地基静力载荷试验是研究在允许侧向膨胀条件下地基土压缩性能的现场试验。一般分浅坑及钻孔两种形式。
试验方法是在浅坑或钻孔内放一载荷板,在其上依次分级施加压力,并测得各级压力的最终沉降值,直至土体破坏。通过试验,根据压力与其相应的沉降量绘制载荷曲线,并按一定公式计算土的变形模量;绘制各级压应力下沉降量与时间的关系曲线,以评价土的变形随时间的延续性,在载荷板接近实际基础时,可估计地基的承载力。能较准确地测得地基土的压缩性能,但由于试验的规模大、时间长及原状取土技术的进步以及其他一些现场试验方法的出现,所以一般只在兴建重要建筑或大型工程建筑的工程地质勘测时进行,或用于对其他试验方法所得结果的校核。2100433B
通过螺旋板载荷试验,对地基承载力特征值及变形参数的研究。对试验数据分析,确定地基承载力特征值和变形模量。并对同一层土进行不同深度及不同尺寸的试验,以考虑埋深和尺寸对地基承载力的影响。为设计人员提供必须的地基承载力特征值等设计参数,为合理的进行地基基础设计、优化地基处理方法及基础工程方案提供依据,为编制地方标准提供基础性研究。
第二节 载荷试验 一、概述 载荷试验是一种地基土的原位测试方法,可 用于测定承压板下应 力主要影响范围内岩土的承载力和变形特性。载荷试验可分为浅层平 板载荷试验、深 层平板载荷试验和螺旋板载荷试验三种 。浅层平板载 荷试验适用于浅层地基土;深 层平板载荷试验适用于埋深大于 3m 和 地下水位以上的地基土;螺旋板载荷试验适用于深层地基土或地下水 位以下的地基土。 《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001) 第 10.2.2 条规定,载荷试 验应布置在有代表性的地点,每个场地不宜小于 3 个点,当场地内岩 土体不均匀时,应 适当增加试验点。浅层平板载荷试验应布置在基础 底面标高处。载 荷试验是岩土工程勘察的一个重要勘察 手段。本 章就 载荷试验的方法、要求、资料整理及成果应用作一介绍。 二、平板载荷试验 平板载荷试验 (PLT) 是在一定面积的刚性承压板上加荷,通过承 压板向地基土逐级
确定地基土的临塑荷载,极限荷载,为评定地基土的承载力提供依据;估算地基土的变形模量,不排水抗剪强度和基床反力系数。
对平板载荷试验测试值大小的影响因素很多。包括填料的性质、级配、压实系数、含水率、碾压工艺、最大干密度、最佳含水量、试验操作方法及测试面平整度等。为了规范试验过程,提出了平板载荷试验的适用条件和要求。
K30平板载荷试验适用于粒径不大于载荷板直径1/4的各类土和土石混合填料。
由于K30的荷载板直径只有300mm.因此对所填路基土的颗粒粒径和级配有一定的限值,否则颗粒粒径过大,级配不均匀,K30的测试结果就会带来较大的误差,难以真实反映路基的压实情况。根据秦沈客运专线的经验,K30适用于均匀地基土(如粗、细粒土)地基系数K30的检测,对于拌和较均匀的级配碎石也是符合测试要求的,而对于颗粒不均匀的碎石土,其K30检测就难以得出准确可靠的测试结果。
K30平板载荷试验的测试有效深度范围为400~500mm。
由于K30平板载荷试验成果所反映的是压板下大约1.5倍压板直径深度范围内地基土的性状,因此要想真实全面地反映更深土层的情况,尚需结合其他的检测手段进行综合评定。
对于水分挥发快的均粒砂,表面结硬壳、软化、或因其他原因表层扰动的土,平板载荷试验应置于扰动带以下进行。
影响K30测试结果的因素很多,但含水量变化是造成K30测试结果偶然误差的主要因素,也就是说K30测试结果具有时效性。一般来说,控制在最佳含水量附近施工,路基压实系数较高,路基质量好,基床表面刚度较大,K30测试结果较高。但是由于受季节及天气气温变化的影响,其水分的蒸发程度不同,含水量差别较大,因而含水量为一变量。实践证明,碾压完毕后,路基含水量大时,K30试结果就小;含水量小时,K30测试结果就高。由于击实土处于不饱和状态,含水量对其力学性质的影响很大。这就造成K30测试结果因含水量变化而离散性大、重复性差。为此,现场测试应消除土体含水量变化的影响。
对于粗、细粒均质土,宜在压实后2~4h内进行。
在进行K30测试时,发现不同时间的K30测试结果差别较大,尤其对级配碎石来讲更为明显。这是由于不同的检测时间,其路基的含水量及板结强度不同。若在碾压完毕后2~3d再进行K30测试,这样虽然K30测试结果提高了,满足了K30的设计要求。但这样做会造成K30测试结果无可比性、不可信。因此,为了检测路基填筑质量而进行的K30试验,只有在碾压完毕时一定时限内进行测试才有意义。
测试面必须是平整无坑洞的地面。对于粗粒土或混合料造成的表面凸凹不平,应铺设一层约2~3mm的干燥中砂或石膏腻子。此外,测试面必须远离震源,以保持测试精度。
细粒土(粉砂、黏土)只有在压实的条件下方可进行检测。在不确定的情况下,要对地面不同深度进行检测,地面以下最深至d(d=承载板直径)。
雨天或风力大于6级的天气,不得进行试验。
(1)加荷系统 a.承压板,面积一般为5000cm2 b.加荷设备(油压千斤顶)
(2)反力系统 a.堆载:堆载平台 b.地锚与锚桩 c.联合反力方式
(3)观测系统 a.百分表 b.基准梁
试验方法:将试坑挖到基础的持力层位置,用1~2cm中粗砂找平,放上承压板; 施加荷载试验时,总加荷量约为设计荷载的2倍;荷载按预估极限荷载的1/8~1/10分级施加,每级荷载稳定的标准为连续2小时内,每小时的沉降增量不大于0.1mm。试验应做到破坏,破坏的标志是:承压板周围土有明显的侧向挤出,或同一级荷载下,24小时内沉降不稳,呈加速发展的趋势。达到破坏时应停止加荷。
发生整体剪切破坏的地基,分为三个阶段: 线性变形阶段、弹塑性变形阶段、破坏阶段。