建筑地基基础测试.pptx

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1、一、地基原位试验一、地基原位试验第1页/共268页（一）原位测试的概念（一）原位测试的概念原位测试（In-Situ Testing In-Situ Testing）：在岩土体原有的位）：在岩土体原有的位置上，在保持岩土的天然结构、天然含水量以及天然应置上，在保持岩土的天然结构、天然含水量以及天然应力状态条件下测定岩土性质称为原位测试。力状态条件下测定岩土性质称为原位测试。土体原位测试：一般指的是在工程地质勘察现场，在不：一般指的是在工程地质勘察现场，在不扰动或基本不扰动土层的情况下对土层进行测试，以获扰动或基本不扰动土层的情况下对土层进行测试，以获得所测土层的物理力学性质指标。得所测土层的物理

2、力学性质指标。第2页/共268页 1、优点（与室内试验比较）不需经过钻探取样，直接测定岩土力学性质，更不需经过钻探取样，直接测定岩土力学性质，更能真实反映岩土的天然结构及天然应力状态下的特能真实反映岩土的天然结构及天然应力状态下的特性。性。原位测试所涉及的土尺寸较室内试验样品要大得原位测试所涉及的土尺寸较室内试验样品要大得多，因而更能反映土的宏观结构如裂隙等多，因而更能反映土的宏观结构如裂隙等)对土的性对土的性质的影响，比土样具代表性。质的影响，比土样具代表性。可重复进行验证，缩短试验周期。可重复进行验证，缩短试验周期。第3页/共268页2、土体原位测试的种类土体原位测试方法很多，可以归纳为下

3、列两类：土体原位测试方法很多，可以归纳为下列两类：(1)(1)土层剖面测试法土层剖面测试法(logging or stratigraphic profiling logging or stratigraphic profiling methods)methods)：主要包括静力触探、动力触探、扁铲松胀仪试验及波速：主要包括静力触探、动力触探、扁铲松胀仪试验及波速法等。法等。土层剖面测试法具有可连续进行、快速经济的优点。土层剖面测试法具有可连续进行、快速经济的优点。(2)(2)专门测试法专门测试法(specific test methods)specific test methods)：主要包括

4、载荷试验、：主要包括载荷试验、旁压试验、标准贯入实验、抽水和注水试验、十字板剪切试验等。旁压试验、标准贯入实验、抽水和注水试验、十字板剪切试验等。土的专门测试法可得到土层中关键部位土的各种工程性质指标，精土的专门测试法可得到土层中关键部位土的各种工程性质指标，精度高，测试成果可直接供设计部门使用。其精度超过室内试验的成度高，测试成果可直接供设计部门使用。其精度超过室内试验的成果。果。第4页/共268页3、土体原位测试的应用根据不同的测试方法（包括根据不同的测试方法（包括CPTCPT、DPTDPT、PLTPLT、PMTPMT、FVSTFVST、SDPTSDPT），），其应用可归纳为：其应用可归纳

5、为：（1 1）、土层土类划分；）、土层土类划分；（2 2）、求天然地基承载力；）、求天然地基承载力；（3 3）、测定土的物理力学性质指标；）、测定土的物理力学性质指标；（4 4）、在桩基勘察中的应用；）、在桩基勘察中的应用；（5 5）、评价砂土和粉土的地震液化；）、评价砂土和粉土的地震液化；（6 6）、求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等；）、求解土的固结系数、渗透系数及不排水抗剪强度等；（7 7）、检验压实填土的质量及强夯效果；）、检验压实填土的质量及强夯效果；（8 8）、进行浅基础的沉降计算；）、进行浅基础的沉降计算；（9 9）、其它。）、其它。第5页/共268页（二）静力触探 1

6、、定义静静 力力 触触 探探(Static Static Cone Cone Penetration Penetration Test,Test,简简称称CPT)CPT)是是借借助助机机械械把把一一定定规规格格的的圆圆锥锥形形探探头头匀匀速速压压入入土土中中，通通过过测测定定探探头头的的端端阻阻q q，侧侧壁壁摩摩阻阻力力f f来来确确定定土土体体的的物物理理力力学学参参数数，划划分分土土层的一种土体勘测技术。层的一种土体勘测技术。第6页/共268页静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥荷兰锥”试验。试验。按测量机理分：按测量机理分：机

7、械式静力触探机械式静力触探和和电测式静力触探电测式静力触探按探头功能分：按探头功能分：单桥静力触探单桥静力触探、双桥静力触探双桥静力触探、孔压静力触探孔压静力触探电测式静力触探的优点：电测式静力触探的优点：（1 1）测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用；）测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双重作用；（2 2）测试数据精度高，再现性好；）测试数据精度高，再现性好；（3 3）采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可由计）采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果可由计算机自动处理，减少了工作强度。算机自动处理，减少了工作强度。第7页/共268页2、测试

8、设备与种类设备组成：触探主机和反力装置触探主机可分为液压式和机械式反力装置可分为自重式和锚式 测量与记录显示装置 探头和探杆第8页/共268页触探主机为液压传动式的，反力装置为自重式。第9页/共268页第10页/共268页单用（桥）探头 双用（桥）探头 多用（孔压）探头第11页/共268页3、测试原理II电流电流RR电阻电阻 UU电压（根据欧姆定律）电压（根据欧姆定律）电阻应变片电桥第12页/共268页4、测试步骤探头率定率定的目的是求出测量仪表的读数与荷载之间的关系率定系数率定的设备可分为两个主要部分a.可移动的活动架b.量力环第13页/共268页探头率定的步骤探头率定的步骤:la.安装设备

9、lb.把连着电缆线和记录仪表的探头安装上lc.旋转手轮施加压力，边记录仪表上的读数 ld.画压力读数曲线，一般情况下应该是直线le.求率定系数KK等于直线的斜率x0第14页/共268页野外测试的关键步骤野外测试的关键步骤:la.a.布孔位，平整场地布孔位，平整场地lb.b.安装触探机安装触探机 ，并调平机座（为使贯入压力保持垂直，并调平机座（为使贯入压力保持垂直方向），把机座与反力装置衔接方向），把机座与反力装置衔接 lc.c.将探头、测量电缆、探杆连接起来，并检查测量仪表，将探头、测量电缆、探杆连接起来，并检查测量仪表，并调零并调零ld.d.将连着探杆的探头压入地下将连着探杆的探头压入地下

10、，同时记录深度值和测同时记录深度值和测量仪表的数据量仪表的数据第15页/共268页 注意事项：注意事项：触触探探机机就就位位后后，应应调调平平机机座座，并并使使用用水水平平尺尺校校准准，使使贯贯入入压压力力保保持持竖竖直直方方向向，并并使使机机座座与与反反力力装装置置衔衔接接、锁锁定。定。触触探探机机的的贯贯入入速速率率应应控控制制在在1-21-2cm/scm/s，一一般般为为2 2cm/scm/s；使用手摇式触探机时，手把转速应力求均匀。使用手摇式触探机时，手把转速应力求均匀。使使用用记记读读式式仪仪器器时时，每每贯贯入入0.10.1m m或或0.20.2m m时时应应记记录录一一次读数。次

11、读数。遇下列情况时应停止贯入：遇下列情况时应停止贯入：a a、触探主机负荷达到其额定荷载的触探主机负荷达到其额定荷载的120%120%时；时；b b、贯入时探杆出现明显弯曲；贯入时探杆出现明显弯曲；c c、反力装置失效；反力装置失效；d d、探头负荷达到额定荷载时；探头负荷达到额定荷载时；e e、记录仪器显示异常。记录仪器显示异常。第16页/共268页l5 5、测试成果的应用、测试成果的应用lCPTCPT（静力触探静力触探）在土木工程中的应用特别广泛）在土木工程中的应用特别广泛 土层划分土层划分:l绘制CPT的贯入曲线（包括qc-H，fs-H，FR-H），然后根据相近的qc、fs和FR，将触探

12、孔分层力学分层，并计算各参数的平均值。l结合钻探取样，考虑临界深度进一步分层工程地质分层，并定土名。第17页/共268页临界深度模型试验及实测表明，模型试验及实测表明，地表厚层均质土的贯入地表厚层均质土的贯入阻力自地表向下是逐渐阻力自地表向下是逐渐增大的。当超过一定深增大的。当超过一定深度后，阻力才趋近一个度后，阻力才趋近一个常数值，这个土层表面常数值，这个土层表面一定深度就称为临界深一定深度就称为临界深度。度。临界深度在砂土中表现临界深度在砂土中表现明显，在粘土中基本不明显，在粘土中基本不存在。存在。第18页/共268页 土类划分a)单桥探头根据根据PsPs，Ps Ps 大的一般为砂层，大的

13、一般为砂层，PsPs 小的一般为粘土小的一般为粘土层。层。b)双桥探头 在划分土类时，以在划分土类时，以q qc c为主，结合为主，结合f fs s（或或F FR R），），并在同一并在同一层内的触探参数值基本相近为原则。层内的触探参数值基本相近为原则。不同的土有不同的不同的土有不同的F FR R，砂类土砂类土 F FR R通常小于或等于通常小于或等于1 1，粘，粘性土性土F FR R常大于常大于2 2。第19页/共268页 确定土的物理力学性质指标CPTCPT可以确定可以确定如如 c,c,C,Cu u,D,Dr r,E,Es s,satsat,等土的物等土的物理力学性质指标。理力学性质指标。

14、第20页/共268页 确定浅基的承载力用静力触探确定地基承载力一般依据的是经验公式，是用静力触探确定地基承载力一般依据的是经验公式，是建立在静力触探与载荷试验的对比关系上。建立在静力触探与载荷试验的对比关系上。确定的是地基承载力的基本值，需经过修正。确定的是地基承载力的基本值，需经过修正。用于一般的建筑物。用于一般的建筑物。地基土的成因、时代及含水量等对静力触探求地基承载地基土的成因、时代及含水量等对静力触探求地基承载力的经验公式有影响，经验公式有地区性。力的经验公式有影响，经验公式有地区性。第21页/共268页 确定单桩的承载力确定单桩的承载力静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探相当于沉

15、静力触探机理和桩的作用机理类似，静力触探相当于沉桩的模拟试验。桩的模拟试验。与静力触探相比，桩的表面粗糙，直径大，沉桩对桩周与静力触探相比，桩的表面粗糙，直径大，沉桩对桩周土的扰动大，沉降速度慢。土的扰动大，沉降速度慢。应与桩载荷测试配合使用，互相验证。应与桩载荷测试配合使用，互相验证。静力触探法计算单桩极限承载力的基本公式如下：静力触探法计算单桩极限承载力的基本公式如下：第22页/共268页（三）孔压静力触探 1、定义孔孔隙隙水水压压力力静静力力触触探探(Piezo Piezo Cone Cone penetration penetration Test)Test)，简简称称孔孔压压触触探探

16、(CPTU)CPTU)，它它是是在在普普通通的的CPTCPT探探头头上上安安装装了了可可以以测测量量孔孔隙隙水水压压力力的的传传感感器器，使使贯贯入入时时能能在在测测量量q q，s s的的同同时时，测测量量贯贯入入引引起起的的超超孔孔隙隙水水压压力力，当当停停止止贯贯入入时时，可可测测量量超超孔孔隙隙水水压压力力的的消消散散过过程程及及完完全全消消散时的静止孔隙水压力散时的静止孔隙水压力u u孔压触探是可测孔隙水压力的电测式静力触探。孔压触探是可测孔隙水压力的电测式静力触探。第23页/共268页孔孔压压触触探探与与一一般般的的静静力力触触探探相相比比，具具有有下下面面一一些些突突出出优优点：点

17、：1.1.由于不同土体的渗透性差别很大，由于不同土体的渗透性差别很大，CPTUCPTU量测孔隙水压力量测孔隙水压力的灵敏度很高，能够分辨的灵敏度很高，能够分辨1212cmcm厚的薄土层土性的变化，厚的薄土层土性的变化，因而可以详细分层。特别是在区分砂层和粘土层方面精因而可以详细分层。特别是在区分砂层和粘土层方面精度很高。度很高。2.2.可以量测到孔隙水压力，从而有可能进行有效应力分析。可以量测到孔隙水压力，从而有可能进行有效应力分析。3.3.可以估算土体的渗透系数和固结系数。可以估算土体的渗透系数和固结系数。4.4.可以测定土层不同深度的静止水压力，获得地下水条件可以测定土层不同深度的静止水压

18、力，获得地下水条件的资料。的资料。5.5.可以区分排水、部分排水和不排水的贯入条件。可以区分排水、部分排水和不排水的贯入条件。6.6.可计算土的超固结比，评价土层应力历史，计算静止侧可计算土的超固结比，评价土层应力历史，计算静止侧压力系数压力系数k k等。等。第24页/共268页2、孔压探头第25页/共268页3、孔压探头的饱和与标定l探头饱和的方法有加热排气法和真空排气法l可以用水、硅油、甘油等对探头进行饱和孔压探头饱和与检验的装置第26页/共268页孔压探头测力传感器的检验与率定同常规探头孔压探头测力传感器的检验与率定同常规探头对孔压探头，还应进行如下检验与标定对孔压探头，还应进行如下检验

19、与标定1.1.饱和度检验饱和度检验（采用孔压响应试验）（采用孔压响应试验）2.2.测力传感器与孔压传感器之间的干扰测力传感器与孔压传感器之间的干扰3.3.探头孔压传感器的绝缘性检验探头孔压传感器的绝缘性检验孔压传感器的率定孔压传感器的率定孔压率定系数孔压率定系数k ku u第27页/共268页（四）动力触探（四）动力触探 1 1、定义、定义动力触探测试动力触探测试(DPT:dynamic penetration test)DPT:dynamic penetration test)：是利用一定是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据打入土的难易程度的锤击动能，将一定规格的探头打入土中

20、，根据打入土的难易程度（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土（可用贯入度、锤击数或探头单位面积动贯入阻力来表示）判定土层性质的一种原位测试的方法。层性质的一种原位测试的方法。优点：优点：（1 1）设备简单，且坚固耐用；）设备简单，且坚固耐用；（2 2）操作及测试方法容易，一学就会；）操作及测试方法容易，一学就会；（3 3）适用性广；）适用性广；（4 4）快速，经济，能连续测试土层；）快速，经济，能连续测试土层；（5 5）有些动力触探，可同时取样，观察描述；）有些动力触探，可同时取样，观察描述；（6 6）经验丰富，使用广泛。）经验丰富，使用广泛。第28页/共268页分类：分类

21、：依据为穿心锤的重量和探头类型依据为穿心锤的重量和探头类型第29页/共268页标贯与一般动探的主要区别在于探头不同标贯与一般动探的主要区别在于探头不同第30页/共268页圆锥动力触探简称动力触探或动探简称动力触探或动探标准贯入测试(Standard penetration TestStandard penetration Test)简称简称标贯(SPT)SPT)：63.5kg63.5kg的穿心锤自的穿心锤自0.0.76m76m高处自由下高处自由下落，撞击锤座，通过探杆将标准贯入器贯入孔底土层中，落，撞击锤座，通过探杆将标准贯入器贯入孔底土层中，记录贯入记录贯入0.300.30m m的锤击数，用

22、来测试土层物理力学参数的锤击数，用来测试土层物理力学参数的一种测试方法。的一种测试方法。每次测试共贯入每次测试共贯入0.450.45m m，其中仅其中仅0.30.3m m记锤击数记锤击数第31页/共268页2 2、测试设备与测试原理、测试设备与测试原理 测试设备测试设备 a.a.探杆（包括导向杆）探杆（包括导向杆）b.b.提引器（分内挂式和外挂式两种）提引器（分内挂式和外挂式两种）c.c.穿心锤穿心锤d.d.锤座（包括钢砧与锤垫）锤座（包括钢砧与锤垫）e.e.探头探头第32页/共268页第33页/共268页第34页/共268页 测试原理测试原理DPT DPT 的的基基本本原原理理可可以以用用能

23、能量量平平衡衡法法来来分分析析。在在一一次次锤锤击作用下的功能转换按能量守恒原理，其关系可写成：击作用下的功能转换按能量守恒原理，其关系可写成：Em=Ek+Ec+Ef+Ep+EeEm=Ek+Ec+Ef+Ep+Ee 式中：式中：Em-Em-穿心锤下落能量；穿心锤下落能量；Ek-Ek-锤与触探器碰幢时损失的能量；锤与触探器碰幢时损失的能量；Ec-Ec-触探器弹性变形所消耗的能量；触探器弹性变形所消耗的能量；Ef-Ef-贯贯入入时时用用于于克克服服杆杆侧侧壁壁磨磨阻阻力力所所耗耗能；能；Ep-Ep-由于土的塑性变形而消耗的能量；由于土的塑性变形而消耗的能量；Ee-Ee-由于土的弹性变形而消耗的能量；

24、由于土的弹性变形而消耗的能量；第35页/共268页考虑在动力触探测试中，只能量测到土的永久变形，考虑在动力触探测试中，只能量测到土的永久变形，故将和弹性有关的变形略去，通过推导可得土的动贯故将和弹性有关的变形略去，通过推导可得土的动贯入阻力入阻力R Rd d为：为：其中：其中：ee贯入度（贯入度（mmmm），），每击贯入的深度；每击贯入的深度；M重锤质量；m触探器质量；A圆锥探头底面积（m2）第36页/共268页3 3、测试程序与要求、测试程序与要求（1 1）轻型动力触探 先用轻便钻具钻至试验土层标高以上先用轻便钻具钻至试验土层标高以上0.30.3m m处，然后对土层进行连续处，然后对土层进行

25、连续触探；触探；试验时，穿心锤落距为试验时，穿心锤落距为0.500.020.500.02m m，记录每打入记录每打入0.300.30m m所需的锤击所需的锤击数；数；如想取样，则需把触探杆拔出，换钻头进行取样。如想取样，则需把触探杆拔出，换钻头进行取样。一般用于触探深度小于一般用于触探深度小于4 4m m的土层。的土层。（2 2）中型动力触探（省略）第37页/共268页 重型动力触探 试验前将触探架安装平稳，使触探保持垂直地进行。垂直度的最大试验前将触探架安装平稳，使触探保持垂直地进行。垂直度的最大偏差不得超过偏差不得超过2%2%；贯贯入入时时应应使使穿穿心心锤锤自自由由落落下下。地地面面上上

26、的的触触探探杆杆的的高高度度不不宜宜过过高高，以以免倾斜与摆动太大；免倾斜与摆动太大；锤击速率宜为每分钟锤击速率宜为每分钟15-3015-30击；击；及时记录每贯入及时记录每贯入0.100.10m m所需的锤击数；所需的锤击数；对对于于一一般般砂砂、圆圆砾砾和和卵卵石石，触触探探深深度度不不宜宜超超过过12-1512-15m m；超超过过该该深深度时，需考虑触探杆的侧壁摩阻的影响；度时，需考虑触探杆的侧壁摩阻的影响；每贯入每贯入0.10.1m m所需锤击数连续三次超过所需锤击数连续三次超过5050击时，即停止试验击时，即停止试验。第38页/共268页4、测试成果的应用 划分土类或土层剖面锤击数

27、越少，土的颗粒越细；锤击数越多，土的颗粒越粗。动力触探直方图及土层划分第39页/共268页 确定地基土承载力确定地基土承载力第40页/共268页 确定单桩容许承载力Meyerhof法式中：B为桩宽度或直径m，h为桩进入砂层的深度m日本法式中：N1为桩端处的N值，N2为桩尖上10B范围内的平均N值第41页/共268页（五）载荷试验（五）载荷试验1 1、概述、概述载荷平板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

28、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。第42页/共268页2 2、平板载荷试验、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加荷，测定地基土的压力与变形特性的原位测试方法。它反映承压板下1.52.0倍承压板直径或宽度范围内，地基土强度、变形的综合性状。平板载荷试验可用于以下目的：1）确定地基土承载力的特征值，为

29、评定地基土的承载力提供依据。2）确定地基土的变形模量（排水或不排水）。3）估算地基土的不排水抗剪强度。4）确定地基土基床反力系数。5）估算地基土的固结系数。平板载荷试验分为浅层载荷试验和深层载荷试验，适用于各种地基土，特别适用于各种填土及含碎石的土。平板载荷试验反映承压板下不超过2倍承压板宽度（或直径）范围内地基土的特性，如在这影响范围内地基土为非均质土时，试验结果为一综合性状，给试验数据的分析造成一定的困难。第43页/共268页 平板载荷试验基本理论典型的平板载荷试验ps曲线(p为施加于承压板上的压力)；s为在相应压力下的沉降）可分为3个阶段（见图）直线变形阶段：当压力小于临塑荷载py（比例

30、极限压力），ps成直线关系。剪切阶段：当压力大于py、小于极限压力pu,ps关系曲线由直线变为曲线。破坏阶段：当压力大于pu，沉降急剧增加。对于直线变形阶段，可以用弹性理论来分析压力与变形的关系。第44页/共268页平板载荷试验的技术要求：1)平板载荷试验的常用装置如图所示。2）承压板尺寸。承压板尺寸对评定承载力影响一般不大。对于含碎石的土，承压板宽度应为最大碎石直径的1020倍；对于不均匀的土层，承压板面积不宜小于0.5m2。一般情况下，宜用面积为0.250.5m2的承压板。3）承压板埋深对评定承载力有影响，一般要求承压板埋深等于零（要求荷载施加在半无限空间的表面），即承压板在基坑底面时，试

31、坑宽度应等于或大于承压板宽度的3倍。在个别情况下，为了挖掘地基土承载力的潜力，可模拟实际基础的埋深进行有一定埋深的嵌入式载荷试验。第45页/共268页4）加荷方式：分级维持荷载沉降相对稳定法（常规慢速法）。分级加荷按等荷载增量均衡施加。荷载增量一般取预估试验土层极限荷载的10%20%，或临塑荷载的20%25%。每一级荷载，自加荷开始按时间间隔，10、10、10、15、15 min,以后每隔30min 观测一次承压板沉降，直至在连续2 h 降量不超过0.1mm/h,或连续1h内每30min沉降不超过0.05mm，即可施加下一级荷载。分级维持荷载沉降非稳定法（快速法）。分级加荷与慢速法同，但每一级

32、荷载按间隔15min观察一次沉降。每级荷载维持，即可施加下一级荷载。等沉降速率法。控制承压板以一定的沉降速率沉降，测读与沉降相对应的所施加的荷载，直至试验达破坏状态。第46页/共268页5)试验结束条件，一般应尽可能进行到试验土层达到破坏阶段，然后终止试验。当出现下列情况之一时，可认为已达破坏阶段：在某级荷载作用下，24h沉降速率不能达到相对稳定标准；承压板周围出现明显侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂缝持续发展；相对沉降(s/b)超过0.060.08。第47页/共268页 浅层平板载荷试验要点浅层平板载荷试验要点岩土工程勘察规范（GB50021-2001)规定浅层平板荷载试验的要点为：1

33、）地基土浅层平板荷载试验可适用于浅部地基土层的承压板下应力主要影响范 围内的承载力。承压板面积不应小于0.25m2,对于软土不应小于0.5m。2）试验基坑深度不应小于承压板宽度或直径的3倍。应保持试验土层的原状结构和天然湿度。宜在拟试压表面用粗砂或中砂找平，其厚度不超过20mm。3）加荷分级不应少于8级。最大加载量不应小于设计要求的2倍。4）每级加载后，按间隔10、10、10、15、15 min,以后每隔30mi测读一次沉降量，当在连续内2h沉降量小于0.1mm/h时，则认为已稳定，可加下一级荷载。第48页/共268页5）当出现下列情况之一时，即可终止加载：承压板周围的土明显地侧向挤出；沉降急

34、剧增大，荷载沉降(ps）曲线出现陡降段；在某一级荷载下，24h 内沉降速率不能达到稳定；当沉降量与承压板或直径之比大于或等于0.06。当满足前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。第49页/共268页深层平板载荷试验的要点深层平板载荷试验的要点岩土工程勘察规范(GB50021-2001)规定深层平板载荷试验要点为：1)深层平板载荷试验可适用于确定深部地基土层及大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力。2）深层平板载荷试验的承压板采用直径为0.8m的刚性板，紧靠承压板周围外侧的土层高度应不少于0.8m3）加荷等级可按预估极限承载力的1/101/15分级施加，以后为每隔。4）

35、每级加荷后，第一个小时内按间隔10、10、10、15、15 min,以后每隔30mi测读一次沉降。当在连续2h内沉降量小于0.1mm/h时，则认为已趋稳定，可加下一级荷载。第50页/共268页5）当出现下列情况之一时，可终止加载：沉降s急剧增大，荷载-沉降(pS)曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过0.04d(d为承压板直径);在某 荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定；本级沉降量大于前一级沉降量的5倍；当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍。第51页/共268页 试验资料的整理试验资料的整理A相对稳定法试验 a 根据原始记录绘制ps和st曲线图。b 修正沉降

36、观测值so 和 ps曲线斜率C。so 和C的求法有图解法和最小二乘法 图解法。在ps曲线草图上找出 比例界限点，从比例界限点引一直线，使比例界限前的各点均匀靠近该直线，直线与纵坐标交点的截距即为so。将直线上任意一点s、p和so代入下式求得C值：S=so+Cp(7-1)第52页/共268页最小二乘法。计算式如下：解上两式得式中 N 加荷次数so 教正值，cmp 单位面积压力，kpas 各级荷载下的原始沉降，cmC 斜率第53页/共268页求得so和C值后，按下述方法修正沉降观测值，对于比例界限以前各点，根据C、P值按s=Cp计算；对于比例界限以后各点，则按s=s-so计算。根据p和修正后的s值

37、绘制ps曲线。第54页/共268页第55页/共268页第56页/共268页二、桩身质量检测二、桩身质量检测第57页/共268页检测前的准备工作检测前的准备工作 根据桩径大小，受检桩宜布置根据桩径大小，受检桩宜布置2 2个个4 4个检测点，每个检测点记录的个检测点，每个检测点记录的有效信号数不宜少于有效信号数不宜少于3 3个。个。D第58页/共268页桩头处理桩头处理 凿掉浮浆或松散、破碎部分，露出新鲜混凝土桩头的材质、强度、截面尺寸应与桩身基本等同 敲击点与传感器安装点打磨平整 桩头干净干燥、无破碎第59页/共268页传感器安装传感器安装 传感器放置距桩心2/3 R处且安装位置平整尽可能使传感

38、器垂直与桩头平面，空心桩的激振点与测量传感器安装位置宜在同一水平面上，且与桩中心连线形成的夹角宜为90度，激振点和测量传感器安装位置宜为桩壁厚的1/2处 桩顶面应平整、密实、并与桩轴线基本垂直第60页/共268页在桩中传播的应力波在桩中传播的应力波基本假设：基本假设：一维杆一维杆平面波平面波压缩、拉伸（纵波）压缩、拉伸（纵波）第61页/共268页在桩中传播的应力波在桩中传播的应力波表面波质点振动软材料底部反射硬材料第62页/共268页在桩中传播的应力波在桩中传播的应力波LLL当波长当波长大于大于L L时，应力波将产生绕射时，应力波将产生绕射第63页/共268页在桩中传播的应力波在桩中传播的应力

39、波桩桩身身截截面面变变小小第64页/共268页在桩中传播的应力波在桩中传播的应力波桩桩身身截截面面变变大大第65页/共268页在桩中传播的应力波在桩中传播的应力波半半断断桩桩断断桩桩第66页/共268页在桩中传播的应力波在桩中传播的应力波离离析析桩桩扩扩底底桩桩第67页/共268页在桩中传播的应力波在桩中传播的应力波嵌岩桩嵌岩桩第68页/共268页应力波波速计算应力波波速计算 桩身混凝土纵波波速可按下列规定进行判定：桩身混凝土纵波波速可按下列规定进行判定：应应力力波波在在桩桩身身内内的的传传播播速速度度c c可可根根据据实实测测波波形形测测得得的时间参数按下列公式计算：的时间参数按下列公式计算

40、：桩身完整的摩擦桩纵波波速计算示意图桩身完整的摩擦桩纵波波速计算示意图C=2000L/tC=2000L/tC=2L*fC=2L*f第69页/共268页平均波速计算平均波速计算式中：Cm桩身材料的纵波平均波速值(m/s)；Ci第i根桩的波速(m/s)；n参加计算的桩数。nCm=Ci/n i=0单位工程的桩身混凝土平均波速值应由桩身结构完整的工程桩的波速来计算确定，参加计算的工程桩数量不应少于5根，可按下式计算：第70页/共268页可能出现的问题可能出现的问题蜂窝疏松夹泥缩径裂纹弯曲沉渣浮浆第71页/共268页可能出现的问题可能出现的问题接缝断裂裂纹内部裂纹松散缺损第72页/共268页可能出现的问

41、题可能出现的问题（1）泥浆护壁成孔灌注桩塌孔在成孔过程中或成孔后，孔壁塌落，造成钢筋笼放不到底，桩底部形成泥夹层，影响桩基承载力缩孔孔径小于设计孔径梅花孔孔断面形状不规则，呈梅花形断桩成桩后，桩身中部没有混凝土，夹有泥土；混凝土拉裂第73页/共268页（2）沉管灌注桩缩径成形后的桩身局部小于设计要求断桩及桩身混凝土坍塌桩身局部分离，甚至有一段没有混凝土；桩身某一部位混凝土坍塌，坍塌处上部没有混凝土桩身夹泥桩身混凝土有泥夹层可能出现的问题可能出现的问题第74页/共268页（3）干作业成孔灌注桩孔底虚土过厚超过规范要求；桩身混凝土质量差桩身有蜂窝、空洞、桩身夹土、分段级配不均匀；塌孔成孔后孔壁局部

42、塌落；斜孔桩孔垂直偏差超过规范要求。可能出现的问题可能出现的问题第75页/共268页（4）预制桩裂隙运输过程和打入时产生裂隙；接头胶结不好两节桩未对接好或不在一直线上。可能出现的问题可能出现的问题第76页/共268页基桩开挖基桩开挖沉管灌注桩：沉管灌注桩：=0.35m L=5.8m V=3300m/s=0.35m L=5.8m V=3300m/s距桩顶2.8m处，缩3/5距桩顶3m处，断距桩顶2.8m处，缩3/5172#173#174#第77页/共268页基桩开挖基桩开挖0.9米处轻度缩径，3米处严重缩径第78页/共268页基桩开挖基桩开挖桩型：成孔灌注桩桩型：成孔灌注桩桩径：桩径：0.40m

43、0.40m桩长：桩长：13.6m13.6m0.98m处空洞处空洞 第79页/共268页基桩开挖基桩开挖桩型：成孔灌注桩桩径：0.40m桩长：15m第80页/共268页基桩开挖基桩开挖桩型：挖孔桩桩长：17.2m2.62.6处严重的缺陷处严重的缺陷第81页/共268页（二）旁孔透射波法（二）旁孔透射波法 一种用旁孔透射波法检测既有建筑物基桩质量的方法，它是通过在既有建筑物基桩旁埋设平行于基桩的PVC管，利用工程地震仪沿PVC管深度方向测试经基桩透射过来的地震波，根据检波器所接收到地震波的初至时间和振幅来判断基桩长度和完整性的方法。第82页/共268页该测试方法的原理是：地震波在基桩的传播速度远远

44、大于在桩周土，而衰减系数小于桩周土，当检波器远离基桩底端时，接收到的地震波在土壤中传播的距离增大，必然加大初至时间的后延且加速振幅的衰减，同理在基桩缺陷的位置也会出现初至时间的突然增大和振幅的突然衰减，因此可通过对地震波波列初至时间和振幅综合分析，判断基桩长度和完整性。第83页/共268页第84页/共268页第85页/共268页不密实区和空洞不密实区和空洞不密实区和空洞检测基本方法第86页/共268页不密实区和空洞不密实区和空洞不密实区和空洞检测基本方法第87页/共268页钻孔灌注桩缺陷钻孔灌注桩缺陷钻孔灌注桩质量检测方法示意图 第88页/共268页钻孔灌注桩缺陷钻孔灌注桩缺陷声测管布置示意图

45、第89页/共268页钻孔灌注桩缺陷钻孔灌注桩缺陷声测管安装示意图第90页/共268页钻孔灌注桩缺陷钻孔灌注桩缺陷缺陷范围的确定第91页/共268页钻孔灌注桩缺陷钻孔灌注桩缺陷缺陷范围的确定第92页/共268页三、桩身内力和桩端阻力测试第93页/共268页滑动测微计滑动测微计 80 80 年代初年代初,瑞士联邦苏黎世科技大学瑞士联邦苏黎世科技大学K.Kovari K.Kovari 教授等教授等提出了线法监测原理。其显著特点区别于以应变计为代表的点提出了线法监测原理。其显著特点区别于以应变计为代表的点法监测原理。法监测原理。点法监测只能测定元件埋设处的应变信息点法监测只能测定元件埋设处的应变信息,

46、而线法监测是而线法监测是连续地测量相邻连续地测量相邻2 2 点间的信息点间的信息,从而导出整条测线上的变形分从而导出整条测线上的变形分布。布。本工程采用瑞士生产的滑动测微计，运用线法检测原理，本工程采用瑞士生产的滑动测微计，运用线法检测原理，确定灌注桩在荷载作用下轴力、摩阻力、端承力等参数及其变确定灌注桩在荷载作用下轴力、摩阻力、端承力等参数及其变化规律。化规律。第94页/共268页四、基桩静载试验四、基桩静载试验第95页/共268页 作用于桩顶的竖向荷载作用于桩顶的竖向荷载Q是由桩侧土的总摩阻力是由桩侧土的总摩阻力Qs和桩端土的总和桩端土的总端阻力端阻力Qp 共同承担。共同承担。Qs桩侧总摩

47、阻力；Qp桩端总阻力。当桩顶荷载加大到极限值时Qu单桩的极限承载力；Qpu单桩总极限端阻力。Qsu单桩总极限摩阻力；1、单桩竖向荷载的传递机理、单桩竖向荷载的传递机理第96页/共268页 研究表明，桩顶受竖向荷载研究表明，桩顶受竖向荷载Q Q后，首先，桩身上部受到压缩而产生相对土后，首先，桩身上部受到压缩而产生相对土的向下位移，与此同时，桩侧表面受到土的向上摩阻力的向下位移，与此同时，桩侧表面受到土的向上摩阻力Q Qs s的作用的作用 。随着荷载。随着荷载增加，桩身压缩量和位移量逐渐增加，桩身下部的摩阻力也做逐渐被调动并增加，桩身压缩量和位移量逐渐增加，桩身下部的摩阻力也做逐渐被调动并发挥。桩

48、身荷载传至桩底，桩底土层受到压缩而产生桩端阻力发挥。桩身荷载传至桩底，桩底土层受到压缩而产生桩端阻力Q Qp p，即作用于，即作用于桩顶的荷载通过桩侧阻力与桩端阻力传递到桩周土层中。桩顶的荷载通过桩侧阻力与桩端阻力传递到桩周土层中。一般说来，靠近桩身上部土层的侧阻力先于下部土层发挥，而侧阻力一般说来，靠近桩身上部土层的侧阻力先于下部土层发挥，而侧阻力先于端阻力发挥出来。先于端阻力发挥出来。荷载传递过程中，荷载传递过程中，Q Qs s、Q Qp p的发挥程度与桩土间的相对位移情况有关。的发挥程度与桩土间的相对位移情况有关。当桩身全长的侧阻力都到达极限值之后，桩顶荷载增量就全归桩端阻当桩身全长的侧

49、阻力都到达极限值之后，桩顶荷载增量就全归桩端阻力承担，直到桩底持力层破坏、无力支持更大的桩顶荷载为止。此时，桩项力承担，直到桩底持力层破坏、无力支持更大的桩顶荷载为止。此时，桩项所承受的荷载就是桩的极限承载力。所承受的荷载就是桩的极限承载力。由此可见，单桩轴向荷载的传递过程就是桩侧阻力与桩端阻力的发挥由此可见，单桩轴向荷载的传递过程就是桩侧阻力与桩端阻力的发挥过程。过程。第97页/共268页 (a)轴向受压的桩(b)轴力分布(c)摩阻力分布(d)截面位移 桩土体系荷载传递分析（1 1）桩侧摩阻力）桩侧摩阻力q qs s第98页/共268页 由微分段dz的竖向平衡可求得 微分段dz的压缩量为：式

50、中：A桩身截面积；Ep桩身弹性模量；u桩身周长。以桩顶为坐标原点，积分得：设测出的桩顶位移为s0，则桩身某截面的位移为桩顶位移与该截面范围内桩身压缩量之差：由（1）（2）得单桩轴向荷载传递基本微分方程（单桩轴向荷载传递基本微分方程（2）第99页/共268页 通过在桩身埋设应力或位移测试元件，获得桩身轴力分布图，就可作出摩阻力qs(z)、截面位移s(z)分布图。砂土中实测桩侧摩阻力随桩身的分布砂土中实测桩侧摩阻力随桩身的分布第100页/共268页（2 2）桩端阻力）桩端阻力q qp p理论分析理论分析第101页/共268页端阻的深度效应端阻的深度效应建筑桩基技术规范建筑桩基技术规范中汇聚了国内大