扁铲侧胀试验课件.ppt

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资源描述

1、1.概述2.基本原理3.试验的仪器和设备4.试验方法与技术要求5.成果整理及应用6.工程实例扁铲侧胀试验(Dilatometer Test,简称DMT)最早是1980年由意大利人Silvano Marchetti发明的一种原位测试的方法。扁铲侧胀试验是利用静力或锤击动力将一扁平铲形测头贯入土中,达到预定深度后,利用气压使扁铲测头上的钢膜片向外膨胀,分别测得膜片中心向外膨胀不同距离(分别为0.05mm和1.10mm这两个特定值)时的气压值,根据测得的压力与变形之间的关系,获得地基土参数的一种现场试验。扁铲测头其实是一个不锈钢钢板,在钢板的一侧安装了一片平坦的圆形钢膜,扁铲测头通过一条气电管路连接

2、着在地表的侧控箱,气电管路穿过贯入设备的探杆到达测头,连续地传输气压和电信号。测控箱通过气压管和一个气源相连接,以提供气压使膜片膨胀,测控箱由一个压力调控器,压力计,信号发生器和排气阀组成。试验由贯入扁铲测头开始,在贯入至某一深度后暂停,通过测控箱操作使膜片充气膨胀,在充气鼓胀过程中,得到如下两个读数:(1)A读数,膜片距离基座0.05mm时的气压值;(2)B读数,膜片距离基座1.10mm时的气压值。另外,在到达B点之后,通过测控箱上的气压调控器释放气压,使膜片缓慢回缩到距离基座0.05mm时,可读取C读数。考虑到膜片本身的刚度,根据试验前后得到的标定值A、B来对它们进行修正,以计算p0、p1

3、、p2(p0为膜片在基座时土体所受的压力;p1为膜片距离基座1.10mm时土体所受的压力,p2为膜片回缩到A点(距离基座0.05mm)时土体所受的压力)然后由p0、p1、p2值可获得4个扁铲试验中间参数:材料指数ID、水平应力指数KD、孔隙水压力指数UD和扁铲模量ED。这些参数经过经验公式计算,可以得到一些土性参数,如静止侧压力系数K0、超固结比OCR、不排水抗剪强度cu侧限压缩模量M和砂土内摩擦角等。扁铲测头测控箱气压源贯入设备 1)扁铲测头和弹性钢膜 扁铲测头的外观尺寸为95mm宽,15mm厚扁铲测头具有锲形底端,用以贯穿土层,锲形底端的顶角介于24-32.测头下端逐渐变薄的区段长50mm

4、.圆形钢薄膜直径为60mm,正常厚度为0.2mm(在可能剪坏测头的土层中,常使用0.25厚的钢膜),薄膜固定在扁铲测头一个侧面上。2)测头工作原理 扁铲的工作原理就如一个电开关,绝缘垫将导体基座与扁铲(钢)体和钢膜隔离,导体圆盘与测控箱电源的正极相连,而膜片通过地面接触与测控箱的负极相连。在自然状态下,彼此之间被绝缘体分开,而当膜片受土压力作用而向内收缩与导体基座接触时,或是受气压作用使膜向外鼓胀,钢柱在弹簧作用下与导体基座接触时,则正负极接通,蜂鸣声响起;当膜片处于中间位置时,正负极不能相通,因此不会有蜂鸣声。在进行DMT试验时,当扁铲贯入土层,膜片受土压力的作用向里收缩,膜片与导体基座接触

5、,蜂鸣声响起。当到达试验位置,操作入员开始向内充气,在一段时间内,膜片仍保持与基座接触(蜂鸣声不断)。当内部压力达到与外部压力平衡时,膜片开始向外移动并与基座脱离(蜂鸣声停止),蜂鸣声停止,提醒操作者读取A读数。继续向内充气加压,膜片继续向外移动,膜片中心向外移动达到1.10mm时,钢柱在弹簧作用下与导体基座底部接触时,则正负极接通,蜂鸣声再次响起,提醒操作者记录B读数。测控箱,一般包括两个压力计(也有采用一个压力计)、与压力源的连接口、与气电管路的连接口、接地电缆接口、检流计和蜂鸣器(由扁铲测头电路的闭合决定是否发出响声,这样,蜂鸣器可以有效地提示电路的闭合与否,促使操作者可以确定A,B,C

6、读数的时机),另外还有排气阀,统能够顺利排泄气体。扁铲侧胀试验用高压钢瓶的高压气作为气压源,气体必须是干燥的空气或氮气。一只充气15MPa的10L气瓶,在中密度土中做25 m长管路的试验,一般可进行约1000个测点,约200m。耗气量随土质密度和管路增长而增加,因此,在试验前,应先检查气量是否充足,以免在试验中途更换气源。贯入设备是将扁铲测头贯入预定土层的机具.通常采用的有静力触探机具和液压钻机机具等。在一般土层中,通常采用静力触探机具,而在较坚硬的粘性土或较密实的砂土层,可以采用标贯机具来替代。锤击法会影响试验精度,CPT设备较为理想,应优先选用。试验中的贯入阻力是很有用的数值,可用以确定如

7、砂土摩擦角等土工参数,若采用CPT机具贯入时,贯入速率应控制在20cm/min。一、钢膜的标定二、试验前期准备工作三、测试过程四、消散试验五、注意事项 钢膜的标定就是为了克服膜片本身的刚度对试验结果的影响,通过标定,可以得到膜片的标定值A和B,可用于对A、B、C读数进行修正。标定必须做两次,一次为试验前标定,另一次为试验后标定,判断试验结果可靠性。在空气中大气压力下,因为膜表面本身有微小的向外的曲率,自由膜片的位置处于在A、B之间的某个位置(即介于距基座0.05-1.1mm)。A是通过抽真空使膜片从自由位置回缩到距离基座0.05mm(A位置)时所需的压力;而B是充气使膜片从自由位置到B位置时所

8、需的外界压力,此时为张力。1)标定过程 1.试验若采用静力触探设备贯入扁铲测头,应先将气电管路贯穿在探杆中。在贯穿时,要拉直管路,让探杆一根根沿管路滑行穿过为好,尽量减小管路的绞扭和弯伤倘若用钻机开孔锤击贯入扁铲测头,气电管路可不贯穿钻杆中,而采用按一定的间隔直接用胶带绑在钻杆上。2.气电管路贯穿探杆后,一端与扁铲测头连接。然后通过变径接头,拧上第一根探杆,待侧试时一根一根连接(若管路在钻杆上,须将管路从第一根钻杆的变径接头中引出)。3.检查侧控箱、压力源设备完好,需估算一下钢瓶气体是否满足试验测试需要。然后彼此连接上,再将气电管路的另一端跟测控箱的测头插座连接。4.地线接到测控箱的地线插座上

9、,另一端夹到探杆或压机的机座上。5.检查电路,是否连通。1.扁铲测头贯入速度应控制在2cm/s左右,在贯入过程中,排气阀始终是打开的。当测头达预定深度后:(1)关闭排气阀,缓慢打开微调阀,在蜂鸣器停止响的瞬间记下气压值,即A读数;(2)继续缓慢加压,直至蜂鸣器响时,记下气压值,即B读数;(3)立即打开排气阀,并关上微调阀以防止膜片过分膨胀而损坏膜片;(4)接着将探头贯入至下个试验点,在贯入过程中排气阀始终打开,重复下一次试验。如在试验中需要获得C读数,应在步骤(3)中打开微排阀而非打开排气阀,使其缓慢降压直至蜂鸣器停后再次响起(膜片离基座为0.05mm)时,此时记下的读数为C值。2.加压的速率

10、对试验的结果有一定影响,因而应将加压速率控制在一定范围内。A值应控制在15-20s之间测得,而B值应在A值之后的15-20s之间获得,C值在B值后约1 min获得。这个速率是在气电管路为25m长的加压速率,对大于25m的气电管路,可适当延长。3.试验结束后,应立即提升探杆,从土中取出扁铲测头,不能延误,并对扁铲测头膜片进行标定,求得试验后A和B数值。A和B应在许用范围内,并且试验前后A和B值相差不能超过25kPa,否则,试验的数据不能使用。DMT消散试验方法,试验过程中,只测读A值,膜片没有扩张到B处。试验步骤如下:(1)按DMT试验程序贯入到试验深度,缓慢加压并启动秒表,蜂鸣器响时、读取A值

11、并记下所需时间t;立即释放压力回零,而不测B和C值。(2)分别在时间间隔为0.5、1、2、4、8、15、30min时重复上述步骤。(3)绘制压力值A-lgt曲线,曲线的形状通常为S型,当曲线的第二个拐点出现后,可停止试验。1.试验中,随时校核B-AA+B是否成立。若不成立,应停止试验,重新校核A和A值。2.试验若暂停,排气阀必须打开,以免有关阀门泄漏。3.不应该把测头放在地下过夜,因为正常工作时,微小的泄漏无关紧要,若扁铲测头长时间处于地下水位以下。微小泄漏可能使测头进水而导致短路。4.对较长的气电管路(25m),需检查所加气压沿管路是否均衡,检查方法是加压时关闭微调阀,观察压力表数值是否下降,若下降,说明加压速率太快,应适当减慢。5.在杂填土土层中试验时,应采用另行配备的实心测头开孔,以免杂填土中的硬物划伤扁铲测头,尤其是避免损坏测头上膜片。5.成果整理及应用u0,未贯入前试验深度处的静水压力工程应用

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