一静力载荷试验.docx

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1、一静力载荷试验一、 静力载荷试验 1. 试验的目的及意义 确定地基土的临塑荷载，极限荷载，为评定地基土的承载力提供依据； 确定地基土的变形模量； 估算地基土的不排水抗剪强度； 确定地基土基床反力系数； 2. 试验的适用范围 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等于或大3m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。载荷试验可适用于各种地基土，特适用于各种填土及碎石的土。本节主要介绍浅层平板静力载荷试验。 本实验为浅层平板载荷试验。 3. 试验的基本原理 平板载荷试验是在拟建建筑场地上将一定尺寸和几何形状的刚性板，安放在被测的地基持力层上

2、，逐级增加荷载，并测得相应的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，由此可得到荷载直沉降曲线。典型的平板载荷试验p-s线变曲线可以划分为三个阶段，如右图所示。 形剪通过对p-s曲线进行计算分析，可以得到地基土的承阶段 切变载力特征值fak、变形模量E0和基床反力系数ks。 形阶平板载荷试验所反映的相当于承压板下1.52.0倍段 承压板直径的深度范围内地基土的强度、变形的综合性状。 浅层平板载荷试验适用浅层天然地基土，包括各种填土、含碎石的土等。也用于复合地基承载力评价。 4. 试验仪器及制样工具 破坏阶段 仪器设备：载荷试验的设备由承压板、加荷装置及沉降观测装置等部件组合而成。目前，组合型式多样，成套

3、的定型设备已应用多年。 承压板，有现场砌置和预制两种，一般为预制厚钢板(或硬木板)。对承压板的要求是，要有足够的刚度，在加荷过程中承压板本身的变形要小，而且其中心和边缘不能产生弯曲和翘起；其形状宜为圆形(也有方形者)，对密实粘性土和砂土，承压面积一般为10005000cm2。对一般土多采用25005000cm2。按道理讲，承压板尺寸应与基础相近，但不易做到。 加荷装置，加荷装置包括压力源、载荷台架或反力构架。加荷方式可分为两种，即重物加荷和油压千斤顶反力加荷。 1) 重物加荷法，即在载荷台上放置重物，如铅块等。由于此法笨重，劳动强度大，加荷不便，目前已很少采用(图43)。其优点是荷载稳定，在大

4、型工地常用。 图3 载荷台式加压装置 (a)木质或铁质载荷台；(b)低重心载荷台；1载荷台； 2钢锭；3混凝土平台；4测点；5承压板 2) 油压千斤顶反力加荷法，即用油压千斤顶加荷，用地锚提供反力。由于此法加荷方便，劳动强度相对较小，已被广泛采用，并有定型产品。采用油压千斤顶加压，必须注意两个问题：油压千斤顶的行程必须满足地基沉降要求。下入土中的地锚反力要大于最大加荷，以避免地锚上拔，试验半途而废。 图4 千斤顶式加压装置 (a)钢桁架式装置；(b)拉杆式装置；1千斤顶； 2地锚；3桁架；4立柱；5分立柱；6拉杆 沉降观测装置，沉降观测仪表有百分表、沉降传感器或水准仪等。只要满足所规定的精度要

5、求及线性特性等条件，可任意选用其中一种来观测承压板的沉降。由于载荷试验所需荷载很大，要求一切装置必须牢固可靠、安全稳定。 5. 试验步骤 第一部分，设备安装： 、下地锚、安横梁、基准梁、挖试坑等。地锚数量为4个，以试坑中心为中心点对称布置。然后根据试验要求，开挖试坑至试验深度。接着安装好横梁、基准梁等。该工作由老师事先完成。 、放置承压板。在试坑的中心位置，根据承压板的大小铺设不超过20mm厚的砂垫层并找平，然后小心放置承压板。 、千斤顶和测力计的安装。以承压板为中心，从下往上依次放置千斤顶、测力计、垫片，并注意保持它们在一条垂直直线上。然后调整千斤顶，使整体稳定在承压板和横梁之间，形成完整的

6、反力系统。 、沉降测量元件的安装。把百分表通过磁性表座固定在基准梁上，并调整其位置，使其能准确测量承压板的沉降量。百分表数量为4个，在安装时，注意使其均匀分布在四个方向，形成完整的沉降测量系统。 第二部分，加载操作： 、加载前预压，以消除误差。 、加载等级一般分1012级，并不小于8级，我们取10级。最大加载量200kPa，所以每级20kPa。由于承压板面积为0.2m2，所以每级荷载为4kN。同时，第一级是各级加压的两倍，即8kN。 、通过事先标定的压力表读数与压力之间的关系，计算出预定荷载所对应的测力计百分表读数。 、加荷载。按照计算的预定荷载所对应的测力计百分表读数加载，并随时观察测力计百

7、分表指针的变动，通过千斤顶不断补压，以保证荷载的相对稳定。 、沉降观测。采用慢速法，每级荷载施加后，间隔5min、5min、10min、10min、15min、15min测读一次沉降，以后间隔30min测读一次沉降，当连续2h每小时沉降量小于0.1mm时，可以认为沉降已达到相对稳定标准，可施加下一级荷载。 、试验记录。每次读数完，准确记录，以保证资料的可靠性。 第三部分，卸载操作： 、卸载时，每级压力是加载时的2倍。 、由于此次实习并未要求记录卸载数据，所以未作详细要求。 、松开油阀，拆卸装置。 6. 试验数据 实验原始数据见附表一。 7. 试验数据处理 由原始数据统计处理，我们得到以下一个表

8、格，每级荷载作用下，我们通过率定曲线，得出千斤顶的力，由此计算出每级荷载下，承压板对地基土的压力。再由百分表的读数得出每级压力下稳定的沉降量，汇总于下表格。 压力表读数Mpa 千斤顶出力kN 承压板压力Mpa 累计沉降量mm 0.2 4.6 9.2 0.0565 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 10.8 17 23.2 29.3 35.6 46.8 48 54.2 60 21.6 34 46.4 58.6 71.2 93.6 96 108.4 120 以上表格数据，帮助我们绘出该地基土的P-S曲线，由原始数据我们还得出每0.1515 0.282 0.5555 0

9、.782 1.308 1.9315 3.884 5.468 6.4605 备注 达到稳定 达到稳定 达到稳定 达到稳定 达到稳定 达到稳定 达到稳定 达到稳定 达到稳定 未达到稳定 级荷载下的S-lgt曲线见。 8. 试验成果分析及工程应用 通过载荷试验，我们得到的最直接，也是最重要的是载荷试验原始记录。试验过程中不仅记录荷载-时间-沉降，还记录了其它与载荷试验相关的信息，包括载荷板尺寸、载荷点试验深度、千斤顶量程与型号、沉降观测仪器与型号、天气、气温等等。 记录数据见附表。 资料整理如下： 、绘制p-s曲线 根据载荷试验原始沉降观测记录，将点绘在厘米坐标纸上。由于p-s曲线的初始直线段延长线

10、不通过原点，则需对p-s曲线进行修正。此处采用图解法进行修正，其中s0=0.06mm，即将曲线整体向上平移 0.06mm。如附图一所示。 、绘制s-lgt曲线 在单对数坐标纸上绘制每级荷载下的slgt曲线，注意标明坐标名称和单位。同时需要标明每根曲线的荷载等级，荷载单位用kPa。如附图二所示。 、地基承载力特征值fak 由于p-s关系呈缓变曲线，不宜采用拐点法和极限荷载法确定地基承载力特征值，故采取相对沉降法。 0.4=0.004其中，b=0.4m，s/b取0.01，即s=0.01载力特征值，但其值不大于最大加载量的一半。 由p-s曲线知，当s=4mm时，p=100kPa m = 4 mm所对

11、应的荷载作为地基承试验在进行到加载为120kpa时，由于天气原因，下雨了，我们被迫终止试验，因此120kpa加载并非破坏时的最大荷载。 所以不能确定当s=4mm时，p=100kPa是否小于最大加载量的一半。 我们暂取fak=100kPa 、地基土的变形模量E0 E0=I0I1K(1-m2)b 其中，承压板边长b=1.0m，承压板为圆形，I0=0.785，承压板埋深z=0m b=0.4m，故I11-0.27z0.270=1-=1。 b1.0如图，承压板为圆形，直径0.4m 对于K，则K=又m取0.35， p21.63=142574kN/m。 -3s0.151510E0=I0I1K(1-m2)b=0.7851142574(1-0.352)0.4=39284.12kPa 、基床反力系数ks 基床反力系数取p-s曲线直线段的斜率，即 K=p21.6=142574kN/m3 -3s0.1515109. 结论与建议 通过实验我们得出该地基土的承载力为100kpa，变形模量为E0=39284.12kpa，基床反力系数ks=142572kpa 试验过程中加载在93.6kpa时，沉降过小，可能由于操作问题，造成在未稳定时，直接进行下一级加压，造成数据在p-s曲线出现严重偏移，因此该组数据为无效数据。 在试验过程中，由于下雨中断试验，此试验数据只能作为参考，不具有实际工程意义。