巖土工程原位測試技術(shù)工藝課件（160頁）

1、 靜力觸探試驗 圓錐動力觸探試驗標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗波速測試現(xiàn)場直接剪切試驗第五章 巖土工程原位測試 在巖土工程勘察過程中，為了取得工程設(shè)計所需要的反映地基巖土體物理、力學(xué)、水理性質(zhì)指標(biāo)，以及含水層參數(shù)等定量指標(biāo)。要求對上述性質(zhì)進行準(zhǔn)確的測試工作，這種測試僅靠勘探中采取巖土樣品在實驗室內(nèi)進行實驗往往是不夠。 實驗室一般使用小尺寸試件，不能完全確切地反映天然狀態(tài)下的巖土性質(zhì)，特別是對難于采取原狀結(jié)構(gòu)樣品的巖土體。因而有必要在現(xiàn)場進行試驗，測定巖土體在原位狀態(tài)下的力學(xué)性質(zhì)及其他指標(biāo)，以彌補實驗室測試的不足。野外試驗亦稱現(xiàn)場試驗、就地試驗、原位測試。許多試驗方法是隨著對巖土體的深入研究而發(fā)展起來的。 5.1

2、 概述一、野外試驗的目的 1、在巖土體處于天然狀態(tài)下，利用原地切割的較大尺寸的試件進行各種測試取得可靠的巖土體物理、力學(xué)、水理性質(zhì)指標(biāo)。 2、對于某些因無法采取原狀樣品進行室內(nèi)實驗的巖土體的測試。如：裂隙化巖石、液態(tài)粘性土（低液限粘土、淤泥）、砂礫。 3、完成或?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)無法測定的實驗內(nèi)容。如：地下洞室圍巖應(yīng)力、巖體裂隙的連通性、透水性、含水層的滲透性等。 4、為施工（基坑開挖、地基處理）提供可靠的數(shù)據(jù)。二、野外試驗的分類1、巖土力學(xué)性質(zhì)的野外測定（1）土體力學(xué)性質(zhì)試驗: 載荷試驗、旁壓試驗、靜、動觸探試驗、十字板剪切試驗（2）巖體力學(xué)性質(zhì)試驗: 巖體變形靜力法試驗、聲波測試（動力法）試驗、巖體

3、抗剪試驗、點荷載強度試驗、回彈錘測試、便攜式弱面剪試驗 2、巖體應(yīng)力測定: 測定巖體天然應(yīng)力狀態(tài)下及工程開挖過程中應(yīng)力的變化。如：地下洞室開挖 3、水文地質(zhì)試驗: 鉆孔壓水試驗（裂隙巖體）、抽水試驗（中、強富水性含水層）、注水試驗（干、松散透水層）、巖溶裂隙連通試驗等。 4、改善土、石性能的試驗: 為地基改良和加固處理提供依據(jù)。如：灌漿試驗、樁基試驗等。三、土體原位測試的優(yōu)缺點 土體原位測試一般是指在巖土工程勘察現(xiàn)場，在不擾動或基本不擾動土層的情況下對土層進行測試，以獲得所測土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及劃分土層的一種土工勘測技術(shù)。 它是一項自成體系的試驗科學(xué)，在巖土工程勘察中占有重要位置。 這是因

4、為它與鉆探、取樣、室內(nèi)試驗的傳統(tǒng)方法比較起來，具有下列明顯優(yōu)點： (1)可在擬建工程場地進行測試，毋需取樣，避免了因鉆探取樣所帶來的一系列困難和問題，如原狀樣擾動問題等。 (2)原位測試所涉及的土尺寸較室內(nèi)試驗樣品要大得多，因而更能反映土的宏觀結(jié)構(gòu)（如裂隙等)對土的性質(zhì)的影響。 這是因為它與鉆探、取樣、室內(nèi)試驗的傳統(tǒng)方法比較起來，具有下列明顯優(yōu)點： (1)可在擬建工程場地進行測試，毋需取樣，避免了因鉆探取樣所帶來的一系列困難和問題，如原狀樣擾動問題等。 (2)原位測試所涉及的土尺寸較室內(nèi)試驗樣品要大得多，因而更能反映土的宏觀結(jié)構(gòu)（如裂隙等)對土的性質(zhì)的影響。四、土體原位測試技術(shù)的種類土體原位測

5、試方法很多，可以歸納為下列兩類： (1)土層剖面測試法。它主要包括靜力觸探、動力觸探、扁鏟側(cè)脹試驗及波速測試等。 土層剖面測試法具有可連續(xù)進行、快速經(jīng)濟的優(yōu)點。 (2)專門測試法。它主要包括載荷試驗、旁壓試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入實驗、抽水和注水試驗、十字板剪切試驗等。 土的專門測試法可得到土層中關(guān)鍵部位土的各種工程性質(zhì)指標(biāo)，精度高，測試成果可直接供設(shè)計部門使用。其精度超過室內(nèi)試驗的成果。 靜力觸探試驗自1917年瑞典正式使用以來，迄今已有80余年歷史。 靜力觸探試驗主要適用于黏性土、粉土和中等密實度以下的砂土等土質(zhì)情況由于目前尚無法提供足夠大的穩(wěn)固壓入反力，對于含較多碎石、礫石的土和很密實的砂土一般不適

6、合采用。 總測試深度一般在80m以內(nèi)。 靜力觸探的優(yōu)點是連續(xù)、快速、準(zhǔn)確，可以在現(xiàn)場直接得到各土層的貫入阻力指標(biāo)，從而能夠了解土層在原始狀態(tài)下的有關(guān)物理力學(xué)參數(shù)。 5.2 靜力觸探試驗 一、靜力觸探試驗?zāi)康?.根據(jù)貫入阻力曲線的形態(tài)特征或數(shù)值變化幅度劃分土層；2.評價地基土的承載力；3.估算地基土層的物理力學(xué)參數(shù)；4.選擇樁基持力層、估算單樁承載力，判斷沉樁的可能性；5.判定場地土層的液化勢。 二、靜力觸探試驗基本原理 靜力觸探試驗的基本原理是通過一定的機械裝置，用準(zhǔn)靜力將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的金屬探頭垂直均勻地壓入土層中，同時利用傳感器或機械量測儀表測試土層對觸探頭的貫入阻力，并根據(jù)測得的阻力情況來分析

7、判斷土層的物理力學(xué)性質(zhì)。 二、靜力觸探試驗設(shè)備 1. 探頭 單橋： 雙橋： （見書P91） 特殊用 孔壓： 探頭圓錐錐頭截面積： 巖土工程勘察規(guī)范：10cm2、15cm2 國際通用標(biāo)準(zhǔn)：10cm2 常 用 三、靜力觸探試驗設(shè)備 1. 探頭 單橋： 雙橋： （見書P91） 特殊用 孔壓： 探頭圓錐錐頭截面積： 巖土工程勘察規(guī)范：10cm2、15cm2 國際通用標(biāo)準(zhǔn)：10cm2 常 用1）單橋探頭： 在錐尖上部帶有一定長度的側(cè)壁摩擦筒，它只能測定一個觸探指標(biāo)比貫入阻力ps，它是一個反應(yīng)錐尖阻力和側(cè)壁摩阻力的綜合值：式中：ps比貫入阻力； P 總貫入阻力； A 錐尖底面積。單橋探頭結(jié)構(gòu)示意圖 2）雙

8、橋探頭：是將錐尖和側(cè)壁摩擦筒分開，因而能分別測定錐尖阻力qc和側(cè)壁摩阻力fs，可以分別模擬單樁的樁端阻力和樁側(cè)摩阻力。式中：Q c、Pf 分別為錐尖總阻力和側(cè)壁總摩擦力； A、F 分別為錐尖總面積和摩擦筒側(cè)面積。由錐尖阻力qc和側(cè)壁摩擦力fs還可得到摩阻比Rf如下： 雙橋探頭結(jié)構(gòu)示意圖 貫入裝置由兩部分組成，一是給觸探桿加壓的壓力裝置；二是提供加壓所需反力的反力系統(tǒng)。 2. 貫 入 裝 置壓 力裝 置液壓傳動式手搖鏈條式電動絲桿式反 力系 統(tǒng)地錨式重力式 觸探頭在貫入土層的過程中其變形柱會隨探頭遇到的土阻力大小產(chǎn)生相應(yīng)的變形，因此通過量測變形柱的變形也就可以反算土層阻力的大小。 變形柱的變形一

9、般通過貼在其上的應(yīng)變片來測量，應(yīng)變計通過配套的測量電路及電位地表的讀數(shù)和自動記錄裝置來完成整個量測工作。 一般而言，自動記錄裝置可以繪制出貫入阻力隨深度的變化曲線，因而可以直觀地反映出土層力學(xué)性質(zhì)隨深度的變化情況。 3. 量 測 裝 置 四、靜力觸探試驗的技術(shù)要求觸探頭應(yīng)勻速垂直地壓人土中，貫入速率為1.2mmin；人觸探頭的測力傳感器連同儀器、電纜應(yīng)進行定期標(biāo)定，室內(nèi)探頭標(biāo)定測力傳感器的非線性誤差、重復(fù)性誤差、滯后誤差、溫度零漂、歸零誤差均應(yīng)小于 1FS(滿量程讀數(shù))，現(xiàn)場試驗歸零誤差應(yīng)小于3，絕緣電阻不小于500M；深度記錄誤差不應(yīng)大于觸探深度的1； 4.當(dāng)貫人深度大于30m，或穿過厚層軟

10、土層再貫人硬土層時，應(yīng)采取措期防止孔斜或觸探桿斷裂，也可配置測斜探頭量測觸探孔的偏斜角，以修正土層羅線的深度。 5.孔壓探頭在貫人前，應(yīng)在室內(nèi)保證探頭應(yīng)變腔為已排除氣泡的液體所歹滿，并在現(xiàn)場采取措施保持探頭應(yīng)變腔的飽和狀態(tài)，直至探頭進入地下水位以的土層為止。在孔壓靜探試驗過程中不得上提探頭，以免探頭處出現(xiàn)真空負(fù)壓破壞應(yīng)變腔的飽和狀態(tài)影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。 6.當(dāng)在預(yù)定深度進行孔壓消散試驗時，應(yīng)量測停止貫人后不同時間的孔壓值，其計時間隔應(yīng)由密而疏合理控制。試驗過程中不得松動探桿。單橋探頭：比貫入阻力（ps）深度（h）關(guān)系曲線；雙橋探頭：錐尖阻力（qc）深度（h）關(guān)系曲線； 側(cè)壁摩阻力（fs）深度

11、（h）關(guān)系曲線； 摩阻比（Rf）深度（h）關(guān)系曲線；孔壓探頭除上述曲線外，還有： 初始孔壓（ui）深度（h）關(guān)系曲線； 孔壓（ut）對數(shù)時間（lgt）關(guān)系曲線。 五、靜力觸探試驗的成果 1.劃分土層界線 土層界線劃分是巖土工程勘察工作的一個重要內(nèi)容，特別是在樁基工程設(shè)計時，對樁尖持力層頂面標(biāo)高的準(zhǔn)確確定和樁的施工長度具有十分重要的意義。 根據(jù)靜力觸探試驗曲線結(jié)合鉆探分層結(jié)果可以更加準(zhǔn)確地確定土層分界線。 具體分層方法如下：六、靜力觸探試驗成果的應(yīng)用 具體分層方法如下： 1）根據(jù)已有經(jīng)驗并參照下列標(biāo)準(zhǔn)進行，當(dāng)實測ps值不超過下表所列的變動幅度時可合并為一層； 2）根據(jù)靜力觸探深度與貫入阻力關(guān)系曲

12、線圖進行力學(xué)分層。 3）對于一些很薄的交互層，或含薄層粉砂土，不應(yīng)按（1）中所列表進行分層，而應(yīng)以psmax/psmin2為分層標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合記錄曲線和土的類別予以綜合考慮。 4）土層分界線的確定還必須考慮到試驗時超前和滯后的影響。 上、下層貫入阻力相差不大時，取超前深度和滯后深度的中心位置，或中心偏向小阻力土層510cm處作為分層界線； 上、下層貫入阻力相差一倍以上時，當(dāng)由軟土層進入硬土層（或由硬土層進入軟土層）時，取軟土層最后一個（或第一個）貫入阻力小值偏向硬土層10cm處作為分層界線； 上、下層貫入阻力變化不明顯時，可結(jié)合fs和Rf的變化情況確定分層界線。2.劃分場地土的類別 利用靜力觸探試

13、驗結(jié)果劃分土層類別的方法主要有以下三種： 1）以Rf和ps(或qc)的值共同判別土的類別； 2）以psh曲線和qch曲線形態(tài)判別土的類別； 3）以Rf和和qch曲線形態(tài)綜合判別土的類別。3. 評定地基土的強度參數(shù)1）估算飽和黏性土的不排水抗剪強度：式中：Cu也可按地區(qū)性經(jīng)驗公式計算，見表7.5。 2）評定土的內(nèi)摩擦角（1）黏性土按下式估算：（2）砂土按下表估算：4. 評定地基土的變形參數(shù) 1）估算黏性土的壓縮模量Es經(jīng)驗系數(shù)，參見表7.7.2）估算黏性土的變形模量E03）估算砂土的壓縮模量Es4）估算砂土的變形模量E05. 評定地基土的承載力 6. 預(yù)估單樁承載力建筑樁基技術(shù)規(guī)范 1）根據(jù)單橋

14、探頭靜力觸探資料確定混凝土預(yù)制樁單樁豎向極限承載力經(jīng)驗公式：樁端阻力修正系數(shù)，取值參見表7.14 2）根據(jù)雙橋探頭靜力觸探資料確定混凝土預(yù)制樁單樁豎向極限承載力經(jīng)驗公式：7. 評價飽和砂土、粉土的液化勢 根據(jù)比貫入阻力ps的計算值psca與液化臨界比貫入阻力 大小，來判斷土層是否液化。 液化 臨界狀態(tài) 不液化8. 其他應(yīng)用 估算飽和黏性土的天然重度； 確定砂土的相對密實度； 判別黏性土的塑性狀態(tài)等。5.3 圓錐動力觸探試驗5.3 圓錐動力觸探試驗 圓錐動力觸探是利用一定的落錘能量，將一定尺寸、一定形狀的圓錐探頭打入土中，根據(jù)打入的難易程度來評價土的物理力學(xué)性質(zhì)的一種原位測試方法。 圓錐動力觸探

15、以落錘沖擊力提供能量，不象靜力觸探那樣需要專門的反力設(shè)備，因此設(shè)備比較簡單，操作也很方便。 由于沖擊力較大，所以適用范圍更廣，對靜力觸探難以貫入的碎石土層及密實砂土甚至較軟的巖石也可應(yīng)用。 1. 定性劃分不同性質(zhì)的土層；查明土洞、滑動面和軟硬土層分界面；檢驗評估地基土加固改良效果。 2. 定量估算地基土層的物理力學(xué)參數(shù)，如確定砂土孔隙比、相對密度等以及土的變形和強度的有關(guān)參數(shù)，評定天然地基土的承載力和單樁承載力。一、圓錐動力觸探試驗?zāi)康?圓錐動力觸探試驗中，一般以打入土中一定距離（貫入度）所需落錘次數(shù)（錘擊數(shù)）來表示探頭在土層中貫入的難易程度。同樣貫入度條件下，錘擊數(shù)越多，表明土層阻力越大，土

16、的力學(xué)性質(zhì)越好；反之，錘擊數(shù)越少，表明土層阻力越小，土的力學(xué)性質(zhì)越差。通過錘擊數(shù)的大小就很容易定性地了解土的力學(xué)性質(zhì)。再結(jié)合大量的對比試驗，進行統(tǒng)計分析就可以對土體的物理力學(xué)性質(zhì)作出定量化的評估。二、圓錐動力觸探試驗基本原理 圓錐動力觸探試驗設(shè)備較為簡單，主要由三部分組成，一是探頭部分；二是穿心落錘；三是穿心錘導(dǎo)向的觸探桿。 根據(jù)設(shè)備尺寸、規(guī)格及錘擊能量的不同，圓錐動力觸探可分為三種類型：輕型、重型、超重型。三、圓錐動力觸探試驗設(shè)備 輕型：錘重10kg，落距50cm，最大貫入深度46重型：錘重63.5kg，落距76cm，最大貫入深度12 16m （常用） 超重型：錘重120kg，落距100cm

17、，最大貫入深度 20m圓錐動力觸探1. 應(yīng)采用自動落錘裝置以保持平穩(wěn)下落；2. 觸探桿最大偏斜度不應(yīng)超過2%，錘擊貫入應(yīng)保持連續(xù)進行。同時應(yīng)防止錘擊偏心、探桿傾斜和錘擊晃動，保持探桿垂直度。3. 每貫入1m，宜將探桿轉(zhuǎn)動一圈半；當(dāng)貫入深度超過10m時，每貫入20cm宜轉(zhuǎn)動探桿一次。四、圓錐動力觸探試驗的技術(shù)要求4. 對輕型動力觸探，當(dāng)N10100或貫入15cm錘擊數(shù)超過50時可以停止試驗；對重型觸探，當(dāng)連續(xù)三次N63.550，可停止試驗或改用超重型動力觸探；5. 為了減少探桿與孔壁的接觸，探桿直徑應(yīng)小于探頭直徑。在砂土中探頭直徑與探桿直徑之比應(yīng)大于1.3，在黏性土中這一比例可適當(dāng)小些。6. 由

18、于地下水位對錘擊數(shù)與土的物理性質(zhì)（砂土孔隙比）有影響，因此應(yīng)當(dāng)記錄地下水位埋深。 1. 錘擊數(shù)； 2. 錘擊數(shù)隨深度的變化曲線。五、圓錐動力觸探試驗的主要成果1. 按力學(xué)性質(zhì)劃分土層 根據(jù)圓錐動力觸探試驗結(jié)果劃分土層時，應(yīng)首先繪制單孔觸探錘擊數(shù)N與深度H的關(guān)系曲線，再結(jié)合地質(zhì)資料對土層進行分層。 （P81） 六、圓錐動力觸探試驗成果的應(yīng)用錘擊數(shù)越少，土的顆粒越細(xì)；錘擊數(shù)越多，土的顆粒越粗。動力觸探直方圖及土層劃分2. 評價地基土的密實度（ 注意錘擊數(shù)的修正！）1）用重型動力觸探級數(shù)確定砂土、碎石土的孔隙比與密實度 3. 確定地基土的承載力（P81） 4. 確定地基土的變形模量 5. 估算單樁承

19、載力標(biāo)準(zhǔn)值 （P82，表4-12） 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗原來被歸入動力觸探試驗一類，實際上，它在設(shè)備規(guī)格上與前述重型圓錐動力觸探試驗也具有很多相同之處，主要區(qū)別在于以下三點：一是將原來的圓錐形探頭換成了由兩個半圓筒組成的對開式管狀貫入器；二是貫入深度為30cm；三是標(biāo)準(zhǔn)貫入器可取擾動土樣。 5.4 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗圓錐動力觸探標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗具有圓錐動力觸探試驗所具有的所有優(yōu)點，另外它還可取擾動土樣，直接鑒別土層的顆粒組成情況，從而使土層的分層及定名更為準(zhǔn)確可靠。 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗一般都結(jié)合鉆探進行！ 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的目的主要有以下幾個方面： 1.采取擾動土樣，鑒別和描述土類，按照顆分試驗結(jié)果給土層定

20、名； 2.判別飽和砂土、粉土的液化可能性； 3.定量估算地基土層的物理力學(xué)參數(shù)，如黏性土的稠度狀態(tài)、砂土的相對密實度及土的變形及強度的有關(guān)參數(shù)，評定天然地基土的承載力和單樁承載力。一、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗?zāi)康?標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的基本原理與圓錐動力觸探試驗相類似，在標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗中，也是采用標(biāo)準(zhǔn)貫入器打入土中一定距離（30cm）所需落錘次數(shù)（標(biāo)貫擊數(shù)）來表示土阻力大小的，并根據(jù)大量的對比試驗資料分析，進一步得到土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。二、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的基本原理 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗設(shè)備也主要由三部分組成： 一是 貫入部分 二是 穿心落錘 三是 穿心錘導(dǎo)向的觸探桿 詳見下圖！三、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的試驗設(shè)備1穿心錘2錘 墊3探

21、 桿4貫入器5出水孔6貫入器身7貫入器靴 1.與鉆探配合進行，先鉆進到需要進行試驗的土層標(biāo)高以上約15cm，清孔后換用標(biāo)準(zhǔn)圣典入器，并量得深度進尺。 2. 采用自動脫鉤的自由落錘進行錘擊，并減少導(dǎo)向桿與落錘間的摩阻力，避免錘擊時的偏心和側(cè)向晃動，保持貫入器、探桿、導(dǎo)向桿連接后的垂直度。四、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的技術(shù)要求 3. 以每分鐘1530擊的貫入速度，將貫入器打入試驗土層中，先打入15cm不記擊數(shù)，然后繼續(xù)貫入土中30cm ，并記錄錘擊數(shù)N。若地層比較密實，貫入擊數(shù)較大時，也可記錄深度小于30cm 的擊數(shù)，再按下式換算成貫入深度為30cm的錘擊數(shù)。式中： n 所取 的任意貫入量的實際錘擊數(shù) S 對

22、應(yīng)錘擊數(shù)n的貫入量（cm )。 4.拔出貫入器，取出貫入器中的土樣進行鑒別描述。 5. 若需進行下一深度的貫入試驗時，則繼續(xù)鉆進，重復(fù)上述操作步驟。一般每隔1m進行一次標(biāo)貫試驗。 6.在不能保持孔壁穩(wěn)定的鉆孔中進行試驗時，可用泥漿護壁。 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的成果就是試驗點土層的標(biāo)貫擊數(shù)N。 對于實測的標(biāo)貫擊數(shù)N是否要進行桿長修正，目前有兩種截然不同的觀點：一種觀點認(rèn)為 探桿長度對標(biāo)貫試驗有顯著影響，必須進行桿長修正建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 另一種觀點則認(rèn)為不需要進行修正巖土工程勘察規(guī)范、建筑抗震技術(shù)規(guī)范。 五、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗的成果 說 明：（個人認(rèn)為）建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范 必須進行桿長修正，是從土性、地下

23、水、上覆壓力等出發(fā)考慮的修正；巖土工程勘察規(guī)范 不需要進行修正是指勘察報告提供的N不需修正；建筑抗震技術(shù)規(guī)范 不需要進行修正是指用N進行砂土、粉土液化判別時不進行N的修正。 1.判定砂土的密實度 砂土的密實度越高，標(biāo)貫擊數(shù)N值就越大；反之，砂土密實度越低，標(biāo)貫擊數(shù)N就越小。因此可以利用標(biāo)貫擊數(shù)對砂土的密實程度進行判別。 1）國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)方法，可按表7.24進行。 六、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗成果在工程中的應(yīng)用2）經(jīng)驗公式法： 式中：Dr砂土相對密實度； N標(biāo)貫擊數(shù)； 上覆土層壓力。 2. 評定黏性土的稠度狀態(tài)和無側(cè)限抗壓強度 1）國外 2. 評定黏性土的稠度狀態(tài)和無側(cè)限抗壓強度 2）國內(nèi) 3. 評定砂土的

24、抗剪強度指標(biāo) 4. 評定黏性土的不排水抗剪強度C u太沙基公式： Cu =（66.5）N日本規(guī)范經(jīng)驗公式： Cu =（610）N 5. 評定土的變形參數(shù) 6. 評定地基土的承載力 1）我國建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范法 6. 評定地基土的承載力 2）太沙基經(jīng)驗公式：對方形基礎(chǔ)： fk = 12N對條形基礎(chǔ)： fk = 15N 7. 估算單樁承載力 8. 判斷飽和砂土、粉土的液化 波速測試就是測定各類彈性波在地基中的傳播速度。 地基中的彈性波可分為兩種，一種是體波，它在地基介質(zhì)內(nèi)部傳播；另一種是面波，它在地基表面?zhèn)鞑ァ?5.5 波 速 測 試 體波又分為兩種，一是縱波（P波） ，又稱壓縮波，其質(zhì)點運動方

25、向與波的傳播方向一致；二是橫波（S）波，又稱剪切波，其質(zhì)點運動方向與波的傳播方向垂直。 面波也分為兩種，一種是瑞利波（R波），它在地基介質(zhì)內(nèi)部傳播；另一種是樂夫波（L波）。 在彈性波速測試中，為確定與波速有關(guān)的巖土參數(shù)，進行場地類別劃分，為場地地震反應(yīng)分析和動力機器基礎(chǔ)進行動力分析提供地基土動力參數(shù)，檢驗地基處理效果等方面應(yīng)用的，主要有三種測試方法：單孔法、跨孔法和瑞利波法。一、單孔法 在地面激振，檢波器在一個垂直鉆孔中接收，自上而下（或自下而上）按地層劃分逐層進行檢測，計算每一地層的P波或SH波速，稱為單孔法。測試儀器設(shè)備 1）振源：（1）剪切波振源：要求具有偏振性，能產(chǎn)生優(yōu)勢SH波，并具有

26、可反向性、重復(fù)性好和產(chǎn)生足夠能量的振源。（2）縱波振源：要求激發(fā)能量大和重復(fù)性好，常用的是重錘錘擊放在地面的圓鋼板，以產(chǎn)生縱波，要求測試地層深時，也可采用炸藥爆炸方式。 2） 三分量檢波器 三個檢波器互相垂直，同時安裝在同一個鋼筒內(nèi)，固定密封好，嚴(yán)防漏水，從中引出導(dǎo)線至內(nèi)裝鋼絲的多芯屏蔽電纜。垂直向檢波器可接收由地表振源傳來的P波，兩個水平向檢波器可以接收地表傳來的SH波。 3） 信號收集分析儀 可以采用地震儀或其他多通道信號采集分析儀。這些儀器只要都具有信號放大、濾波、采集記錄、數(shù)據(jù)處理等功能，信號放大倍數(shù)大于2000倍，噪聲低，相位一致性好，時間分辨精度在1微秒收下，具有四個以上通道，并具

27、有剪切波測試數(shù)據(jù)處理分析軟件，都可以滿足波速測試要求。 2.試驗方法 1）平整場地，使激振板離孔口的水平距離約1m，上壓重物約500kg，木板規(guī)格為：長約23m，寬0.3m，厚0.05m。記時觸發(fā)檢波器宜埋于木板中心位置或在手錘上裝置脈沖觸發(fā)傳感器。 2）接通電源，在地面檢查測試儀正常后，即可進行試驗。 3）把三分量檢波器放入孔內(nèi)預(yù)定測試點的深度，然后在地面用打氣筒充氣，膠囊膨脹使三分量檢波器緊貼孔壁。 4）用木錘或鐵錘敲擊激振板一端，地表產(chǎn)生的剪切波經(jīng)地層傳播，由孔內(nèi)的三分量檢波器的水平檢波器接收SH波，該信號經(jīng)電纜送入地震儀放大記錄。要求地震儀獲得三次清晰的記錄波形。然后反向敲擊木板，以同

28、樣獲得三次清晰波形為止。接著換鐵板，重復(fù)上述工作。 5）膠囊放氣，把孔內(nèi)三分量檢波器轉(zhuǎn)移到下一個測試點的深度，重復(fù)上述測試步驟，直至達(dá)到鉆孔測試深度要求。 6）整個鉆孔測試完后，要檢查野外測試記錄是否完整，并測定記錄孔內(nèi)水深。 3. 資料整理 1）波形鑒別： （1）壓縮波速度比剪切波快，壓縮波為初至波。 （2）敲擊木板正反向兩端時，剪切波形相位差180度，而壓縮波不變。 （3）壓縮波傳播能量衰減比剪切波快，離孔口一定深度后，壓縮波與剪切波逐漸分離，容易識別。 波形特征：壓縮波幅度小、頻率高；剪切波幅度大、頻率低。 2） 波速計算 根據(jù)波形特征和三分量檢波器的方向區(qū)別P波、S波的初至，以觸發(fā)信號

29、的起點為0時，讀取P波和S波的旅行時間，繪制時距曲線，分層計算波速。 當(dāng)激發(fā)點距孔口距離x較大 ， 測試深度又較淺時，計算波速應(yīng)進行斜距校正。二、跨孔法 在兩個以上垂直鉆孔內(nèi)，自上而下（或自下而上），按地層劃分，在同一地層的水平方向上一孔激發(fā)，另外一孔接收。在發(fā)射孔中逐點進行激振產(chǎn)生壓縮波和剪切波，同時在接收孔中用三分量檢波器接收同一深度傳來的縱波和橫波，根據(jù)發(fā)射和檢測到縱波和橫波的時間差，就很容易計算得到縱波和橫波的傳播速度。 跨 孔 波 速 測 試 示 意 圖測試儀器設(shè)備 1）振源： （1）剪切錘：由一個固定圓筒體和一個滑動質(zhì)量塊組成。 （2）重錘標(biāo)貫裝置： 空心錘錘擊孔下和取土器，孔底地

30、層受到豎向沖擊，由于振源的偏振性使地層水平方向產(chǎn)生較強的SV波，在與振源同一高度的另一接收孔內(nèi)安裝豎向檢波器，能收到SV波信號。 2） 測試儀器 三分量檢波器和信號采集分析儀（六通道以上）。 2. 測 試 方 法 1）鉆孔 一般在一條平行地層走向或垂直地層走向的直線上布置同等深度的三個鉆孔，其中一個為振源孔，另外兩個為接收孔。 鉆孔間距： 土層 36m 巖層 812m 2）灌漿 鉆孔宜下塑料套管，套管與孔壁的空隙用干砂充填密實，最好是灌漿，使孔內(nèi)振源與地層介質(zhì)間處于更好的耦合狀態(tài)，以提高測試精度。 3）測孔斜 跨孔法的鉆孔應(yīng)盡量垂直，并用高精度孔斜儀測定孔斜及其方位。 4）測試的準(zhǔn)備工作 當(dāng)鉆

31、孔的數(shù)量、孔徑、孔深、孔距等根據(jù)工程的需要確定后，鉆孔應(yīng)進行一次性成孔，并下好塑料套管和灌漿，待漿液凝固后，查明各鉆孔的孔口標(biāo)高、孔距，隨后用孔斜儀測定鉆孔的孔斜及其方位，計算出各測點深度處的實際水平距離，供計算波速時用。此時，現(xiàn)場準(zhǔn)備工作基本完成。測試一般從地面2m 深度處開始，每隔12m測一點（可調(diào)，但應(yīng)盡量測試地層中間位置）。 5） 測 試 選定一個鉆孔作為振源孔，另外兩個為放置檢波器的接收孔，每一測點其振源與檢波器應(yīng)在同一水平高度，并與孔壁緊貼，待其測試儀器通電正常后，即可激發(fā)波源和接收記錄波形信號。當(dāng)記錄波形清晰滿意后，即可移動振源和檢波器，進行下一點測試，直到孔底為止。 3. 資料

32、整理 跨孔法可同時測定水平地層傳播的P波和S波波速，該方法測試深度較深，可測出地層中的低速軟弱夾層，其測試精度較高，但成本也高，因而在重要的大中型工程中才應(yīng)用。 波速計算：三、波速在工程中的應(yīng)用1. 計算巖土動力參數(shù)2. 計算地基剛度和阻尼比3. 劃分建筑場地類型 建筑抗震設(shè)計規(guī)范規(guī)定，取地面以下15m 且不大于場地覆蓋層（第四紀(jì)土層）厚度范圍內(nèi)各土層剪切波速按厚度加權(quán)平均值 Vsm ，將場地劃分為堅硬場地土、中硬場地土、中軟場地土和軟弱場地土，劃分標(biāo)準(zhǔn)見下表。4. 劃分建筑場地抗震類別 根據(jù)土層等效剪切波速和場地覆蓋層厚度按下表或下圖劃分為四類。 上述場地分類方法主要適用于剪切波速隨深度呈遞

33、增趨勢的一般場地，對于有較厚軟夾層場地土層，由于其對短周期地震具有抑制作用，可以根據(jù)分析結(jié)果適當(dāng)調(diào)整場地類別和設(shè)計地震動參數(shù)。5. 計算建筑場地地基卓越周期 地基卓越周期在抗震設(shè)計中，是防止建筑物與地基產(chǎn)生共振的依據(jù)。 計算經(jīng)驗公式：h計算厚度，相當(dāng)于覆蓋層厚度。6. 判斷砂土地基液化7. 地震小區(qū)劃8. 檢查地基處理加固效果9.地基彈性模量（靜、動）參考 5.6 土水腐蝕性測試一、取 樣1.采取水、土試樣的原則規(guī)定 水、土有可能對建筑材料產(chǎn)生腐蝕危害。因此只有當(dāng)有足夠經(jīng)驗或充分資料，認(rèn)定工程場地的土或水（地下水或地表水）對建筑材料不具腐蝕性時，可不取樣進行腐蝕性評價。否則，應(yīng)取水試樣或土試樣

34、進行試驗并進行腐蝕性評價。2.采取水、土試樣的要求1）混凝土或鋼結(jié)構(gòu)處于地下水位以下時，應(yīng)采取地下水試樣和地下水位以上的土試樣進行試驗并進行腐蝕性評價；2）混凝土或鋼結(jié)構(gòu)處于地下水位以上時，應(yīng)采取地下水位以上的土試樣進行腐蝕性試驗；3）混凝土或鋼結(jié)構(gòu)處于地表水中時，應(yīng)采取地表水試樣，作水的腐蝕性試驗；4）水和土的取樣數(shù)量每個場地不應(yīng)少于各2件，對建筑群不宜少于各3件；5）地下水位以上的構(gòu)筑物，規(guī)定只取土樣，不取水樣，但實際工作中應(yīng)注意地下水位的季節(jié)變化幅度，當(dāng)?shù)叵滤簧仙?，可能浸蝕構(gòu)筑物基礎(chǔ)時，仍應(yīng)取水樣進行水的腐蝕性試驗。3.采取地下水試樣的注意事項1）取試樣前至少用水樣洗滌玻璃瓶和塞子3

35、次，取樣時水應(yīng)緩緩注入瓶中，不能攪動水源，并注意勿使砂石、浮土顆?；蛑参锏冗M入瓶中。2）在鉆孔中取樣，應(yīng)盡可能從鉆孔中抽出12倍水住體積的水，然后取樣。3）采取水樣時，不要把瓶子完全裝滿，水面與瓶塞間要留1cm左右的空隙，以防水溫及氣溫改變時瓶塞被擠掉。4）水樣取好后，仔細(xì)塞好瓶塞，不能有漏水現(xiàn)象，然后用石蠟或火漆封瓶口。如水樣運送較遠(yuǎn)，則應(yīng)用紗布或繩子將瓶口纏緊，然后再以蠟或火漆封住。5）運送途中嚴(yán)防水樣封口破損，冬季應(yīng)防止水樣瓶凍裂，夏季應(yīng)避免日光照射。6）對采集的水樣應(yīng)及時化驗。其中，清潔水樣放置時間不宜超過72h，稍受污染的水樣不宜超過48h，受污染的水不宜超過12h。二、測試項目水、土腐蝕的測試項目見下表。三、測試方法1. 水試樣腐蝕性試驗方案 電位通過標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液測定，并在pH計上校準(zhǔn)定位后，再將電極放入試樣，即可在pH計上直接讀出水樣的pH值。1）pH值：水的pH值采用民位法，用pH玻璃電極為指示電極，飽和甘汞電極為參比極，浸入被測溶液中，組成一電池。在 時，溶液pH值每改變一個單位，就產(chǎn)生59.16mV的電位差。 2） ：