之，液化。第八十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日五、扁鏟側脹試驗扁鏟側脹試驗（DMT），也稱扁脹試驗，是用靜力或錘擊動力把扁鏟形探頭貫入土中，達預定試驗深度后，利用氣壓使扁鏟側面的原型鋼膜向外擴展進行試驗。適用于一般黏性土、粉土、中密以下砂土和黃土等，不適用于含碎石的土、風化巖等。第八十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日DMT-W1型扁脹探頭及量測儀表第八十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日第八十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日膜中心的外移膜的半徑均布荷載扁鏟側脹試驗原理第八十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日扁脹參數（1）扁脹模量ED膜中心外移s時所需的應力（kPa）作用在扁脹儀上的原位應力（kPa）第八十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日第八十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）扁脹水平應力指數KD（水平有效應力與豎直有效應力之比）孔隙水壓力豎向有效應力第八十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（3）扁脹指數ID（4）扁脹孔壓指數uD初始孔壓加上由于膜擴張所產生的超孔壓之和第八十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日測定鋼膜三個位置的壓力A、B、C

壓力A：當膜片中心剛開始向外擴張，向垂直扁鏟周圍的土體水平位移0.05±0.02mm時，作用在膜片內側的氣壓； 壓力B：膜片中心外移達1.10±0.03mm時作用在膜片內側的氣壓； 壓力C：膜片中心外移1.10mm以后，緩慢降壓，使膜片內縮到剛啟動前的原來位置時作用在膜片內的氣壓。第九十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日**在大氣壓下標定膜片中心外移0.05mm和1.10mm所需的壓力ΔA和ΔB（多次測定取平均）壓力表在大氣壓力下的零讀數第九十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日試驗要求（1）當靜壓扁鏟探頭入土的推力超過50kN，每30cm的錘擊數超過15擊時，為避免扁鏟探頭損壞，建議先鉆孔，在孔底下壓探頭至少15cm；（2）試驗點在垂直方向的間距可為0.15~0.30m，一般可取0.20m；（3）試驗全部結束，應重新檢驗ΔA和ΔB；（4）若要估算原位的水平固結系數，可進行扁膜消散試驗，從卸除推力開始，記錄壓力C隨時間的變化，記錄時間可按1、2、4、8、15、30…min安排。直至C壓力的消散超過50%為止。第九十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日資料整理（1）繪制P0、P1、P2隨深度變化曲線（2）繪制ED、KD、ID和uD隨深度變化曲線第九十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日資料應用（1）劃分土類第九十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日（2）靜止側壓力系數K0（3）土的變形系數（4）估算地基承載力m—系數，高塑性黏土m=0.44，低塑性黏土m=0.64與水平應力指數KD有關的函數，一般大于0.85第九十五頁，共一百零二頁，2022年，