一静力载荷试验.docx
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一静力载荷试验
一、静力载荷试验
一、静力载荷试验
1.试验的目的及意义
(1)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;
(2)确定地基土的变形模量;
(3)估算地基土的不排水抗剪强度;
(4)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
(1)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1000~5000cm2。
对一般土多采用2500~5000cm2。
按道理讲,承压板尺寸应与基础相近,但不易做到。
(2)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4-3)。
其优点是荷载稳定,在大型工地常用。
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(图4-4)。
采用油压千斤顶加压,必须注意两个问题:
①油压千斤顶的行程必须满足地基沉降要求。
②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
(3)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。
4.试验步骤
第一部分,设备安装:
(1)、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。
(2)、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。
(3)、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,形成完整的反力系统。
(4)、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:
(1)、加载前预压,以消除误差。
(2)、加载等级一般分10~12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。
(3)、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。
(4)、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。
(5)、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。
(6)、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:
(1)、卸载时,每级压力是加载时的2倍。
(2)、由于此次实习并未要求记录卸载数据,所以未作详细要求。
(3)、松开油阀,拆卸装置。
5.试验数据
实验原始数据见附表一。
6.试验数据处理
由原始数据统计处理,我们得到以下一个表格,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
备注
0.2
4.6
9.2
0.0565
达到稳定
0.4
10.8
21.6
0.1515
达到稳定
0.6
17
34
0.282
达到稳定
0.8
23.2
46.4
0.5555
达到稳定
1
29.3
58.6
0.782
达到稳定
1.2
35.6
71.2
1.308
达到稳定
1.4
46.8
93.6
1.9315
达到稳定
1.6
48
96
3.884
达到稳定
1.8
54.2
108.4
5.468
达到稳定
2
60
120
6.4605
未达到稳定
以上表格数据,帮助我们绘出该地基土的P-S曲线(见附图一),由原始数据我们还得出每级荷载下的S-lgt曲线见(附图二)。
7.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(或试验桩桩长)、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:
(1)、绘制p-s曲线(p-s曲线的必要修正:
图解法或最小二乘修正法)
根据载荷试验原始沉降观测记录,将(p,s)点绘在厘米坐标纸上。
由于p-s曲线的初始直线段延长线不通过原点(0,0),则需对p-s曲线进行修正。
此处采用图解法进行修正,其中
mm,即将曲线整体向上平移0.06mm。
如附图一所示。
(2)、绘制s-lgt曲线
在单对数坐标纸上绘制每级荷载下的s—lgt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。
(3)、地基承载力特征值
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。
其中,b=0.4m,s/b取0.01,即
m=4mm所对应的荷载作为地基承载力特征值,但其值不大于最大加载量的一半。
由p-s曲线知,当
mm时,
kPa
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
mm时,
kPa是否小于最大加载量的一半。
∴我们暂取
kPa
(个人疑问:
p-s曲线绘制时,对试验数据点的拟合有多种作法,拟合曲线并非准确曲线,所以通过曲线查出的
也并非准确值。
我们不能控制绘出的曲线误差,那我们怎么去得到最接近真实值的
?
)
(4)、地基土的变形模量
其中,承压板边长b=1.0m,承压板为圆形,
,承压板埋深
m﹤b=0.4m,故
。
如图,承压板为圆形,直径0.4m
对于
,则
kN/m3。
又
取0.35,
∴
kPa
(5)、基床反力系数
基床反力系数取p-s曲线直线段的斜率,即
kN/m3
8.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
kpa,基床反力系数
=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。
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