地基靜載試驗(yàn)

1、巖土工程原位測(cè)試技術(shù),第1章　地基靜載荷試驗(yàn),第１章　內(nèi)　 容,概述（地基基礎(chǔ)的一般知識(shí)）1.1 試驗(yàn)設(shè)備和方法1.2 基本測(cè)試原理1.3 試驗(yàn)成果的整理分析1.4 螺旋板載荷試驗(yàn)要點(diǎn)1.5 復(fù)合地基載荷試驗(yàn)要點(diǎn)1.6 巖石地基載荷試驗(yàn)要點(diǎn)1.7 小 結(jié),概述（地基基礎(chǔ)的一般知識(shí)）,1. 建筑物、地基、基礎(chǔ)的關(guān)系 2. 地基基礎(chǔ)的類型 3. 對(duì)地基和基礎(chǔ)的一般要求 4. 地基和基礎(chǔ)的常用檢測(cè)方法,1. 建筑物、地

2、基、基礎(chǔ)的關(guān)系,一個(gè)完整的建筑體系包括了上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基三個(gè)組成部分，三者構(gòu)成一個(gè)相互依存的整體，具有各自的功能。 上部結(jié)構(gòu)是完成設(shè)計(jì)預(yù)定功能的主體結(jié)構(gòu)。 基礎(chǔ)通常指建筑物最下端與地基直接接觸并經(jīng)過(guò)了特殊處理的結(jié)構(gòu)部件?！　〉鼗侵附ㄖ锵路降某惺芙ㄖ锏暮奢d并維持建筑物穩(wěn)定的巖土體?！　≌?qǐng)看圖例。,圖 1 房屋建筑體系的組成,圖 2 橋梁建筑體系的組成,2. 地基基礎(chǔ)的類型,（1）地基的

3、類型,（2）基礎(chǔ)的類型,3. 對(duì)地基和基礎(chǔ)的一般要求,保證建筑物的安全和正常使用，充分發(fā)揮地基的承載能力。安全保證是第一位的。此外尚應(yīng)注意經(jīng)濟(jì)與安全的協(xié)調(diào)。,4. 地基和基礎(chǔ)的常用檢測(cè)方法,地基檢測(cè)方法：靜載試驗(yàn)，靜力觸探，動(dòng)力觸探，標(biāo)準(zhǔn)貫入。承載力與變形指標(biāo)檢測(cè)常用靜載試驗(yàn)，均勻性與密實(shí)程度檢測(cè)常用靜力觸探、動(dòng)力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入。樁基礎(chǔ)檢測(cè)方法：靜載試驗(yàn)，低應(yīng)變，高應(yīng)變，超聲波，鉆芯。承載力檢測(cè)常用靜載試驗(yàn)（單樁，深井）和高應(yīng)變

4、，強(qiáng)度與完整性檢測(cè)常用低應(yīng)變、超聲波和鉆芯法。,1.1 試驗(yàn)設(shè)備和方法,一、試驗(yàn)設(shè)備　　目前國(guó)內(nèi)采用的試驗(yàn)裝置，大體可歸納為由承壓板、加荷系統(tǒng)、反力系統(tǒng)、觀測(cè)系統(tǒng)四部分組成?！　≡O(shè)備的具體布置方式有如下兩種：,圖2-1 堆載平臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)備布置,圖2-2 錨樁反力梁系統(tǒng)的設(shè)備布置,,鋼絞線,錨樁,基準(zhǔn)梁,千斤頂,承壓板,支墩,鋼板,工字鋼,錨具,反力梁,（一）承壓板類型和尺寸 　　承壓板可用混凝土、鋼筋混凝土、鋼板、鑄鐵板

5、等制成，多以鋼板為主。要求壓板具有足夠的剛度，不破損、不撓曲，壓板底部光滑平整，尺寸和傳力重心準(zhǔn)確，搬運(yùn)和安置方便。承壓板形狀可加工成正方形或圓形，其中圓形壓板受力條件較好而且邊界條件簡(jiǎn)單，使用最多。,（二）承壓板面積 　　巖土工程勘察規(guī)范規(guī)定一般宜采用0.25~0.50m2，對(duì)均質(zhì)密實(shí)的土，可采用0.1m2，對(duì)軟土和人工填土，不應(yīng)小于0.5m2?！　〗ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ5007-2002規(guī)定承壓板面積不應(yīng)小于0.25m2，對(duì)

6、于軟土不應(yīng)小于0.5m2?！　〔捎脝螛稄?fù)合地基試驗(yàn)方式時(shí)，壓板面積為一根樁承擔(dān)的處理面積。　　采用多樁復(fù)合地基試驗(yàn)方式時(shí)，壓板面積為相應(yīng)多根樁承擔(dān)的處理面積。,二、試驗(yàn)方法　　平板載荷試驗(yàn)適用于淺層地基、深層地基或大直徑人工挖孔樁的樁端土層測(cè)試。 　　試驗(yàn)的加載方式一般采用分級(jí)維持荷載沉降相對(duì)穩(wěn)定法（慢速法）和沉降非穩(wěn)定法（快速法），以慢速法為主。　　典型的慢速法加載過(guò)程（建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ5007-2002）：　　

7、荷載分級(jí)：不應(yīng)少于8級(jí)，最大加載量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的兩倍；　　數(shù)據(jù)測(cè)讀：每級(jí)加載后，按間隔10、10、10、15、15min，以后為每隔半小時(shí)測(cè)讀一次沉降量。,穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)在連續(xù)兩小時(shí)內(nèi)，每小時(shí)的沉降量小于0.1mm時(shí)，認(rèn)為沉降已趨穩(wěn)定，可加下一級(jí)荷載?！?加載終止標(biāo)準(zhǔn)：　　1. 承壓板周圍的土明顯地側(cè)向擠出；　　2. 沉降s急驟增大，荷載~沉降（p~s）曲線出現(xiàn)陡降段；　　3. 在某一級(jí)荷載的作用下，24小時(shí)內(nèi)沉降速率

8、不能達(dá)到穩(wěn)定；　　4. 沉降量與承壓板寬度或直徑之比大于或等于0.06?！　⌒遁d：該規(guī)范沒(méi)有對(duì)卸載過(guò)程做出規(guī)定，但完整的試驗(yàn)應(yīng)包含卸載過(guò)程?！　∽⒁飧饕?guī)范的規(guī)定有一些差別。,1.2 復(fù)合地基載荷試驗(yàn)要點(diǎn),復(fù)合地基測(cè)試的特殊性，主要在于復(fù)合地基中存在加固體。關(guān)鍵在于壓板尺寸的選擇和壓板的安裝。,選擇壓板尺寸時(shí)應(yīng)根據(jù)地基處理時(shí)的施工圖計(jì)算。采用單樁復(fù)合地基試驗(yàn)方式時(shí)，壓板在安裝時(shí)要特別注意壓板下面應(yīng)該只有一根樁，且應(yīng)該使壓板的中心與

9、樁的中心對(duì)正。采用多樁復(fù)合地基試驗(yàn)方式時(shí)，應(yīng)該使壓板的中心與樁群的中心對(duì)正。,一、單樁或多樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)要點(diǎn),,圖2-3 a) 矩形布樁方式,,圖2-3 b) 等邊三角形布樁方式,,圖2-3 c) 梅花形布樁方式,一根樁承擔(dān)的處理面積可按如下方法計(jì)算：　　對(duì)于矩形布樁，一根樁承擔(dān)的處理面積等于兩個(gè)方向的樁距的乘積；　　對(duì)于等邊三角形布樁，一根樁承擔(dān)的處理面積等于0.866乘以樁距的平方；　　對(duì)于梅花形布樁，一根樁承

10、擔(dān)的處理面積等于樁的行距與排距的乘積。,單樁或多樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)與常規(guī)靜載試驗(yàn)的差異在于：　　1．壓板的面積有比較嚴(yán)格的規(guī)定。　　2．壓板的定位要求不同。平面上與樁的中心或重心重合，標(biāo)高與樁頂一致?！　?．依據(jù)的規(guī)范不同，故試驗(yàn)過(guò)程與控制標(biāo)準(zhǔn)有一些差異。　　4．曲線特征多為緩變形，且平滑度較差。,一般試驗(yàn)過(guò)程與常規(guī)壓板試驗(yàn)相同，只是在選擇承壓板時(shí)，進(jìn)行樁體測(cè)試的壓板應(yīng)與樁的截面適應(yīng)，進(jìn)行土體測(cè)試的壓板可按常規(guī)地基測(cè)試的壓板選擇

11、，但應(yīng)注意其覆蓋面內(nèi)不應(yīng)有樁體存在，且其周邊應(yīng)留有適當(dāng)余地。,二、樁土分離式試驗(yàn)要點(diǎn),測(cè)試完成后，分別對(duì)樁體和土體進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出樁的承載力特征值和土的承載力特征值，然后按下式計(jì)算復(fù)合地基承載力特征值：fsp，k=mfp，k+(1-m)fs，km=Ap/Asp,1.3 試驗(yàn)成果的整理分析,一、試驗(yàn)成果的整理（一）原始讀數(shù)的計(jì)算復(fù)核 （二）異常數(shù)據(jù)處理 　　大量實(shí)測(cè)結(jié)果表明，當(dāng)?shù)鼗恋木鶆蛐陨锌汕覝y(cè)試過(guò)程正常時(shí)，測(cè)試得出的

12、主要曲線（p-s曲線）是比較光滑的。所謂異常數(shù)據(jù)是指背離這一規(guī)律性的數(shù)據(jù)。　　最好的辦法是防止發(fā)生數(shù)據(jù)異常。,（三）曲線繪制　　一般地，地基靜載試驗(yàn)主要應(yīng)繪制p-s曲線，但根據(jù)需要，還可繪制各級(jí)荷載作用下的沉降和時(shí)間之間的關(guān)系曲線以及地面變形曲線?！　⊥暾膒-s曲線包含了3個(gè)階段，例如：,圖2-4 地基靜載試驗(yàn)的典型p-s曲線,若繪出的p~s曲線的直線段不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，可按直線段的趨勢(shì)確定曲線的起始點(diǎn)，以便對(duì)p~s曲線進(jìn)行修

13、正。　　必要時(shí)可繪制其他輔助判斷曲線，比如s~lgt曲線、s~lgp曲線等。二、地基承載力的判斷　　確定地基的承載力時(shí)既要控制強(qiáng)度，又要能確保建筑物不致產(chǎn)生過(guò)大沉降?！　　督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ50007-2002）對(duì)于確定承載力特征值的規(guī)定如下：　　1. 當(dāng)p~s曲線上有比例界限時(shí)，取該比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載值；　　2. 當(dāng)極限荷載小于對(duì)應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時(shí)，取極限荷載的一半；,3. 當(dāng)不能按上述兩款要求確定時(shí)

14、，當(dāng)壓板面積為0.25~0.5m2，可取s/b=0.01~0.015所對(duì)應(yīng)的荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半?！　⊥煌翆訁⒓咏y(tǒng)計(jì)的試驗(yàn)點(diǎn)不應(yīng)少于3點(diǎn)，當(dāng)試驗(yàn)實(shí)測(cè)值的極差不超過(guò)其平均值的30%時(shí)，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak?！　螛痘蚨鄻稄?fù)合地基承載力的計(jì)算方法大致相同。三、變形模量計(jì)算　　在p-s曲線的直線段OA上可以任選一點(diǎn)p和對(duì)應(yīng)的s，代入下列公式即可算出壓板下壓縮土層(大致3B或3D厚)內(nèi)的平均E0

15、值，并可用于計(jì)算地基沉降。,圓形剛性壓板（D為直徑）： 　　方形剛性壓板（B為邊長(zhǎng)）：　　要注意的是，如果壓板下方不遠(yuǎn)處還含有軟弱下臥層，把表層荷載試驗(yàn)所得的E0用于全壓縮層的總沉降計(jì)算，其結(jié)果必然較地基的實(shí)際沉降為低，這是偏危險(xiǎn)的。,,,四、實(shí)例分析 　　載荷試驗(yàn)中采用直徑1.128m的圓形壓板，得出的p-s曲線如圖2-4，已知壓板下的地基土較為均勻，其橫向變形系數(shù)?可取為0.25。試根據(jù)該圖確定該地基土的極限荷載pl、

16、承載力特征值fak、和變形模量E0。,解：按該圖得到A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載為350kPa，相應(yīng)的壓板沉降量為12.4mm，C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載為500kPa。故得到地基土的比例界限為350kPa，極限荷載pl為500kPa。按規(guī)范的規(guī)定，因?yàn)楸壤缦薏皇呛芮逦?，而極限荷載容易確定且極限荷載小于對(duì)應(yīng)比例界限值的2倍，故取極限荷載的一半作為該試驗(yàn)點(diǎn)的承載力特征值，即為250kPa。,算得變形模量：,,從上述計(jì)算過(guò)程可以看出，在數(shù)據(jù)處理和分析過(guò)程中不是太精

17、確，規(guī)范的規(guī)定對(duì)很多情況也不是太明確，一般應(yīng)借助于經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)，且應(yīng)偏于安全。,復(fù)習(xí)思考題,基礎(chǔ)的作用是什么？為什么建筑物要設(shè)置基礎(chǔ)？什么是地基？什么是天然地基？什么是人工地基？什么是復(fù)合地基？列舉出常見(jiàn)的4種復(fù)合地基的名稱。在什么情況下應(yīng)該使用人工地基？地基靜載荷試驗(yàn)可以解決工程中的那些問(wèn)題？為什么說(shuō)地基靜載荷試驗(yàn)是最直觀可靠的地基測(cè)試方法？它的主要缺陷是什么？在天然地基和復(fù)合地基上做靜載荷試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)如何選取壓板尺寸？

18、采用慢速加載法時(shí)，荷載應(yīng)如何進(jìn)行分級(jí)？為什么要滿足穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)？,采用單樁復(fù)合地基試驗(yàn)對(duì)某工程的振沖碎石樁復(fù)合地基進(jìn)行檢測(cè)，已知樁的排列為等邊三角形，樁距為1.2m，設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力特征值不低于200kPa，如采用圓形承壓板，請(qǐng)確定承壓板的直徑和千斤頂?shù)募?jí)別，又如果采用壓重平臺(tái)作為反力，請(qǐng)確定堆載物的重量。采用單樁復(fù)合地基試驗(yàn)對(duì)某工程的砂石樁復(fù)合地基進(jìn)行檢測(cè)，已知樁的排列為梅花形，樁距為1.2m，排距為0.9m，設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載