岩土工程原位测试之地基静载试验.pptx

会计学1岩土工程原位测试之地基静载试验岩土工程原位测试之地基静载试验第章内第章内第章内第章内 容容容容n n概述（地基基础的一般知识）n n1.1 试验设备和方法n n1.2 基本测试原理n n1.3 试验成果的整理分析n n1.4 螺旋板载荷试验要点n n1.5 复合地基载荷试验要点n n1.6 岩石地基载荷试验要点n n1.7 小 结第1页/共34页概述（地基基础的一般知识）概述（地基基础的一般知识）概述（地基基础的一般知识）概述（地基基础的一般知识）n n1.建筑物、地基、基础的关系 n n2.地基基础的类型 n n3.对地基和基础的一般要求 n n4.地基和基础的常用检测方法 第2页/共34页1.1.建筑物、地基、基础的关系建筑物、地基、基础的关系建筑物、地基、基础的关系建筑物、地基、基础的关系 一个完整的建筑体系包括了上部结构、基础与地基一个完整的建筑体系包括了上部结构、基础与地基三个组三个组成部分，成部分，三者构成一个相互依存的整体，具有各自的功能。三者构成一个相互依存的整体，具有各自的功能。上部结构是完成设计预定功能的主体结构。上部结构是完成设计预定功能的主体结构。基基础础通通常常指指建建筑筑物物最最下下端端与与地地基基直直接接接接触触并并经经过过了了特特殊殊处处理的结构部件。理的结构部件。地地基基是是指指建建筑筑物物下下方方的的承承受受建建筑筑物物的的荷荷载载并并维维持持建建筑筑物物稳稳定的岩土体。定的岩土体。请看图例。请看图例。第3页/共34页图图图图 1 1 房屋建筑体系的组成房屋建筑体系的组成房屋建筑体系的组成房屋建筑体系的组成楼层（上部结构）楼层（上部结构）楼层（上部结构）楼层（上部结构）基础（下部结构）基础（下部结构）基础（下部结构）基础（下部结构）地基地基第4页/共34页桥跨（上部结构）桥跨（上部结构）桥跨（上部结构）桥跨（上部结构）桥墩（下部结构）桥墩（下部结构）桥墩（下部结构）桥墩（下部结构）地基地基地基地基基础（下部结构）基础（下部结构）基础（下部结构）基础（下部结构）图图图图 2 2 桥梁建筑体系的组成桥梁建筑体系的组成桥梁建筑体系的组成桥梁建筑体系的组成第5页/共34页2.2.地基基础的类型地基基础的类型地基基础的类型地基基础的类型 （1 1）地基的类型）地基的类型第6页/共34页（2 2）基础的类型）基础的类型）基础的类型）基础的类型第7页/共34页3.3.对地基和基础的一般要求对地基和基础的一般要求对地基和基础的一般要求对地基和基础的一般要求 n n保证建筑物的安全和正常使用，充分发挥地基的承载能力。n n安全保证是第一位的。此外尚应注意经济与安全的协调。第8页/共34页4.4.地基和基础的常用检测方法地基和基础的常用检测方法地基和基础的常用检测方法地基和基础的常用检测方法 n n地基检测方法：静载试验，静力触探，动力触探，标准贯入。承载力与变形指标检测常用静载试验，均匀性与密实程度检测常用静力触探、动力触探和标准贯入。n n桩基础检测方法：静载试验，低应变，高应变，超声波，钻芯。承载力检测常用静载试验（单桩，深井）和高应变，强度与完整性检测常用低应变、超声波和钻芯法。第9页/共34页1.1 1.1 试验设备和方法试验设备和方法试验设备和方法试验设备和方法 一、试验设备一、试验设备目前国内采用的试验装置，大体可归纳为由承压板、加目前国内采用的试验装置，大体可归纳为由承压板、加荷系统、反力系统、观测系统四部分组成。荷系统、反力系统、观测系统四部分组成。设备的具体布置方式有如下两种：设备的具体布置方式有如下两种：第10页/共34页百分表堆 载荷载板主梁平台千斤顶图图2-1 堆载平台系统的设备布置堆载平台系统的设备布置第11页/共34页图图2-2 锚桩反力梁系统的设备布置锚桩反力梁系统的设备布置钢绞线锚桩基准梁千斤顶承压板支墩钢板工字钢锚具反力梁深圳地铁通道施工组织设计 第12页/共34页（一）承压板类型和尺寸（一）承压板类型和尺寸 承承压压板板可可用用混混凝凝土土、钢钢筋筋混混凝凝土土、钢钢板板、铸铸铁铁板板等等制制成成，多多以以钢钢板板为为主主。要要求求压压板板具具有有足足够够的的刚刚度度，不不破破损损、不不挠挠曲曲，压压板板底底部部光光滑滑平平整整，尺尺寸寸和和传传力力重重心心准准确确，搬搬运运和和安安置置方方便便。承承压压板板形形状状可可加加工工成成正正方方形形或或圆圆形形，其其中中圆圆形形压压板板受受力力条条件件较好而且边界条件简单，使用最多。较好而且边界条件简单，使用最多。第13页/共34页（二）承压板面积（二）承压板面积 岩岩土土工工程程勘勘察察规规范范规规定定一一般般宜宜采采用用0.250.50m2，对对均均质质密密实实的的土土，可可采采用用0.1m2，对对软软土土和和人人工工填填土土，不不应应小小于于0.5m2。建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范GBJ5007-2002规规定定承承压压板板面面积积不应小于不应小于0.25m2，对于软土不应小于，对于软土不应小于0.5m2。采采用用单单桩桩复复合合地地基基试试验验方方式式时时，压压板板面面积积为为一一根根桩桩承承担担的处理面积。的处理面积。采采用用多多桩桩复复合合地地基基试试验验方方式式时时，压压板板面面积积为为相相应应多多根根桩桩承担的处理面积。承担的处理面积。第14页/共34页二、试验方法二、试验方法平板载荷试验适用于浅层地基、深层地基或大直径人工平板载荷试验适用于浅层地基、深层地基或大直径人工挖孔桩的桩端土层测试。挖孔桩的桩端土层测试。试试验验的的加加载载方方式式一一般般采采用用分分级级维维持持荷荷载载沉沉降降相相对对稳稳定定法法（慢速法）和沉降非稳定法（快速法），以慢速法为主。（慢速法）和沉降非稳定法（快速法），以慢速法为主。典典型型的的慢慢速速法法加加载载过过程程（建建筑筑地地基基基基础础设设计计规规范范GBJ5007-2002）：）：荷荷载载分分级级：不不应应少少于于8级级，最最大大加加载载量量不不应应小小于于设设计计要要求的两倍；求的两倍；数数据据测测读读：每每级级加加载载后后，按按间间隔隔10、10、10、15、15min，以后为每隔半小时测读一次沉降量。，以后为每隔半小时测读一次沉降量。第15页/共34页稳稳定定标标准准：当当在在连连续续两两小小时时内内，每每小小时时的的沉沉降降量量小小于于0.1mm时，认为沉降已趋稳定，可加下一级荷载。时，认为沉降已趋稳定，可加下一级荷载。加载终止标准：加载终止标准：1.承压板周围的土明显地侧向挤出；承压板周围的土明显地侧向挤出；2.沉降沉降s急骤增大，荷载急骤增大，荷载沉降（沉降（ps）曲线出现陡降段；）曲线出现陡降段；3.在在某某一一级级荷荷载载的的作作用用下下，24小小时时内内沉沉降降速速率率不不能能达达到到稳定；稳定；4.沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06。卸卸载载：该该规规范范没没有有对对卸卸载载过过程程做做出出规规定定，但但完完整整的的试试验验应包含卸载过程。应包含卸载过程。注意各规范的规定有一些差别。注意各规范的规定有一些差别。第16页/共34页1.2 1.2 复合地基载荷试验要点复合地基载荷试验要点复合地基载荷试验要点复合地基载荷试验要点 复合地基测试的特殊性，主要在于复合地基中存在加固复合地基测试的特殊性，主要在于复合地基中存在加固体。关键在于体。关键在于压板尺寸的选择和压板的安装。压板尺寸的选择和压板的安装。选择压板尺寸时应根据地基处理时的施工图计算。采用选择压板尺寸时应根据地基处理时的施工图计算。采用单桩复合地基试验方式时，压板在安装时要特别注意压板下单桩复合地基试验方式时，压板在安装时要特别注意压板下面应该只有一根桩，且应该使压板的中心与桩的中心对正。面应该只有一根桩，且应该使压板的中心与桩的中心对正。采用多桩复合地基试验方式时，应该使压板的中心与桩群的采用多桩复合地基试验方式时，应该使压板的中心与桩群的中心对正。中心对正。一、一、单桩或多桩复合地基载荷试验要点单桩或多桩复合地基载荷试验要点 第17页/共34页图图2-3 a)矩形布桩方式矩形布桩方式第18页/共34页图图2-3 b)等边三角形布桩方式等边三角形布桩方式第19页/共34页图图2-3 c)梅花形布桩方式梅花形布桩方式第20页/共34页一根桩承担的处理面积可按如下方法计算：一根桩承担的处理面积可按如下方法计算：对对于于矩矩形形布布桩桩，一一根根桩桩承承担担的的处处理理面面积积等等于于两两个个方方向向的的桩距的乘积；桩距的乘积；对对于于等等边边三三角角形形布布桩桩，一一根根桩桩承承担担的的处处理理面面积积等等于于0.866乘以桩距的平方；乘以桩距的平方；对对于于梅梅花花形形布布桩桩，一一根根桩桩承承担担的的处处理理面面积积等等于于桩桩的的行行距距与排距的乘积。与排距的乘积。第21页/共34页单单桩桩或或多多桩桩复复合合地地基基静静载载试试验验与与常常规规静静载载试试验验的的差差异异在在于：于：1压板的面积有比较严格的规定。压板的面积有比较严格的规定。2压压板板的的定定位位要要求求不不同同。平平面面上上与与桩桩的的中中心心或或重重心心重重合合，标高与桩顶一致。标高与桩顶一致。3依据的规范不同，故试验过程与控制标准有一些差异。依据的规范不同，故试验过程与控制标准有一些差异。4曲线特征多为缓变形，且平滑度较差。曲线特征多为缓变形，且平滑度较差。第22页/共34页一一般般试试验验过过程程与与常常规规压压板板试试验验相相同同，只只是是在在选选择择承承压压板板时时，进进行行桩桩体体测测试试的的压压板板应应与与桩桩的的截截面面适适应应，进进行行土土体体测测试试的的压压板板可可按按常常规规地地基基测测试试的的压压板板选选择择，但但应应注注意意其其覆覆盖盖面面内内不应有桩体存在，且其周边应留有适当余地。不应有桩体存在，且其周边应留有适当余地。二、二、桩土分离式试验要点桩土分离式试验要点 测测试试完完成成后后，分分别别对对桩桩体体和和土土体体进进行行统统计计分分析析，得得出出桩桩的的承承载载力力特特征征值值和和土土的的承承载载力力特特征征值值，然然后后按按下下式式计计算算复复合合地基承载力特征值：地基承载力特征值：fsp，k=mfp，k+(1-m)fs，km=Ap/Asp第23页/共34页1.3 1.3 试验成果的整理分析试验成果的整理分析试验成果的整理分析试验成果的整理分析 一、试验成果的整理（一）原始读数的计算复核（二）异常数据处理 大量实测结果表明，当地基土的均匀性尚可且测试过程正常时，测试得出的主要曲线（p-s曲线）是比较光滑的。所谓异常数据是指背离这一规律性的数据。最好的办法是防止发生数据异常。第24页/共34页（三）曲线绘制n n一般地，地基静载试验主要应绘制p-s曲线，但根据需要，还可绘制各级荷载作用下的沉降和时间之间的关系曲线以及地面变形曲线。n n完整的p-s曲线包含了3个阶段，例如：第25页/共34页图图2-4 地基静载试验的典型地基静载试验的典型p-s曲线曲线 第26页/共34页 若绘出的ps曲线的直线段不通过坐标原点，可按直线段的趋势确定曲线的起始点，以便对ps曲线进行修正。必要时可绘制其他辅助判断曲线，比如slgt曲线、slgp曲线等。二、地基承载力的判断确定地基的承载力时既要控制强度，又要能确保建筑物不致产生过大沉降。建筑地基基础设计规范（GBJ50007-2002）对于确定承载力特征值的规定如下：1.当ps曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值；2.当极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载的一半；第27页/共34页3.当不能按上述两款要求确定时，当压板面积为0.250.5m2，可取s/b=0.010.015所对应的荷载，但其值不应大于最大加载量的一半。同一土层参加统计的试验点不应少于3点，当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。单桩或多桩复合地基承载力的计算方法大致相同。三、变形模量计算在p-s曲线的直线段OA上可以任选一点p和对应的s，代入下列公式即可算出压板下压缩土层(大致3B或3D厚)内的平均E0值，并可用于计算地基沉降。第28页/共34页圆形刚性压板（D为直径）：方形刚性压板（B为边长）：要注意的是，如果压板下方不远处还含有软弱下卧层，把表层荷载试验所得的E0用于全压缩层的总沉降计算，其结果必然较地基的实际沉降为低，这是偏危险的。第29页/共34页四、实例分析 载荷试验中采用直径1.128m的圆形压板，得出的p-s曲线如图2-4，已知压板下的地基土较为均匀，其横向变形系数可取为0.25。试根据该图确定该地基土的极限荷载pl、承载力特征值fak、和变形模量E0。解解：按按该该图图得得到到A点点对对应应的的荷荷载载为为350kPa，相相应应的的压压板板沉沉降降量量为为12.4mm，C点点对对应应的的荷荷载载为为500kPa。故故得得到到地地基基土土的的比比例例界界限限为为350kPa，极极限限荷荷载载pl为为500kPa。按按规规范范的的规规定定，因因为为比比例例界界限限不不是是很很清清晰晰，而而极极限限荷荷载载容容易易确确定定且且极极限限荷荷载载小小于于对对应应比比例例界界限限值值的的2倍倍，故故取取极极限限荷荷载载的的一半作为该试验点的承载力特征值，即为一半作为该试验点的承载力特征值，即为250kPa。第30页/共34页n n算得变形模量：从从上上述述计计算算过过程程可可以以看看出出，在在数数据据处处理理和和分分析析过过程程中中不不是是太太精精确确，规规范范的的规规定定对对很很多多情情况况也也不不是是太太明明确确，一一般般应借助于经验和理论知识，且应偏于安全。应借助于经验和理论知识，且应偏于安全。第31页/共34页复习思考题复习思考题复习思考题复习思考题 1.1.基础的作用是什么？为什么建筑物要设置基础？基础的作用是什么？为什么建筑物要设置基础？2.2.什么是地基？什么是天然地基？什么是人工地基？什么是地基？什么是天然地基？什么是人工地基？3.3.什么是复合地基？列举出常见的什么是复合地基？列举出常见的4 4种复合地基的名称。种复合地基的名称。4.4.在什么情况下应该使用人工地基？在什么情况下应该使用人工地基？5.5.地基静载荷试验可以解决工程中的那些问题？地基静载荷试验可以解决工程中的那些问题？6.6.为什么说地基静载荷试验是最直观可靠的地基测试方法？为什么说地基静载荷试验是最直观可靠的地基测试方法？它的主要缺陷是什么？它的主要缺陷是什么？7.7.在天然地基和复合地基上做静载荷试验时，应如何选取压在天然地基和复合地基上做静载荷试验时，应如何选取压板尺寸？板尺寸？8.8.采用慢速加载法时，荷载应如何进行分级？为什么要满足采用慢速加载法时，荷载应如何进行分级？为什么要满足稳定标准？稳定标准？第32页/共34页9.9.采用单桩复合地基试验对某工程的振冲碎石桩复合地基进行检采用单桩复合地基试验对某工程的振冲碎石桩复合地基进行检测，已知桩的排列为等边三角形，桩距为测，已知桩的排列为等边三角形，桩距为1.2m1.2m，设计要求复合，设计要求复合地基承载力特征值不低于地基承载力特征值不低于200kPa200kPa，如采用圆形承压板，请确定，如采用圆形承压板，请确定承压板的直径和千斤顶的级别，又如果采用压重平台作为反力，承压板的直径和千斤顶的级别，又如果采用压重平台作为反力，请确定堆载物的重量。请确定堆载物的重量。10.10.采用单桩复合地基试验对某工程的砂石桩复合地基进行检测，采用单桩复合地基试验对某工程的砂石桩复合地基进行检测，已知桩的排列为梅花形，桩距为已知桩的排列为梅花形，桩距为1.2m1.2m，排距为，排距为0.9m0.9m，设计要求，设计要求复合地基承载力特征值不低于复合地基承载力特征值不低于200kPa200kPa，如采用方形承压板，请，如采用方形承压板，请确定承压板的边长和千斤顶的级别，又如果采用压重平台作为确定承压板的边长和千斤顶的级别，又如果采用压重平台作为反力，请确定堆载物的重量。反力，请确定堆载物的重量。第33页/共34页