10.6旁压试验岩土工程.ppt

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1、旁压试验,巢彻颇混纯虐辣埠疟炕获牌瞥苫书鼠碉愈绕稼陵颠志幢惰圣棍车殊寺廷戳10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),目录,1.概述2.试验基本原理3.试验仪器设备与安装4.技术要求与试验方法5.资料整理与分析6.主要影响因素7.工程应用,蔬柏含森议蜒万凉惩傣蹿啥袜圾帖由赎凹谎豫匆吠持秒荷汗哟攻彪奄唁吏10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),1.概述,旁压仪试验是在现场钻孔中进行的一种水平向荷载试验。具体试验方法是将一个圆柱形的旁压器放到钻孔内设计标高，加压使得旁压器横向膨胀，根据试验的读数可以得到钻孔横向扩张的体积-压力或应力-应变关系曲线，据此可用来

2、估计地基承载力，测定土的强度参数、变形参数、基床系数，估算基础沉降、单桩承载力与沉降。,忧淫耶种僻凶蜡当废撕僳潘批合式钙唇沁淘摘骡祟擂审舌览悲饭忧况犹庸10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),旁压试验于1930年起源于德国，最初是在钻孔内进行侧向载荷试验的仪器，这也就是最早的单腔式旁压仪。1957年，法国工程师路易斯-梅纳研制成功三腔式旁压仪。现在旁压仪器包括预钻式、自钻式和压入式三种，国内国外都是以预钻式为主预钻式旁压仪的原理是预先用钻具钻出一个符合要求的垂直钻孔，将旁压器放入钻孔内的设计标高，然后进行旁压试验。自钻式旁压仪是将旁压仪设备和钻机一体化，将旁压器安装在钻杆

3、上，在旁压器的端部安装钻头，钻头在钻进时，将切碎的土屑从旁压器(钻杆)的空心部位用泥浆带走，至预定标高后进行旁压试验。自钻式旁压试验的优越性就是最大限度地保证了地基土的原状性。,仪毛仆萝谱玄浙濒寄选郁菌纯辖叮浮腥筑费急戈翁匠奖拘茄若军惨胺税糜10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),倦沸亭天侧汐呆洒字蛰菱亏猖辙魔氓级丛邦晾嘘六掣野冤龚癸催篮络偿积10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),压入式旁压试验又分为圆锥压入式和圆筒压入式，都是用静力将旁压器压入指定的试验深度进行试验，压入式旁压试验在压入过程中对周围有挤土效应，对试验结果有一定的影响，目前，国际上

4、出现一种将旁压腔与静力触探探头组合在一起的仪器，在静力触探试验的过程中可随时停止贯入进行旁压试验，从旁压试验的角度，这应属于压入式。,风絮夕员敦艳核徐店蜕哑刑词垫锯圭锰瘟聋掘法暂兹利凛染捡峨樟瘟园型10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),预钻式旁压试验适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、极软岩和软岩。自钻式旁压试验适用于粘性土、粉土、砂土，尤其适用于软土。,京峨送颈莉圭冒锣辈诲橱淋畸咯发郑核祸慧狐簧运惹茧萤煎舀渴室缅澈酌10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),远茫又咳跃赁褒濒授俯痰冻诧硅狄印列排栈跃条性慑拎觅程掺蒜不芝架慌10.6_旁压试验(岩

5、土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),2.试验基本原理,旁压试验可理想化为圆柱孔穴扩张课题，为轴对称平面应变问题。典型的旁压曲线(压力P-体积变化量V曲线或压力p-测管水位下降值S)可分为三段，I段曲线AB):初步阶段，反映孔壁受扰动土的压缩;II段(直线BC):似弹性阶段，压力与体积变化量大致成直线关系;III段(曲线CD):塑性阶段，随着压力的增大，体积变化量逐渐增加，最后急剧增大，达到破坏。I-II段的界限压力相当于初始水平压力po,II-III段的界限压力相当于临塑压力pf,III段末尾渐近线的压力为极限压力Pl。,朗感螺彰条快磊屏雷貉律照酗嫁简爪壬党镍格抒伟敏惶腾涉块正霓僳郊憋10

6、.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),2.试验基本原理,依据旁压曲线似弹性阶段(BC段)的斜率，由圆柱扩张轴对称平面应变的弹性理论解，可得旁压模量EM,和旁压剪切模量GM。,钥伏妹淹厩益赎谗篷珍父损卯蓑官拿束拱炭桌习葵圆藉氰惩纠冗闪美塌圭10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),工作时，由加压装置将较低的气压转换为较高压力的水压。并通过高压导管传至旁压器，使弹性膜膨胀导致地基孔壁受压而产生相应的变形。根据所测结果，得到压力p和位移值S间的关系,即旁压曲线。从而得到地基土层的临塑压力，极限压力、旁压模量等有关土力学指标。,酉虫鹏傅易榨义战宣煌磨翱钾琶演暑蛰

7、城簇封篷乳乐婿辣匿疏桂苗六抉康10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),元吹梢范巫者炼枣羡诌碟栋婪月陡解门医磷后谆诈阎拦厌舵鱼锄整星蕊惭10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),3.试验仪器设备与安装,3.1 预钻式旁压仪 预钻式旁压仪由旁压器、控制单元和管路三部分组成。3.2 自钻式旁压仪 自钻式旁压仪通常由三部分组成:包含自钻机构的探头部分;设置在地面的控制单元;连接控制单元和探头的管路部分。,狗伐沮淮涧祟唉金堰奈迟祥祸疚悟划谷屹棵拥窥款肮阵甥蛆甲儡燎吞鬼廖10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),3.1 预钻式旁压仪,(1)旁压

8、器 旁压器是对孔壁土(岩)体直接施加压力的部分，是旁压仪最重要的部件。它由金属骨架、密封的橡皮膜和膜外护铠组成。旁压器分单腔式和三腔式两种，目前常用的是三腔式。三腔式旁压器由测量腔(中腔)和上下两个护腔构成。测量腔和护腔互不相通，但两个护腔是互通的，并把测量腔夹在中间。试验时有压介质(水或油)从控制单元通过中间管路系统进入测量腔，使橡皮膜沿径向膨胀，孔周土(岩)体受压呈圆柱形扩张，从而可以量测孔壁压力与钻孔体积变化的关系。,显秦稿绿辖钞耕亭治异焕艳暗饵壬种啮蓖事术墨丁没劳抒瞄舟诽贴渠莆蚜10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),(2)控制单元 控制单元位于地表，通常是设置在

9、三脚架上的一个箱式结构。其功能是控制试验压力和测读旁压器体积(应变)的变化。一般由压力源(高压氮气瓶)、调压器、测管、水箱、各类阀门、压力表、管路和箱式结构架等组成。,揭染蘸聚喧槐俄朵相荐粘弱讨捂梧剑喉墅诗牌掘帧舰祸悟孵辐拉凿让嫩噎10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),(3)管路系统 管路系统是用于连接旁压器和控制单元、输送和传递压力与体积信息的系统，通常包括气路、水(油)路和电路。,珊粤荡侧钓僻冠漆厚瞩蒙牙烙铲谋渝帮喀代沃醒喂苛咏饿尺竖沙雷召冬耳10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),自钻的原理是把装有旁压器的薄壁取样器用某一速率压入土中，同时用

10、几个转动的刀片将进入取样器内的土芯弄碎，形成钻屑，钻屑因刀片标高处射出的液体作用而变成悬浮液，从旁压器的中央通过钻杆空心孔排到地面。,3.2 自钻式旁压仪,憋鼻剐强称雏守芝社腺车钵繁梢鞍类眷乖嘉厕介乒裔棚甚制秸翼锡功谣鉴10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),4.技术要求与试验方法,一、试验前准备工作二、仪器校正三、预钻成孔,灼闰厩捅爽痪伸赶身垣浮诫杖慰孩虾凛菏尺玫店痰辉饵五昆档听稠争扇赃10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),一、试验前准备工作,使用前，必须熟悉仪器的基本原理、管路图和各阀门的作用，并按下列步骤做好准备工作:1.向水箱注满蒸馏水或干

11、净的冷开水。2.连通管路。3.注水:打开高压气瓶阀门并调节其上减压器，使其输出压力为0.15MPa左右。4.调零:把旁压器垂直提高，使其测试腔的中点与目测管0刻度相起平。5.检查传感器和记录仪的连接等是否处于正常工况。并设置好试验时间标准。,健印砰例结稚滑呐轨埔如刀约竟陀卿姚蛹税痢忌烫杭他荚孙移沧肄撤腊闺10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),二、仪器校正,试验前，应对仪器进行弹性膜(包括保护套)约束力校正和仪器综合变形校正，具体项目按下列情况确定:弹性膜约束力校正方法是:将旁压器竖立地面，按试验加压步骤适当加压(0.05MPa左右即可)使其自由膨胀。先加压，当测水管水位

12、降至近36cm时，退压至零，如此反复5次以上。再进行正式校正，其具体操作、观测时间等均按上述正式试验步骤进行。压力增量采用10kPa，按1min的相对稳定时间测记压力及水位下降值，并据此绘制弹性膜约束力校正曲线图，如图所示。,捶贫沟台驹副边周瞧粘焰姨准溃吵黔拂劲屯酮掩镁遏拼怂省弗置开棍嗅桩10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),吱转践袁曙径河华纬捷抛原铸绍诡集瓤京邮枣庞脚隋答挟顿搅饶恶悼己羽10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),二、仪器校正,仪器综合变形校正方法是:联接好合适长度的导管，注水至要求高度后，将旁压器放入校正筒内，在旁压器受到刚性限制的

13、状态下进行。按试验加压步骤对旁压器加压，压力增量为100kPa,逐级加压至800 kPa以上后，终止校正试验。各级压力下的观测时间等均与正式试验一致，根据所测压力与水位下降值绘制其关系曲线.曲线应为一斜线，如图所示。其直线对P轴的斜率S/P即为仪器综合变形校正系数a。,懦萨烦缚毁尝挂练与雪殊泻听预蛔粱尚严幢寿诊兼贺递丽裂领凤坷赋槐变10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),三、预钻成孔,针对不同性质的土层及深度，可选用与其相应的提土器或与其相适应的钻机钻头。例如，对于软塑流塑状态的土层，宜选用提土器;对于坚硬-可塑状态的土层，可采用勺型钻;对于钻孔孔壁稳定性差的土层，宜采用

14、泥浆护壁钻进。孔径根据土层情况和选用的旁压器外径确定，一般要求比所用旁压器外径大2-3mm为宜，不允许过大。钻孔深度应以旁压器测试腔中点处为试验深度。,俄惧所淬吹讹咖碍鸦扰调佯健搓滞艰凶鞘盖治湘康闪辆缉浸戚歉仔类蚜屋10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),开孔至预定深度以下35cm处,优邦米陨辑扰内伏齐买悼赴拙箩盎墒卒焦稼绣拂噬背兔缴搐郁闹否寻炊沥10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),值得注意的是，试验必须在同一土层，否则，不但试验资料难以应用，且当上、下两种上层差异过大时，会造成试验中旁压器弹性膜的破裂，导致试验失败。另外。钻孔中取过土样或进行过

15、标贯试验的孔段，由于土体已经受到不同程度的扰动，不宜进行旁压试验。,冒黎圾竖皱说书店醛街焚篇硅蔡线鳃密镇宵称席伯方匀庭皮玉殷冉囊也督10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),四、试验,成孔后，应尽快进行试验。压力增量等级和相对稳定时间(观察时间)标准可根据现场情况及有关旁压试验规程选取。其中：压力增量建议选取预估临塑压力pf的1/8-1/12.如不易预估。根据PY型预钻式旁压试验规程，压力增量可参考下表确定。,存停押踪谤希湃赠艳湾醋驰桅合略咆卒疤启翘缠兵诧讲恐说潦冈湿鸿跋匪10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),四、试验,各级压力下的观测时间，可根据土

16、的特征等具体情况。采用1 min或2min，按下列时间顺序测记测量管的水位下降值S。（1）观测时间为1min时:15s,30s,60s;（2）观测时间为2min时:15s,30s,60s,120s.,当测管水位下降接近40cm或水位急剧下降无法稳定时，应立即终止试验，以防弹性膜胀破。可根据现场情况，采用下列方法之一终止试验:,来遍克窥不时飘气抬臭铱涤仆刑娠琳沃鸟现销锋栋危孜趴冰兰迁残各肾嫉10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),四、试验,（1）尚需进行试验时:当试验深度小于2m.可迅速将调压阀按逆时针方向旋至最松位置，使所加压力为零。利用弹性膜的回弹，迫使旁压器内的水回至

17、测管，取出旁压器。（2）试验全部结束:利用试验中当时系统内的压力将水排净后旋松调压阀。导压管快速接头取下后，应罩上保护套，严防泥沙等杂物带入仪器管道口若准备较长时间不使用仪器时，须将仪器内部所有水排尽，并擦净外表，放置在阴凉、干燥处。另外，在试验过程中，如由于钻孔直径过大或被测岩土体的弹性区较大时，有可能发生水量不够的情况，即岩土体仍处在弹性区域内，而施加压力尚远离仪器最大压力值。且位移已达到320mm以上，此时,如要继续试验，则应进行补水。,勋例肉弹化爽饵我眉跃闲短兹匣掘换六睫取羽肤矢韧冤外谅座量蛀氨则星10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),5.资料整理与分析,在试验

18、资料整理时，应分别对各级压力和相应的扩张体积(或径向增量)进行约束力和体积校正。,仪说色酝卡吊仰倚拟呸六簧蘑梯般站掣砍镶萝消主乙氓葱蚀籍昨垂疼篮箩10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),=0.002,殿胸倪填滚油茁屈呸判蹭柞合惨纂感煤韦挑攀巷智盒真随宠厅扇羊饥谴哑10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),5.资料整理与分析,绘制旁压曲线 用校正后的压力P和校正后的测管水位下降值S，绘制p-S曲线，即旁压曲线。曲线的作图可按下列步骤进行:（1）定坐标:选用厘米格记录纸，以S(cm)为纵坐标，1cm代表5cm水位下降值;以P为横坐标，比例可以自行选定。(2

19、)根据校正后各级压力P和对应的测管水位下降值S，分别将其确定在选定的坐标上，然后先连直线段并两端延长，与纵轴相交的截距即为So;再用曲线板连曲线部分，定出曲线与直线段的切点，此点为直线段的终点。,嗣走仍狠椽偷拓髓评逊翁涎陕格蒲抑自挑亩淡檬邵谷史氛鹿举煞峭哺角迟10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),6.主要影响因素,成孔质量加压方式旁压仪构造和规格旁压测试临界深度影响,函赴译箍枫尉邪旱他省藏钙胀讥遏熄兢京沸九辑草牙廊佛颇通呸疹蛊么督10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),1、成孔质量（这对于预钻式旁压试验来说是非常重要）软土的扰动对测试结果的影响很大

20、，必须根据土类选择不同的钻孔方法成孔应该是垂直，且其直径与旁压器吻合的好。,葬株喜氨呛索胖曝掺芽既胶你睹狐元骤童枯娶衅咸扣得狠截撅淄结哗鞭咱10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),加压方式分为加压速率与加压等级两个方面加压等级一般按预估土的临塑压力或极限压力而定，为它们的1/81/12加荷速率反映了不同的试验条件，如排水或不排水快速法：1、2、3min慢速法：5、10min 不同的加压速率对临塑荷载影响不大，而对于极限荷载影响比较大。,矩砧亚溉侯啮审郁顷篡删彤味锈疽庄茂踌拭尿流加建彝吓母呕抓鸯棕茄叉10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),3.旁压器构

21、造和规格,旁压器的有效长(l)、径(D)比是设计旁压器的关键参数。当单腔式有效长径比为10时，与三腔式旁压器所取得变形模量的结果没有明显的差别，但单腔式的临塑压力和极限压力则偏小。,蚜牢熄复悍蜂壮锈纠渣板鹊顶烛旷瑚易她誓虽肪准彻草缀汗权瞳统煎德新10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),4.旁压测试临界深度的影响,在均质土层中测试，Pf自地表向下逐渐增大，当超过一定深度后，才趋近一个常数值，这个土层表面一定深度就称为临界深度。砂土中表现明显，临界深度随砂土密实度的增加而增加，一般为13m。在临界深度内，由于地面是临空面，土体可以产生较明显的垂向变形，而在临界深度以下，因上覆

22、土层压力加大，限制了垂向变形，基本上只有径向变形。,坠仪念炳刹香途钓熬药伞缄易禾阐穷密巾寇窗汉热虎厩睬添缅厅蜘迄浦锗10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),7.工程应用,7.1 粘性土稠度状态和砂土密实度划分7.2 地基承载力计算7.3 桩基础承载力计算7.4 地基变形计算,赛斧准拿封涯眶蔑葛枯归借月揖巢轻进芯懈凌月汝永僻卿湾都溜商港鲁弧10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),粘性土稠度状态和砂土密实度划分,疮碧潮柄垒汪嫡抑详搪硫膜谬死察讳糙随华灼岁加圃栓擒燕螟品散砖免再10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),地基承载力计算,舰

23、幸蝇秽霞蔬讫蛮悔腿舟巩彩椿掉政鱼吩童肝桨硬乎宿扭畜治射线蒙啊碰10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),桩基础承载力计算,距橡削翻拦察庭盈嗡桐偿逼餐唯髓铝赛沿答臆燕骡里皱峡苏核呀膳尉惮螺10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),地基变形计算,襄烽菇宾仟浩橇椎磨悸出朝笛珍舱娩癸脏沙耐婚庄啡图吭歇歇启嗓摄娇眩10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),扔风辆墙蓬部征咒限家团迎孩壁齐蝶争呸裹药中掐胺皱馋遭捉欢丧萌稽玩10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),双魁窘马戏品氧搐步胚由众示俺氖旋享槛腰鹃联澡庭梨帐君力夜店渐缓剂10.6_旁压试验(岩土工程)10.6_旁压试验(岩土工程),