载荷试验.ppt

载荷试验
第一节 概述
第二节 试验的基本原理及仪器设备
第三节 试验技术要求和步骤
第四节 试验资料整理
第五节 成果应用
第六节 螺旋板载荷试验简介
1
一、载荷试验的定义
载荷试验是一项使用最早、应用最广泛的原位试验方法，它是现场在一定尺寸的刚性承压板上分级施加静荷载，测定承压板下应力主要影响范围内的天然地基、单桩或复合地基岩土的承载力和变形特性。
本章主要涉及天然地基的载荷试验。
第一节 概 述
2
二、荷载试验的分类
根据承压板的形式和设置深度不同，可以将试验分成三种：
1. 浅层平板载荷试验，适用于浅层地基土；
2. 深层平板载荷试验，适用于埋深大于3m和地下水位以上的地基土；
，适用于深层地基或地下水位以下的地基土。
本章主要涉及的是浅层平板载荷试验，螺旋板载荷试验作补充介绍。
3
三、载荷试验的目的
荷载试验可用于以下目的：
（1）根据荷载－沉降关系线（p-s曲线），确定地基土的承载力；
p-s曲线上的比例界限压力、极限压力，可以为评定地基土的承载力提供依据。
（2）计算土的变形模量（排水或不排水的）；
（3）估算地基土的不排水抗剪强度及极限填土高度；
（4）确定地基土的基床反力系数。
（5）估算地基土的固结系数。
4
浅层平板载荷试验适用于地表浅层地基、特别适用于各种填土、含碎石的土类。由于试验比较简单、直观，因此，多年来应用广泛。但是，在应用时，应对本方法的下述局限性给予充分的关注：
（1）平板载荷试验的影响深度范围不超过两倍承压板宽度（或直径），故只能了解地表浅层地基土的特性。
（2）承压板的尺寸比实际基础小，在刚性承压板边缘产生塑性区的开展，更易造成地基的破坏，使预估的承载力偏低。
（3）试验时的加载速率比实际工程快得多，对透水性较差的软粘土，其变形状况与实际有较大差异，由此确定的参数也有较大差异。
（4）小尺寸刚性承压板下土中的应力状态极复杂，由此推求的变形模量只能是近似的。
四、荷载试验的适用条件
5
在拟建建筑物场地上将一定尺寸和几何形状（圆形或方形）的刚性板，安放在被测的地基持力层上，逐级增加荷载，并测得每一级荷载下的稳定沉降，直至达到地基破坏标准，由此可得到荷载（p）－沉降（s）曲线（即p－s曲线）。典型的平板载荷试验p－s曲线可划分为三个阶段：
（1）直线变形阶段：p－s曲线为直线段（线性关系），对应于此段的最大压力p0，称为比例界限压力（也称为临塑压力），土体以压缩变形为主。
（2）剪切变形阶段：当压力超过p0，但小于极限压力pu时，压缩变形所占比例逐渐减少，而剪切变形逐渐增加，p－s线由直线变为曲线，曲线斜率逐渐增大。
（3）破坏阶段：当荷载大于极限压力pu时，即使维持荷载不变，沉降也会急剧增大，始终达不到稳定标准。
第二节 试验的基本原理及仪器设备
一、试验的基本原理
6
图2-2 变形曲线三阶段及相应地基破坏情况
7
直线变形阶段：受荷土体中任意点产生的剪应力小于土体的抗剪强度，土的变形主要由土中空隙的压缩引起，并随时间趋于稳定。
剪切变形阶段：土体除了竖向压缩变形之外，在承压板的边缘已有小范围内土体承受的剪应力达到或超过了土的抗剪强度，并开始向周围土体发展。此阶段土体的变形主要由压缩变形和土粒剪切变形共同引起。
破坏阶段：即使荷载不再增加，承压板仍会不断下沉，土体内部开始形成连续的滑动面，承压板周围土体面上各点的剪应力均达到或超过土体的抗剪强度。
8
二、试验的仪器设备
平板载荷试验的常用设备包括四部分：
（1）承压板 （2）加荷系统 （3）反力系统 （4）量测系统
图2－3 常见的载荷试验反力与加载布置方式
9
（1）承压板
承压板的功能类似于建筑物的基础，所施加的荷载通过承压板传递给地基土。
（2）加荷系统
一般可分为千斤顶加载装置和重物加载装置。
重物加载装置是将已知重量的钢锭、混凝土块等按试验加载计划依次放在加载平台上，达到对地基土分级加载的目的。（不需要反力装置支撑）。
千斤顶加载方式需要反力装置配合，一般采用油压式。加载方式又由以下部件组成：主机、千斤顶、位移传感器、加载油泵、压力传感器、百分表等。
10