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地基载荷试验

2020-04-09 21:01

通过向基础或模型基础逐级施加荷载,根据荷载与变形(沉降)量的关系,确定地基土的变形特性和承载能力的一种土工原位测试方法。利用载荷试验成果,可以确定天然地基、复合地基、桩基的承载力和变形特性参数,也可以确定某些特殊土的特征指标。按照试验目的、适用条件及施载方法等,可将载荷试验分为3类:平板载荷试验,螺旋板载荷试验和单桩载荷试验。

平板载荷试验(plate loading test,PLT)

是在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载,利用获得的压力与沉降关系曲线,确定地基土的变形模量、承载力和其他特性指标。其基本理论是什塔耶曼夫的竖向均布荷载作用于刚性圆形板(方形板)上,板下各点的沉降公式。

圆形板:

方形板:

式中,s为沉降量,mm;μ为地基土的泊松比;E0为地基土的变形模量,kPa;d为圆形板的直径,mm;b为方形板的宽度,mm;p为刚性板上的平均压力,kPa。

按照施加荷载的方式,载荷试验有相对稳定法、快速法和等应变法。

平板载荷试验的设备由承压板、加荷装置、沉降观测仪表及装置组成。对承压板面积、试坑大小、加荷标准、沉降稳定标准和最终荷载等,不同的技术标准有不同的规定,应按所选技术标准确定。

根据载荷试验p—s曲线确定地基承载力时,可从表中任选一种方法。

地基土承载力确定方法表

变形模量按下式确定:

式中,E0为变形模量,MPa;μ为地基土泊松比,碎石土取0.25,砂土和粉土取0.30,粉质黏土取0.35,黏土取0.42;P为承压板上的总荷载,N;s为与荷载P相应的沉降量,mm;d为承压板直径,当为方形板时应为等代直径,mm。

另外,还有测定黄土湿陷特性的黄土浸水载荷试验、测定膨胀土膨胀特性的膨胀土浸水载荷试验、测定复合地基承载力的复合地基载荷试验等。

螺旋板载荷试验

是用人力或机械将螺旋形承压板旋入地面以下的预定深度,通过传力杆向螺旋形承压板施加压力,测定承压板下沉量,从而获得地基上的应力—应变—时间关系曲线,通过计算求得地基土的压缩模量、固结系数、承载力和饱和软黏土的不排水抗剪强度、变形模量等,测试深度可达10~15m。

螺旋板载荷试验分应力法和应变法。前者为分级施加荷载,每级荷载沉降速率达到相对稳定后再加下一级荷载;后者是以等沉降速率控制加荷速率,连续加载,直到土体破坏,同时按等沉降量间隔测记荷载量。

利用螺旋承压板试验p—s曲线,可以确定地基承载力,其方法与平板载荷试验相同。变形模量、固结系数和不排水抗剪强度的计算,有不同的经验公式,可参照有关的技术标准、手册选用。

单桩载荷试验

用以确定单桩竖向承载力、桩侧各土层的极限摩阻力和端承力。实验方法分为垂直静载荷试验和水平静载荷试验,垂直静载荷试验又可分为慢速维持荷载法、快速维持荷载法、等贯入速率法、循环加载卸载法和平衡法。一般采用慢速维持荷载法;水平静载荷试验可以确定单桩的水平承载力、地基土的水平抗力系数,测定桩身应力变化并求出桩身的弯矩分布。

单桩竖向承载力可以根据单桩垂直静载荷试验测定的极限荷载除以安全系数确定(一般取2);也可以根据桩顶下沉量确定,一般取桩顶下沉量为5~10mm所对应的荷载。桩侧摩阻力和桩尖端承力可用拔桩试验、悬底桩静载荷试验或埋设量测元件等试验方法实测,也可利用桩载荷试验曲线确定。

单桩水平承载力取临界荷载,也可取水平极限荷载除以安全系数(一般取2)。

地基土水平抗力系数可参考有关公式求得。

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