1、 概述（地基基础的一般知识）1.建筑物、地基、基础的关系 2.地基基础的类型 3.对地基和基础的一般要求 4.地基和基础的常用检测方法 1.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、基础与地基三个组成部分，三个组成部分，三者构成一个相互依存的整体，具有各三者构成一个相互依存的整体，具有各自的功能。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。基础通常指建筑物最下端与地基直接接触并经过了基础通常指建筑物最下端与地基直接接触并经过了特殊处理的结构部件。特殊处理的结构部件。地基是指建筑物下方的承受建
2、筑物的荷载并维持建地基是指建筑物下方的承受建筑物的荷载并维持建筑物稳定的岩土体。筑物稳定的岩土体。请看图例。请看图例。图 1 房屋建筑体系的组成地基地基地基地基地基地基图 2 桥梁建筑体系的组成2.地基基础的类型（1）地基的类型一一般般土土质质地地基基特特殊殊土土质质地地基基土土质质地地基基岩岩石石地地基基土土岩岩组组合合地地基基天天然然地地基基换换填填地地基基强强夯夯地地基基压压实实地地基基灌灌浆浆地地基基复复合合地地基基人人工工地地基基地地基基（2）基础的类型柱柱下下独独立立基基础础墙墙下下条条形形基基础础刚刚性性基基础础（无无筋筋扩扩展展基基础础）柱柱下下独独立立基基础础墙墙下下条条形形
3、基基础础钢钢筋筋混混凝凝土土扩扩展展基基础础柱柱下下条条形形基基础础筏筏板板基基础础箱箱形形基基础础浅浅基基础础桩桩基基础础沉沉井井基基础础沉沉箱箱基基础础地地下下连连续续墙墙基基础础组组合合型型深深基基础础深深基基础础基基础础3.对地基和基础的一般要求 保证建筑物的安全和正常使用，充分发挥地基的承载能力。安全保证是第一位的。此外尚应注意经济与安全的协调。4.地基和基础的常用检测方法 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。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
4、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。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1.1 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。压板、加荷系统、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：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一、载荷试验的定义一、载荷试验的定义 载荷试
5、验是一项使用最早、应用最广泛的原载荷试验是一项使用最早、应用最广泛的原位试验方法，它是现场在一定尺寸的刚性承压位试验方法，它是现场在一定尺寸的刚性承压板上分级施加静荷载，测定承压板下应力主要板上分级施加静荷载，测定承压板下应力主要影响范围内的天然地基、单桩或复合地基岩土影响范围内的天然地基、单桩或复合地基岩土的承载力和变形特性。的承载力和变形特性。本章主要涉及天然地基的载荷试验。本章主要涉及天然地基的载荷试验。二、荷载试验的分类二、荷载试验的分类 根据承压板的形式和设置深度不同，可以将试验分根据承压板的形式和设置深度不同，可以将试验分成三种：成三种：1.浅层平板载荷试验，适用于浅层地基土；浅层
6、平板载荷试验，适用于浅层地基土；2.深层平板载荷试验，适用于埋深大于深层平板载荷试验，适用于埋深大于3m和地下水和地下水位以上的地基土；位以上的地基土；3.螺旋板载荷试验，适用于深层地基或地下水位以下螺旋板载荷试验，适用于深层地基或地下水位以下的地基土。的地基土。本章主要涉及的是浅层平板载荷试验，螺旋板载荷本章主要涉及的是浅层平板载荷试验，螺旋板载荷试验作补充介绍。试验作补充介绍。三、载荷试验的目的三、载荷试验的目的 荷载试验可用于以下目的：荷载试验可用于以下目的：（1 1）根据荷载沉降关系线（）根据荷载沉降关系线（p-sp-s曲线），确定地基土曲线），确定地基土的承载力；的承载力；p-sp-
7、s曲线上的比例界限压力、极限压力，可曲线上的比例界限压力、极限压力，可以为评定地基土的承载力提供依据。以为评定地基土的承载力提供依据。（2 2）计算土的变形模量（排水或不排水的）；）计算土的变形模量（排水或不排水的）；（3 3）估算地基土的不排水抗剪强度及极限填土高度；）估算地基土的不排水抗剪强度及极限填土高度；（4 4）确定地基土的基床反力系数。）确定地基土的基床反力系数。（5 5）估算地基土的固结系数。）估算地基土的固结系数。spKV/浅层平板载荷试验适用于地表浅层地基、特别适用于各种填土、浅层平板载荷试验适用于地表浅层地基、特别适用于各种填土、含碎石的土类。由于试验比较简单、直观，因此，
8、多年来应用广含碎石的土类。由于试验比较简单、直观，因此，多年来应用广泛。但是，在应用时，应对本方法的下述局限性给予充分的关注：泛。但是，在应用时，应对本方法的下述局限性给予充分的关注：（1）平板载荷试验的影响深度范围不超过两倍承压板宽度（或直）平板载荷试验的影响深度范围不超过两倍承压板宽度（或直径），故只能了解地表浅层地基土的特性。径），故只能了解地表浅层地基土的特性。（2）承压板的尺寸比实际基础小，在刚性承压板边缘产生塑性区的）承压板的尺寸比实际基础小，在刚性承压板边缘产生塑性区的开展，更易造成地基的破坏，使预估的承载力偏低。开展，更易造成地基的破坏，使预估的承载力偏低。（3）载荷板试验是在
9、地表进行的，没有埋置深度所存在的超载，也）载荷板试验是在地表进行的，没有埋置深度所存在的超载，也会降低承载力。会降低承载力。（4）试验时的加载速率比实际工程快得多，对透水性较差的软粘土，）试验时的加载速率比实际工程快得多，对透水性较差的软粘土，其变形状况与实际有较大差异，由此确定的参数也有较大差异。其变形状况与实际有较大差异，由此确定的参数也有较大差异。（5）小尺寸刚性承压板下土中的应力状态极复杂，由此推求的变形）小尺寸刚性承压板下土中的应力状态极复杂，由此推求的变形模量只能是近似的。模量只能是近似的。四、荷载试验的适用条件四、荷载试验的适用条件 在拟建建筑物场地上将一定尺寸和几何形状（圆形或
10、方形）的在拟建建筑物场地上将一定尺寸和几何形状（圆形或方形）的刚性板，安放在被测的地基持力层上，逐级增加荷载，并测得每一刚性板，安放在被测的地基持力层上，逐级增加荷载，并测得每一级荷载下的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，由此可得到荷载级荷载下的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，由此可得到荷载（p）沉降（）沉降（s）曲线（即）曲线（即ps曲线）。典型的平板载荷试验曲线）。典型的平板载荷试验ps曲线可划分为三个阶段：曲线可划分为三个阶段：一、试验的基本原理一、试验的基本原理 图图2 21 1 平板载荷试验平板载荷试验p ps s曲线曲线 （1）直线变形阶段）直线变形阶段：ps曲线为直线段（线性关系）
11、，对应于此曲线为直线段（线性关系），对应于此段的最大压力段的最大压力p0，称为比例界限压力（也称为临塑压力），土体以，称为比例界限压力（也称为临塑压力），土体以压缩变形为主。压缩变形为主。（2）剪切变形阶段）剪切变形阶段：当压力超过：当压力超过p0，但小于极限压力，但小于极限压力pu时，压缩变时，压缩变形所占比例逐渐减少，而剪切变形逐渐增加，形所占比例逐渐减少，而剪切变形逐渐增加，ps线由直线变为曲线由直线变为曲线，曲线斜率逐渐增大。线，曲线斜率逐渐增大。（3）破坏阶段：）破坏阶段：当荷载大于极限压力当荷载大于极限压力pu时，即使维持荷载不变，沉时，即使维持荷载不变，沉降也会急剧增大，始终达不
12、到稳定标准。降也会急剧增大，始终达不到稳定标准。用力学原理进行解释：（土力学）用力学原理进行解释：（土力学）图2-2 变形曲线三阶段及相应地基破坏情况 直线变形阶段：受荷土体中任意点产生的剪应力小于土体的抗剪直线变形阶段：受荷土体中任意点产生的剪应力小于土体的抗剪强度，土的变形主要由土中空隙的压缩引起，并随时间趋于稳定。强度，土的变形主要由土中空隙的压缩引起，并随时间趋于稳定。可以用弹性理论进行分析。可以用弹性理论进行分析。剪切变形阶段：土体除了竖向压缩变形之外，在承压板的边缘已剪切变形阶段：土体除了竖向压缩变形之外，在承压板的边缘已有小范围内土体承受的剪应力达到或超过了土的抗剪强度，并开始有
13、小范围内土体承受的剪应力达到或超过了土的抗剪强度，并开始向周围土体发展。此阶段土体的变形主要由压缩变形和土粒剪切变向周围土体发展。此阶段土体的变形主要由压缩变形和土粒剪切变形共同引起。可以用弹塑性理论进行分析。形共同引起。可以用弹塑性理论进行分析。破坏阶段：即使荷载不再增加，承压板仍会不断下沉，土体内破坏阶段：即使荷载不再增加，承压板仍会不断下沉，土体内部开始形成连续的滑动面，承压板周围土体面上各点的剪应力均达部开始形成连续的滑动面，承压板周围土体面上各点的剪应力均达到或超过土体的抗剪强度。到或超过土体的抗剪强度。二、试验的仪器设备二、试验的仪器设备 平板载荷试验的常用设备包括四部分：平板载荷
14、试验的常用设备包括四部分：（1）承压板）承压板 （2 2）加荷系统）加荷系统 （3 3）反力系统）反力系统 （4 4）量测系统）量测系统图图23 常见的载荷试验反力与加载布置方式常见的载荷试验反力与加载布置方式（1）承压板）承压板 承压板的功能类似于建筑物的基础，所施加的荷载通过承压板承压板的功能类似于建筑物的基础，所施加的荷载通过承压板传递给地基土。传递给地基土。（2）加荷系统）加荷系统 一般可分为千斤顶加载装置和重物加载装置。一般可分为千斤顶加载装置和重物加载装置。重物加载装置是将已知重量的钢锭、混凝土块等按试验加载计重物加载装置是将已知重量的钢锭、混凝土块等按试验加载计划依次放在加载平台
15、上，达到对地基土分级加载的目的。（划依次放在加载平台上，达到对地基土分级加载的目的。（不需不需要反力装置支撑要反力装置支撑）。）。千斤顶加载方式需要反力装置配合，一般采用油压式。加载方式千斤顶加载方式需要反力装置配合，一般采用油压式。加载方式又由以下部件组成：主机、千斤顶、位移传感器、加载油泵、压又由以下部件组成：主机、千斤顶、位移传感器、加载油泵、压力传感器、百分表等。力传感器、百分表等。（3）反力系统）反力系统 常见的反力系统可以由重物、地锚或重物与地锚联合联合常见的反力系统可以由重物、地锚或重物与地锚联合联合提供，然后与梁架组合成稳定的反力系统。当在岩体内进行荷提供，然后与梁架组合成稳定
16、的反力系统。当在岩体内进行荷载试验时，可以利用周围稳定的岩体提供所需要的反力。见图载试验时，可以利用周围稳定的岩体提供所需要的反力。见图2-4。（4）观测系统）观测系统 主要指位移（沉降）量测系统，包括支撑柱、基准梁、位主要指位移（沉降）量测系统，包括支撑柱、基准梁、位移测量元件（位移传感器、百分表）及其他附件。具体的支撑移测量元件（位移传感器、百分表）及其他附件。具体的支撑关系是：位移量测元件固定在基准梁上，基准梁架设在支撑柱关系是：位移量测元件固定在基准梁上，基准梁架设在支撑柱上，而支撑柱要打设在试坑内适当位置。上，而支撑柱要打设在试坑内适当位置。图图24 坚硬岩土体内载荷试验反力系统示意
17、图坚硬岩土体内载荷试验反力系统示意图 一、试验技术要求一、试验技术要求 浅层平板载荷试验，应当满足下列技术要求：浅层平板载荷试验，应当满足下列技术要求：（1）试坑的要求）试坑的要求 一般要求荷载施加在半无限空间的表面，即埋设深度为零。但一一般要求荷载施加在半无限空间的表面，即埋设深度为零。但一般都是在开挖基坑底部进行试验，这时要求基坑宽度应大于承压板般都是在开挖基坑底部进行试验，这时要求基坑宽度应大于承压板宽度或直径的宽度或直径的3倍。倍。试坑底部的岩土应避免扰动，保持其原状结构和天然含水量，试坑底部的岩土应避免扰动，保持其原状结构和天然含水量，可在承压板下铺设可在承压板下铺设20mm的砂垫层
18、找平，并尽快安装设备。的砂垫层找平，并尽快安装设备。（2）承压板的尺寸）承压板的尺寸 一般情况下承压板的形状为方形或圆形，尺寸多为一般情况下承压板的形状为方形或圆形，尺寸多为0.250.5m2，在实际工程中，可根据试验岩土层状况或试验要求选用合适的面积，在实际工程中，可根据试验岩土层状况或试验要求选用合适的面积，可参照下面经验值选取：可参照下面经验值选取：a 一般粘性土地基，常用面积为一般粘性土地基，常用面积为0.5 m2的圆形或方形刚性承压板；的圆形或方形刚性承压板；b 碎石类土，承压板宽度应为最大碎石直径的碎石类土，承压板宽度应为最大碎石直径的1020倍；倍；c 岩石类土，承压板面积以岩石
19、类土，承压板面积以0.1 m2为宜；为宜；d 为确定加固后复合地基的承载力，得用大型载荷试验，要求承为确定加固后复合地基的承载力，得用大型载荷试验，要求承压板面积大于压板面积大于1m1m。如南京水利科学研究院曾在宁夏大武口电厂及南通天生港电厂，如南京水利科学研究院曾在宁夏大武口电厂及南通天生港电厂，为检验碎石桩加固效果，测定复合地基承载力，做过为检验碎石桩加固效果，测定复合地基承载力，做过3m3m的大的大型载荷试验。型载荷试验。（3）加载方式及沉降观测）加载方式及沉降观测 a慢速法慢速法 分级加荷按等荷载增量均衡施加，荷载增量按预估的极限荷分级加荷按等荷载增量均衡施加，荷载增量按预估的极限荷载
20、等分为载等分为1012级（不少于级（不少于8级），或为临塑荷载的级），或为临塑荷载的1/4或或1/5。对每级荷载，自加荷开始按时间间隔对每级荷载，自加荷开始按时间间隔5min、5 min、10 min、10 min、15 min、15 min 测读一次沉降，以后间隔测读一次沉降，以后间隔30 min测读一次测读一次沉降，当连续沉降，当连续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0.1mm，或连续，或连续1小时小时内每内每30 min沉降量不超过沉降量不超过0.05mm，可以认为沉降已达到稳定标，可以认为沉降已达到稳定标准，可施加下一级荷载。准，可施加下一级荷载。b快速法快速法 分级加
21、荷等级与慢速法相同，但每一级荷载按间隔分级加荷等级与慢速法相同，但每一级荷载按间隔15min观测观测一次沉降，每级荷载持续一次沉降，每级荷载持续2小时，即可施加下一级荷载。小时，即可施加下一级荷载。c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，测读与沉降相应的所控制承压板以一定的沉降速率沉降，测读与沉降相应的所施加的荷载，直到试验达到破坏状态。施加的荷载，直到试验达到破坏状态。（4）试验终止条件）试验终止条件 试验结束标准：一般认为，当出现下列情况之一时，可认为地试验结束标准：一般认为，当出现下列情况之一时，可认为地基已达破坏阶段，可终止试验：基已达破坏阶段，可终止试验：a在荷载
22、不变条件下，在荷载不变条件下，24小时沉降速率几乎不变或加速发展（不小时沉降速率几乎不变或加速发展（不能达到稳定状态）；能达到稳定状态）；b 板周围出现隆起或破坏性裂缝；板周围出现隆起或破坏性裂缝；c c相对沉降量相对沉降量s/b（承压板直径或边长）超过（承压板直径或边长）超过0.060.08。二、试验设备的安装及操作步骤二、试验设备的安装及操作步骤 （1）试验设备的安装）试验设备的安装a打地锚：一般打地锚：一般4根或根或6根对称布置，应全部进入较硬的地层，根对称布置，应全部进入较硬的地层，以提供较大的反力。以提供较大的反力。b挖试坑：大于承压板尺寸的挖试坑：大于承压板尺寸的3倍，并挖至试验深
23、度。倍，并挖至试验深度。c放置承压板：在试坑中心位置，铺设厚度不超过放置承压板：在试坑中心位置，铺设厚度不超过20mm的砂的砂垫层并找平，小心平放承压板，防止歪斜着地。垫层并找平，小心平放承压板，防止歪斜着地。d加压系统的安装：以承压板为中心，从上至下在承压板上以加压系统的安装：以承压板为中心，从上至下在承压板上以此安装千斤顶、测力计和分力帽，使其重心保持在一条垂直直此安装千斤顶、测力计和分力帽，使其重心保持在一条垂直直线上。线上。e反力系统的安装：通过连接件将次梁安装在地锚上，以承压反力系统的安装：通过连接件将次梁安装在地锚上，以承压板为中心将主梁通过连接件安装在次梁下，形成完整的反力系板为
24、中心将主梁通过连接件安装在次梁下，形成完整的反力系统。统。f量测元件的安装：打设支撑柱，安装基准梁，固定位移传量测元件的安装：打设支撑柱，安装基准梁，固定位移传感器、百分表，形成完整的位移沉降量测系统。感器、百分表，形成完整的位移沉降量测系统。（2）操作步骤）操作步骤对于每一级荷载，其操作步骤均可分为对于每一级荷载，其操作步骤均可分为4步：步：a加载操作：第一级加载应考虑设备的重量和挖掉土的自重，因加载操作：第一级加载应考虑设备的重量和挖掉土的自重，因此，要事先标定或计算预压荷载与相应油压表读数或测力计百分表此，要事先标定或计算预压荷载与相应油压表读数或测力计百分表读数之间的关系。读数之间的关
25、系。b稳压操作：每级荷载下都必须保持稳压，在试验过程中由于某稳压操作：每级荷载下都必须保持稳压，在试验过程中由于某些原因会使荷载减小，必须随时观察油压表的读数，并通过千斤顶些原因会使荷载减小，必须随时观察油压表的读数，并通过千斤顶不断补压，使施加的荷载保持相对稳定。不断补压，使施加的荷载保持相对稳定。c沉降观测：按照试验沉降观测技术要求进行读数。沉降观测：按照试验沉降观测技术要求进行读数。d试验记录：在试验过程中必须始终按照规定将每一级荷载观测试验记录：在试验过程中必须始终按照规定将每一级荷载观测数据记录在载荷试验记录表中。数据记录在载荷试验记录表中。一、绘制曲线一、绘制曲线 试验资料整理是试
26、验结束后最重要的一项工作，其中沉降观测试验资料整理是试验结束后最重要的一项工作，其中沉降观测记录是最重要的原始资料，不仅记录了沉降，还记录了荷载等级和记录是最重要的原始资料，不仅记录了沉降，还记录了荷载等级和其他与荷载试验相关的信息，如承压板形状、尺寸、荷载点试验深其他与荷载试验相关的信息，如承压板形状、尺寸、荷载点试验深度、土性等等。度、土性等等。图25 p-s关系曲线 包括分级累加荷载包括分级累加荷载p-s曲线（荷载沉降曲线）、每一级荷载下曲线（荷载沉降曲线）、每一级荷载下的的st曲线。曲线。（1）p-s曲线曲线 将每一级加载下的荷载量值（将每一级加载下的荷载量值（p p）和对应的最终沉降
27、值（）和对应的最终沉降值（s s）数据）数据对（对（p p，s s）绘制在坐标纸上（图）绘制在坐标纸上（图2-52-5）。）。目的就是要确定目的就是要确定p-sp-s曲线的特征点曲线的特征点p p0 0和和p pu u，当，当p-sp-s曲线上有明显的曲线上有明显的直线段时，以直线的终点（第一拐点）为直线段时，以直线的终点（第一拐点）为p p0 0，当直线段不明显时，当直线段不明显时，可变换坐标，改做可变换坐标，改做lgp-lgslgp-lgs或或p-p-s/s/p p曲线（曲线（s s为沉降增量，为沉降增量，p p为荷载增量），以拐点对应的荷载为为荷载增量），以拐点对应的荷载为p p0 0。
28、见图。见图2-62-6。图26 p-s/p关系曲线（2）s-t曲线曲线 s-t曲线反映的是每一级荷载下地基土随时间的变形情况；又曲线反映的是每一级荷载下地基土随时间的变形情况；又可分为两种，即按可分为两种，即按p分级绘制和按分级绘制和按p分段连续绘制，两者都需在曲分段连续绘制，两者都需在曲线上注明荷载等级。如图线上注明荷载等级。如图27：图27 s-t关系曲线 二、二、p-s曲线的修正曲线的修正 （1 1）图解法）图解法 如果开始的一些观测点基本在一条直线上，只是不通过原点，如果开始的一些观测点基本在一条直线上，只是不通过原点，表明试验存在一定的系统误差。可将曲线上的各点沿表明试验存在一定的系
29、统误差。可将曲线上的各点沿s s轴进行坐标轴进行坐标平移平移s s0 0，使它通过原点即可。如图，使它通过原点即可。如图2 28 8：图28 p-s曲线修正的图解法 （2 2）最小二乘拟合法）最小二乘拟合法 对于有明显直线段和拐点的对于有明显直线段和拐点的p-sp-s曲线，可以通过最小二乘法拟合曲线，可以通过最小二乘法拟合出最佳回归直线方程式，出最佳回归直线方程式，（3 3）高阶曲线拟合法）高阶曲线拟合法 对于没有明显直线段和拐点的圆滑型或不规则对于没有明显直线段和拐点的圆滑型或不规则p-sp-s曲线，可假曲线，可假设为二次或高阶多项式表示的曲线，通过曲线拟合求得常数项，即，设为二次或高阶多项
30、式表示的曲线，通过曲线拟合求得常数项，即，即为修正后的沉降数据。即为修正后的沉降数据。三、比例界限三、比例界限p0的确定的确定 比例界限比例界限p p0 0的确定方法有以下几种：的确定方法有以下几种：（1 1）当）当p-sp-s曲线上有较明显的直线段和拐点时，直接取直线段的终曲线上有较明显的直线段和拐点时，直接取直线段的终点为比例界限压力点为比例界限压力p p0 0，并取该比例界限压力所对应的荷载作为地基，并取该比例界限压力所对应的荷载作为地基土的承载力特征值。土的承载力特征值。（2 2）当）当p-sp-s曲线上无明显直线段时，可用下述方法确定：曲线上无明显直线段时，可用下述方法确定：a a在
31、某一荷载下，其沉降量超过前一级荷载下沉降量的在某一荷载下，其沉降量超过前一级荷载下沉降量的2 2倍，即倍，即s sn n22s sn-1n-1的点所对应的压力即为比例界限。的点所对应的压力即为比例界限。b b绘制绘制lgp-lgslgp-lgs曲线，曲线上的转折点所对应的压力即为比例界限。曲线，曲线上的转折点所对应的压力即为比例界限。c c绘制绘制p-p-s/s/p p曲线，曲线上的转折点所对应的压力即为比例界曲线，曲线上的转折点所对应的压力即为比例界限。限。四、极限荷载四、极限荷载pu的确定的确定 极限荷载极限荷载p pu u的确定方法有以下几种：的确定方法有以下几种：a a当载荷试验加载至
32、破坏荷载，则取破坏荷载的前一级荷载为极当载荷试验加载至破坏荷载，则取破坏荷载的前一级荷载为极限荷载限荷载p pu u。b b当试验未做到破坏荷载，则可取外插法确定其极限荷载，作图当试验未做到破坏荷载，则可取外插法确定其极限荷载，作图步骤如图步骤如图2 29 9：图29 外插法确定极限承载力 一、地基土承载力确定一、地基土承载力确定 （一）应用载荷试验确定承载力特征值应符合的规定（一）应用载荷试验确定承载力特征值应符合的规定1当当ps曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值。曲线上有比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值。2当试验满足终止加荷条件之一时，其对应的前一级荷载为极限当试验满足终
33、止加荷条件之一时，其对应的前一级荷载为极限荷载，当该值小于对应比例极限荷载值的荷载，当该值小于对应比例极限荷载值的2倍时，取荷载极限值的倍时，取荷载极限值的一半。一半。3不能按上述两条规则确定时，可取不能按上述两条规则确定时，可取s/b0.010.05所对应的值，所对应的值，但其值不应大于最大加载量的一半。但其值不应大于最大加载量的一半。4同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极同一土层参加统计的试验点不应少于三点，当试验实测值的极差不超过平均值的差不超过平均值的30时，取此平均值作为该土层的地基承载力特时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值征值fak。（二）具体确定方法（二
34、）具体确定方法1强度控制法（又称为拐点法、比例界限法）强度控制法（又称为拐点法、比例界限法）此法是指以比例界限压力此法是指以比例界限压力p0作为地基土承载力。适用于硬塑坚作为地基土承载力。适用于硬塑坚硬的粘性土、粉土、砂土和碎石土。硬的粘性土、粉土、砂土和碎石土。2相对沉降法相对沉降法 根据沉降量和承压板直径（或边长）的比值（根据沉降量和承压板直径（或边长）的比值（s/b）确定承载力特）确定承载力特征值：征值：a当承压板面积为当承压板面积为0.250.5m2时，对中高压缩性土，取时，对中高压缩性土，取s/b0.02所对应的荷载为承载力特征值；对砂土和低压缩性土，取所对应的荷载为承载力特征值；对
35、砂土和低压缩性土，取s/b0.010.015所对应的荷载为承载力特征值。所对应的荷载为承载力特征值。b当承压板面积为大于当承压板面积为大于0.5m2时，应结合一些特殊要求综合确时，应结合一些特殊要求综合确定地基承载力特征值。定地基承载力特征值。3极限荷载法极限荷载法 a当比例界限当比例界限p0与极限荷载与极限荷载pu接近时（接近时（pu2p0），可），可按下式计算：按下式计算：sukFpf/sukFpppf00二、变形模量计算二、变形模量计算 1对于厚层均质各向同性地基土，当地表无超载时，按弹性半无对于厚层均质各向同性地基土，当地表无超载时，按弹性半无限体表面受荷原理，计算土的变形模量：限体表
36、面受荷原理，计算土的变形模量：bKIE)1(200式中，式中，E0土的变形模量；土的变形模量；b承压板直径或边长（承压板直径或边长（m）；）；I0承压板位于半空间表面的影响系数；对于圆形刚性承压板位于半空间表面的影响系数；对于圆形刚性板，板，；对于方形承压板，；对于方形承压板，I00.886；Kp-s曲线直线段的斜率（曲线直线段的斜率（KN/m3）；）；土的泊松比，碎石土取土的泊松比，碎石土取0.25，砂土、亚砂土、粉土取，砂土、亚砂土、粉土取0.30，亚粘土、粉质粘土取，亚粘土、粉质粘土取0.35，粘土取，粘土取0.42。或者用此公式：或者用此公式：式中，式中，p承压板上直线变形阶段的荷载，
37、承压板上直线变形阶段的荷载，KN；s与荷载与荷载p相对应的承压板沉降值，相对应的承压板沉降值，cm。785.04/0IsbpE)1(10202当地表有超载时，将计算公式进行修正：当地表有超载时，将计算公式进行修正：I1为承压板埋深为承压板埋深z修正系数，修正系数，当当zb时，时，其他符号意义同前。其他符号意义同前。bKIIE)1(2100bzI27.011zbI23.05.01三、估算地基土的不排水抗剪强度三、估算地基土的不排水抗剪强度 用快速载荷试验（相当于不排水条件）的极限荷载用快速载荷试验（相当于不排水条件）的极限荷载pu，可估算饱，可估算饱和粘性土的不排水抗剪强度和粘性土的不排水抗剪强
38、度Cu。cduuNppC式中，式中，pu快速载荷试验所得的极限荷载，快速载荷试验所得的极限荷载，kPa；pd承压板周边外的超载或土的自重应力，承压板周边外的超载或土的自重应力，kPa；Nc当周边无超载时，当周边无超载时，Nc6.15；当承压板埋深大于或；当承压板埋深大于或等于等于4倍板径或边长时，倍板径或边长时，Nc9.25；当承压板埋深小于；当承压板埋深小于4倍板径或倍板径或边长时，边长时，Nc由线性内插确定。由线性内插确定。四、确定地基土的基床反力系数四、确定地基土的基床反力系数 依据平板载荷试验依据平板载荷试验ps曲线直线段的斜率，可直接确定基准基床系曲线直线段的斜率，可直接确定基准基床
39、系数数Kv（国标岩土工程勘察规范（国标岩土工程勘察规范（GB500212019）：）：spKv/一、概述一、概述 平板载荷试验只能确定浅层地基的承载力等问题，而无法解决深平板载荷试验只能确定浅层地基的承载力等问题，而无法解决深基础的工程问题。基础的工程问题。1973年，挪威年，挪威Janbu等人研制出螺旋板载荷试验。等人研制出螺旋板载荷试验。该试验是在不同深度处的原始应力条件下进行的载荷试验，将螺该试验是在不同深度处的原始应力条件下进行的载荷试验，将螺旋形的承压板旋入地面以下预定的试验深度处，用千斤顶通过传力旋形的承压板旋入地面以下预定的试验深度处，用千斤顶通过传力杆对螺旋板施加荷载，由位于螺
40、旋板上端的传感器测定压力，并用杆对螺旋板施加荷载，由位于螺旋板上端的传感器测定压力，并用百分表观测承压板的位移。百分表观测承压板的位移。其装置见图其装置见图2-102-10，同样包括三个系统：加载系统、反力系统、量，同样包括三个系统：加载系统、反力系统、量测系统。测系统。目前，欧美很多国家已将试验成果用于实际工程，在我国也在少目前，欧美很多国家已将试验成果用于实际工程，在我国也在少数单位得到应用。最大试验深度已达数单位得到应用。最大试验深度已达3030米。米。图2-10 螺旋板载荷试验装置示意 二、适用性和参数确定二、适用性和参数确定 螺旋板载荷试验适用于地下水位以下一定深度处的砂土、软粘土、
41、螺旋板载荷试验适用于地下水位以下一定深度处的砂土、软粘土、一般粘性土和硬粘性土层。一般粘性土和硬粘性土层。可确定的参数有：地基土的承载力、变形模量、基床系数、固结可确定的参数有：地基土的承载力、变形模量、基床系数、固结系数等。系数等。三、技术要求 1 1承压板应有足够刚度，加工准确。一般，板头面积为承压板应有足够刚度，加工准确。一般，板头面积为100100、200200、500cm500cm2 2，相当于半径为，相当于半径为113113、160160、252mm252mm。2 2螺旋板旋入土中会引起一定的土体扰动，为减小扰动，应保证：螺旋板旋入土中会引起一定的土体扰动，为减小扰动，应保证：（1
42、 1）选择适当的轴径（）选择适当的轴径（2c2c）、板径（）、板径（2a2a）、螺距（）、螺距（2b2b）及板厚）及板厚（t t），使），使c/a=0.125c/a=0.125，b/a=0.25b/a=0.25，t/a=0.02t/a=0.02；（2 2）螺旋板头的旋入进尺与螺距一致；）螺旋板头的旋入进尺与螺距一致；（3 3）螺旋板与土接触面加工光滑。）螺旋板与土接触面加工光滑。3 3加载方式与平板载荷试验一样，有慢速法、快速法和等沉降速加载方式与平板载荷试验一样，有慢速法、快速法和等沉降速率法（一般可采用率法（一般可采用0.50.52mm/min2mm/min）。）。4 4试验加荷等级、试验
43、结束条件与平板载荷试验相同。试验加荷等级、试验结束条件与平板载荷试验相同。5 5在同一试验孔内，在垂直方向的试验点间距一般应大于在同一试验孔内，在垂直方向的试验点间距一般应大于1 1米，可米，可结合土层变化和均匀性布置。结合土层变化和均匀性布置。四、资料整理及成果应用四、资料整理及成果应用 1绘制绘制ps曲线曲线 与平板荷载试验相比，螺旋板载荷试验除临塑压力与平板荷载试验相比，螺旋板载荷试验除临塑压力p0（比例界限）（比例界限）及极限压力及极限压力pu外，还多一个特征值外，还多一个特征值pd。p0与与pu的物理意义和平板载的物理意义和平板载荷试验相同；荷试验相同；pd为试验深度处的原位有效自重
44、压力。典型的为试验深度处的原位有效自重压力。典型的ps曲曲线如图线如图2-11：图2-11 ps典型曲线（1）用）用ps曲线评定地基土承载力特征值时，与平板试验一样，曲线评定地基土承载力特征值时，与平板试验一样，无需作深度修正。无需作深度修正。（2）变形模量计算）变形模量计算 spbE式中，E不排水变形模量（MPa）；p某一级荷载压力（MPa）；s压力p下固结完成后的最终沉降量（mm）；b螺旋板直径（mm）。与试验深度和土类有关的系数，可以按表21选取。（3）一维压缩模量）一维压缩模量当试验在排水条件下进行时，可按当试验在排水条件下进行时，可按Janbu公式推求公式推求Es：1)(aasppm
45、pEsaNspbpm式中，式中，Es一维压缩模量，一维压缩模量，kPa；m模量系数；模量系数；pa参考压力，一般取参考压力，一般取1个大气压力个大气压力100kPa；p施加的压力值，取直线段内任一压力值，施加的压力值，取直线段内任一压力值，kPa；应力指数，对正常固结饱和粘土取应力指数，对正常固结饱和粘土取0；砂土与粉土取；砂土与粉土取0.5；超固结饱和粘土取超固结饱和粘土取1。p承压板上的压力增量，承压板上的压力增量，pppd，kPa；b螺旋板直径，螺旋板直径，cm；s对应对应p力的承压板沉降量，力的承压板沉降量，cm Ns无因次沉降数，与无因次沉降数，与pd及及p有关，由图有关，由图2-1
46、2查得。查得。2绘制绘制s 曲线曲线按每级荷载下的沉降量按每级荷载下的沉降量s与时间的平方根绘制曲线。与时间的平方根绘制曲线。（1）土体达到某固结度所需的时间）土体达到某固结度所需的时间 作图法估算：过作图法估算：过s 曲线初始段直线与曲线初始段直线与s轴的交点，作一斜轴的交点，作一斜率为初始直线段斜率率为初始直线段斜率1.31倍的直线，其与曲线倍的直线，其与曲线s 的交点所对应的交点所对应的时间，即为完成的时间，即为完成90固结度的时间固结度的时间t90，如图，如图2-13：ttt图2-13 求t90的s 曲线 t（2）土的水平向固结系数）土的水平向固结系数根据一维轴对称径向排水固结理论，径
47、向固结系数根据一维轴对称径向排水固结理论，径向固结系数Cv为：为：式中，式中，Cv径向固结系数（径向固结系数（cm2/min）；）；R螺旋板半径（螺旋板半径（cm）；）；T90相当于相当于90固结度的时间因子，取为固结度的时间因子，取为0.335；t90完成完成90固结度的时间。固结度的时间。90290tRTCv1.什么是载荷试验？有什么优缺点？2.载荷试验有哪几种类型？各自的适用性又是怎样的？3.载荷试验典型ps曲线可以分为哪几个阶段？各阶段的变形特性及对应的力学原理分别是怎样的？4.载荷试验的加载方式、沉降观测、稳定标准分别是怎样规定的？5.浅层载荷试验的试验终止条件是什么？6.载荷试验有
48、哪几个方面的应用？7.载荷试验确定地基承载力有哪几种方法？1.什么是静力触探试验？有哪些方面的工程应用？2.静力触探试验有哪几种类型？各自的适用性怎样？3.按功能分，探头可分为哪几种？各自要测试哪些试验指标？4.常用的孔压探头可设置在哪些位置？各处测得的孔压值有什么特点？5.静力触探探头工作应用了哪些原理？并综合表述。6.影响静力触探试验的因素有哪些？7.绘制孔压静力触探试验曲线应包括哪些曲线？8.试说明用u2修正锥尖阻力的原理。1.什么是动力触探试验？请说明它的优缺点及适用性。2.动力触探试验有哪几种类型？各自的试验指标及含义是什么？3.动力触探测试有哪些方面的应用？4.表述动力触探试验的基本原理，说明为什么锤击数可以反映地基土的力学性能？5.解释应用动力触探曲线划分土层界限时的“超前”反应。6.影响动力触探试验成果的因素有哪些？
