路基工程试验检测技术.ppt
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1、土的现场目力鉴别方法 在公路路线勘测过程中,除了在沿线按需要采集一些土样带回实验室测试有关指标数据外,常常还要在现场用眼观、手触、借助简易工具和试剂及时直观地对土的性质和状态作出初步鉴定。简易试验方法 适用于颗粒的土样,其方法如下(1)判断土的可塑状态 将土样调到可塑状态,根据能搓成土条的最小直径来确定土类:搓成土条而不断的为低液限土;搓成l土条而不断的为中液限土;搓成土条而不断的为高液限土。(2)湿土揉捏感觉 将湿土用手揉捏,可感到颗粒的粗细。低液限的土:有砂粒感,带粉性的土有面粉感,粘附性弱;中液限的土:微感砂粒,有塑性和粘附性;高液限的土:无砂粒感,塑性和粘附性大。(3)干强度 对于风干
2、的土块,根据手指捏碎或掰断时用力大小,可区分为;干强度高:很难捏碎,抗剪强度大;干强度中等:稍用力时能捏碎,容易劈裂;干强度低:易于捏碎或搓成粉粒。(4)韧性试验 将土调到可塑状态,搓成3mm左右的土条,再揉成团,重复搓条。根据再次搓成条的可能性与否,可区分为:韧性高:能再成条,手指捏不碎;中等韧性:可再搓成团,稍捏即碎;低韧性:不能再揉成团,稍捏或不捏即碎。(5)摇震试验 将软塑至流动的小块,团成小球状放在手上反复摇晃,并用另一手击震该手掌,土中自由水析出土球表面,呈现光泽:用手捏土球时,表面水分又消失。根据水分析出和消失的快慢,可区分为:反应快:水析出与消失迅速;反应中等:水析出和消失中等
3、;无反应:土球被击震时无析水现象。(6)盐渍土的简单定性试验二、野外对土的基本描述和鉴别1.对土的基本描述 在野外用肉眼鉴别土时,要针对不同土类所规定的内容进行描述。现将不同土类所要描述的基本内容,列表如下 分分 类类描描 述述 内内 容容碎石类土碎石类土名称、颜色、颗粒成分、粒径组成、颗粒风化程名称、颜色、颗粒成分、粒径组成、颗粒风化程度、磨圆度、充填物成分、性质及含量、密实程度、磨圆度、充填物成分、性质及含量、密实程度、潮湿程度等。度、潮湿程度等。砂类土砂类土名称、颜色、结构及构造、颗粒成分、粒径组成、名称、颜色、结构及构造、颗粒成分、粒径组成、颗粒形状、密实程度、潮湿程度等。颗粒形状、密
4、实程度、潮湿程度等。粘性土粘性土名称、颜色、结构及构造、夹杂物性质及含量、名称、颜色、结构及构造、夹杂物性质及含量、密实程度、潮湿程度等。密实程度、潮湿程度等。土工的原位试验检测方法土工的原位试验检测方法 概述 原位测试可在原位的应力条件、土的天然含水量下进行土的试验。有些原位测试还可取得在深度上连续的记录,提供土层在深度上变化的完整信息。常见的土工原位测试有以下几种:一、十字板剪切试验(FVT)适用于原位测定饱和软粘土不排水抗剪强度的测定。1、试验原理 把有4个叶片的十字板头插至规定深度,施加扭转力矩,直至土体破坏,测土体破坏抗扭力矩,则不排水抗剪强度cu(或十字板抗剪强度Sr)为:式中:M
5、土体破坏时的扭矩;D十字板头直径;H十字板头高度。2、试验操作步骤(1)在试验地点下套管至欲测深度以上3-5倍套管直径处清除孔内残土。(2)将十字板头、轴杆、钻杆逐节接好并拧紧,然后将十字板头压入土内欲测试的深度处。当试验深度处为较硬夹层,应穿过该夹层再进行试验。(3)对于开口钢环式十字板剪切仪,先提升导杆2-3cm,使离合器脱离,用旋转手柄快速旋转导杆十余圈,使轴杆摩擦减至最低值,然后再合上离合器。(4)安装扭力量测设备(电测式十字板剪切仪接好应变仪),将量测仪表调零或读取初读数。(5)施加扭力,以l度/10s的转速旋转,每一度读数据一次。当出现峰值或稳定值后,再继续测读1分钟。其峰值或稳定
6、值读数即为原状土剪切破坏时的读数Ry。(6)松开导杆夹具,用扳手或管钳快速将钻杆顺时针方向转动6圈。测得扰动土最大读数Rc。(7)依次进行下一个测试深度处的剪切试验。3、十字板抗剪强度的几个应用 (1)确定饱和粘土的灵敏度 灵敏度反映土的强度由于结构受到破坏而强度降低的情况。灵敏度:式中(Su)i未扰动土十字板不排水抗剪强度;(Su)r扰动土十字板不排水抗剪强度。(2)用于测定土坡或地基内的滑动面位置 (3)测定地基强度变化规律 二、标准贯入试验(SPT)1、标准贯入试验的应用 (1)查明场地的地层剖面和各地层在垂直和水平方向的均匀程度及软弱夹层;(2)确定地基土的承载力、变形模量、物理力学指
7、标及建筑物设计时所需参数等;(3)预估单桩承载力和选择桩尖持力层;(4)地基加固处理效果的检验和施工监测;(5)判定砂土的密实度、粘性土的稠度,判别砂土和粉土地震液化的可能性。2、标准贯入试验的机理 标准贯入试验是用质量为的穿心锤,以762cm的落距,将一定规格的标准贯入器打入土中15cm,再打入30cm,最后30cm的锤击数即为标准贯入击数N。土的承载力高:标准贯入器打入土中的阻力 就大,标准贯入击数N就大;土的承载力低:标准贯入击数N就小。3、试验设备 标准贯入试验设备主要由贯入器(长810mm,内径35mm,外径51mm)、贯入探杆、穿心锤、锤垫、导向杆及自动落锤装置等组成。4、试验方法
8、、试验方法(1)钻孔时为防止扰动底土,一般先钻至试验土层标高以上)钻孔时为防止扰动底土,一般先钻至试验土层标高以上15处,清除孔处,清除孔底的虚土和残土,为防止坍孔或流砂,通常采用泥浆护壁。底的虚土和残土,为防止坍孔或流砂,通常采用泥浆护壁。(2)贯入前检查探杆与贯入器的接头是否已连接稳妥,然后将贯入器和探杆)贯入前检查探杆与贯入器的接头是否已连接稳妥,然后将贯入器和探杆放入孔内,并注意保持导向杆、探杆和贯入器的轴线在同一铅垂线上,以保证放入孔内,并注意保持导向杆、探杆和贯入器的轴线在同一铅垂线上,以保证穿心锤的垂直施打;穿心锤的垂直施打;土 木 工 程 系(3)贯入时,穿心锤落距)贯入时,穿
9、心锤落距76。贯入速率为。贯入速率为15-30击击/分,包括先打入分,包括先打入15的预打击数、后的预打击数、后30中每中每10的击数及的击数及30的累计击数。后的累计击数。后30的总击数的总击数N即为贯入击数。即为贯入击数。如为密实土层,如为密实土层,N50时,记录下时,记录下50击时的贯入深度即可,不必强行打入。击时的贯入深度即可,不必强行打入。贯入击数按下式计算:贯入击数按下式计算:N=1500/s式中:式中:s相应于相应于50击时的贯入量()击时的贯入量()土 木 工 程 系土 木 工 程 系四、静力触探试验(CPT)原理:静力触探(CPT)是用静力将内部装有力传感器的探头以一定的速率
10、压入土中,通过电子量测仪器所测得的贯入阻力(比贯入阻力ps或锥尖阻力qc和侧壁摩阻力fs)来判断土层性质的一种原位测试方法。探头分类:单桥触探头:比贯入阻力(Ps)双桥触探头:锥尖阻力(qc)侧壁摩擦阻力(fs)土 木 工 程 系1、试验设备 加压装置 反力装置 探头与探杆 量测记录系统 土 木 工 程 系2、现场操作 (1)准备工作测量定出测试点,注意测点要离开已有的钻孔至少2m。平行试验对比孔的孔距不宜大于3m。设置反力装置(下锚或压载)。安装好压入和量测装置。检查探头外套筒与锥头活动情况。穿好电缆,同时检查探杆。检查电源电压是否正常。检查仪表是否正常。土 木 工 程 系(2)现场实测工作
11、 初读数测读。将探头压入地表下左右,经过一定时间后将探头提升5cm,使探头在不受压状态下与地温平衡。此时仪器上的稳定读数即为初读数。贯入速度控制在1m/min。数据采集。每10cm测一次数据。触探过程中的归零。每贯入一定深度(2m)要将探头提升510cm,测读一次初读数。接、卸钻杆。终孔拆卸。土 木 工 程 系3、静探试验成果的应用 土层划分 土类判别 确定地基土的承载力及变形模量 选择桩基持力层 预估单桩承载力及判别沉桩的可能性 检查人工加固地基的密实程度和均匀性 判别砂土的密度及液化可能性。土 木 工 程 系土 木 工 程 系 五、平板载荷试验五、平板载荷试验 1 1、基本原理、基本原理
12、典型的典型的P-SP-S曲线曲线 (1 1)直线变形阶段)直线变形阶段 称比例界限称比例界限P Pcrcr (2 2)剪切阶段)剪切阶段 极限荷载极限荷载P PU U (3 3)破坏阶段)破坏阶段PcrPuPS典型的典型的P-S曲线曲线土 木 工 程 系2 2、测试设备、测试设备承压板承压板 园形或方形刚性承压板,尺寸应大园形或方形刚性承压板,尺寸应大 于土中最大颗粒的于土中最大颗粒的1010倍。倍。一般采用一般采用2500-50002500-50002 2。加荷装置加荷装置 重物加荷、千斤顶加荷。重物加荷、千斤顶加荷。沉降量测装置沉降量测装置 百分表、水准仪、位移传感百分表、水准仪、位移传感
13、 器等。器等。土 木 工 程 系土 木 工 程 系3、测试方法、测试方法(1)试验位置的选择)试验位置的选择 选择有代表性的地点进行试验选择有代表性的地点进行试验 土层均匀时,可在基底标高处进行试验土层均匀时,可在基底标高处进行试验 土层性质随深度变化时,在不同深度试验土层性质随深度变化时,在不同深度试验(2)试坑宽度)试坑宽度 承压板直径的承压板直径的4-5倍,至少倍,至少3倍倍(3)超荷载影响)超荷载影响 应使承压板埋深与宽度之比和基础埋深与宽度之比相等应使承压板埋深与宽度之比和基础埋深与宽度之比相等土 木 工 程 系土 木 工 程 系 4、加荷方式加荷方式 (1 1)分级维持荷载沉降相对
14、稳定法(常规慢速法)分级维持荷载沉降相对稳定法(常规慢速法)分级加荷:分级加荷:按等荷载增量均衡施加按等荷载增量均衡施加 荷载增量:荷载增量:(1/81/81/101/10)P Pu u或或 (1/41/41/51/5)P Pcrcr 沉降观测:沉降观测:每加一级荷载,自加荷开始时间间隔每加一级荷载,自加荷开始时间间隔1010、1010、1010、1515、1515分钟后,以后每隔分钟后,以后每隔3030分钟分钟 观测一次承压板沉降观测一次承压板沉降 沉降稳定标准:沉降稳定标准:连续连续2 2小时内每小时沉降量不超过小时内每小时沉降量不超过 ,或连续,或连续1 1小时内,每小时内,每3030分
15、钟沉降量分钟沉降量 不超过不超过0.050.05,即可施加下一级荷载,即可施加下一级荷载(2)分级维持荷载沉降非稳定法(快速法)分级维持荷载沉降非稳定法(快速法)分级加荷与慢速法相同,每加一级荷载按间隔分级加荷与慢速法相同,每加一级荷载按间隔15分钟分钟观测一次沉降,每级荷载维持观测一次沉降,每级荷载维持2小时小时,即施加下一级荷载。,即施加下一级荷载。(3)等沉降速率法)等沉降速率法 控制承压板以一定的沉降速率沉降,测读与沉降相应控制承压板以一定的沉降速率沉降,测读与沉降相应所施加的荷载。所施加的荷载。土 木 工 程 系土 木 工 程 系 5 5、试验终止条件、试验终止条件 进行到试验土层达
16、到进行到试验土层达到破坏阶段破坏阶段,终止试验,终止试验 (1 1)荷载不变,)荷载不变,2424小时沉降速率保持不变或加速发展;小时沉降速率保持不变或加速发展;(2 2)承压板周围出现隆起或破坏性裂缝;)承压板周围出现隆起或破坏性裂缝;(3 3)相对沉降超过)相对沉降超过s/ds/d(d d为压板直径或边长)为压板直径或边长)。6、试验结果的应用、试验结果的应用(1)确定地基承载力确定地基承载力 拐点法拐点法 取第一拐点取第一拐点 对应的荷载对应的荷载pcr为容许承载力,适用于拐点型为容许承载力,适用于拐点型P-S曲曲线或其它辅助型曲线可确定拐点的情况。线或其它辅助型曲线可确定拐点的情况。常
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