1、一 、 概 述载 荷 试 验 是 一 种 地 基 土 的 原 位 测 试 方 法 ， 可 用 于 测 定 承 压 板 下 应 力 主要 影 响 范 围 内 岩 土 的 承 载 力 和 变 形 特 性 。 载 荷 试 验 可 分 为 浅 层 平 板 载 荷试 验 、 深 层 平 板 载 荷 试 验 和 螺 旋 板 载 荷 试 验 三 种 。 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 大 于 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
2、以 下 的 地基 土 。 岩 土 工 程 勘 察 规 范 (GB50021-2001)第 10.2.2 条 规 定 ， 载 荷 试验 应 布 置 在 有 代 表 性 的 地 点 ， 每 个 场 地 不 宜 小 于 3 个 点 ， 当 场 地 内 岩土 体 不 均 匀 时 ， 应 适 当 增 加 试 验 点 。 浅 层 平 板 载 荷 试 验 应 布 置 在 基 础 底面 标 高 处 。 载 荷 试 验 是 岩 土 工 程 勘 察 的 一 个 重 要 勘 察 手 段 。 本 章 就 载 荷试 验 的 方 法 、 要 求 、 资 料 整 理 及 成 果 应 用 作 一 介 绍 。二 、 平 板 载
3、 荷 试 验平 板 载 荷 试 验 (PLT)是 在 一 定 面 积 的 刚 性 承 压 板 上 加 荷 ， 通 过 承 压板 向 地 基 土 逐 级 加 荷 ， 测 定 地 基 土 的 压 力 与 变 形 特 性 的 原 位 测 试 方 法 。它 反 映 承 压 板 下 1.52.0 倍 承 压 板 直 径 或 宽 度 范 围 内 ， 地 基 土 强 度 、 变形 的 综 合 性 状 。 平 板 载 荷 试 验 可 用 于 以 下 目 的 ：1） 确 定 地 基 土 承 载 力 的 特 征 值 ， 为 评 定 地 基 土 的 承 载 力 提 供 依 据 。2） 确 定 地 基 土 的 变 形
4、 模 量 （ 排 水 或 不 排 水 ） 。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 。5） 估 算 地 基 土 的 固 结 系 数 。平 板 载 荷 试 验 分 为 浅 层 载 荷 试 验 和 深 层 载 荷 试 验 ， 适 用 于 各 种 地 基 土 ，特 别 适 用 于 各 种 填 土 及 含 碎 石 的 土 。平 板 载 荷 试 验 反 映 承 压 板 下 不 超 过 2 倍 承 压 板 宽 度 （ 或 直 径 ） 范围 内 地 基 土 的 特 性 ， 如 在 这 影 响 范 围 内 地 基 土 为 非 均 质 土 时
5、 ， 试 验 结 果为 一 综 合 性 状 ， 给 试 验 数 据 的 分 析 造 成 一 定 的 困 难 。（ 一 ） 平 板 载 荷 试 验 的 基 本 理 论 及 常 规 技 术 要 求1.平 板 载 荷 试 验 基 本 理 论典 型 的 平 板 载 荷 试 验 ps 曲 线 (p 为 施 加 于 承 压 板 上 的 压 力 ) ； s为 在 相 应 压 力 下 的 沉 降 ） 可 分 为 3 个 阶 段 （ 见 图 7-1）1. 直 线 变 形 阶 段 ：当 压 力 小 于 临 塑 荷 载 py（比 例 极 限 压 力 ），ps 成直 线 关 系 。 剪 切 阶 段 ：当 压 力 大
6、于 py、小 于 极 限 压 力 pu, ps 关系 曲 线 由 直 线 变 为 曲 线 。 破 坏 阶 段 ：当 压 力 大 于 pu，沉 降 急 剧 增加 。对 于 直 线 变 形 阶 段 ，可 以 用 弹 性 理 论 来 分 析 压 力 与 变 形 的 关系 。平 板 载 荷 试 验 的 技 术 要 求1)平 板 所 示 。 载 荷 试 验 的 常 用 装 置 如 图 7-2 所 示2） 承 压 板 尺 寸 。 承 压 板 尺 寸 对 评 定 承 载 力 影 响 一 般 不 大 。 对 于 含 碎石 的 土 ， 承压 板 宽 度 应 为 最 大 碎 石 直 径 的 1020 倍 ； 对
7、于 不 均 匀 的 土 层 ， 承压 板 面 积 不 宜 小 于 0.5m2 。 一 般 情 况 下 ， 宜 用 面 积 为 0.250.5m2 的承 压 板 。3） 承 压 板 埋 深 对 评 定 承 载 力 有 影 响 ， 一 般 要 求 承 压 板 埋 深 等 于 零（ 要 求 荷 载 施 加 在 半 无 限 空 间 的 表 面 ） ， 即 承 压 板 在 基 坑 底 面 时 ， 试 坑宽 度 应 等 于 或 大 于 承 压 板 宽 度 的 3 倍 。 在 个 别 情 况 下 ， 为 了 挖 掘 地 基土 承 载 力 的 潜 力 ， 可 模 拟 实 际 基 础 的 埋 深 进 行 有 一
8、 定 埋 深 的 嵌 入 式 载 荷试 验 。4） 加 荷 方 式 。 分 级 维 持 荷 载 沉 降 相 对 稳 定 法 （ 常 规 慢 速 法 ） 。 分级 加 荷 按 等 荷 载 增 量 均 衡 施 加 。 荷 载 增 量 一 般 取 预 估 试 验 土 层 极 限 荷 载的 10%20% ， 或 临 塑 荷 载 的 20%25% 。 每 一 级 荷 载 ， 自 加 荷 开 始按 时 间 间 隔 ， 10、 10、 10、 15、 15 min,以 后 每 隔 30min 观 测 一 次 承压 板 沉 降 ， 直 至 在 连 续 2 h 降 量 不 超 过 0.1mm/h,或 连 续 1
9、h 内 每30min 沉 降 不 超 过 0.05mm， 即 可 施 加 下 一 级 荷 载 。 分 级 维 持 荷 载沉 降 非 稳 定 法 （ 快 速 法 ） 。 分 级 加 荷 与 慢 速 法 同 ， 但 每 一 级 荷 载 按 间 隔15min 观 察 一 次 沉 降 。 每 级 荷 载 维 持 ， 即 可 施 加 下 一 级 荷 载 。 等 沉降 速 率 法 。 控 制 承 压 板 以 一 定 的 沉 降 速 率 沉 降 ， 测 读 与 沉 降 相 对 应 的 所施 加 的 荷 载 ， 直 至 试 验 达 破 坏 状 态 。5)试 验 结 束 条 件 。 一 般 应 尽 可 能 进
10、行 到 试 验 土 层 达 到 破 坏 阶 段 ， 然 后终 止 试 验 。当 出 现 下 列 情 况 之 一 时 ， 可 认 为 已 达 破 坏 阶 段 ： 在 某 级 荷 载 作用 下 ， 24h 沉 降 速 率不 能 达 到 相 对 稳 定 标 准 ； 承 压 板 周 围 出 现 明 显 侧 向 挤 出 ， 周 边 岩土 出 现 明 显 隆 起 或径 向 裂 缝 持 续 发 展 ； 相 对 沉 降 (s/b)超 过 0.060.08图 7-2 平 板 载 荷 试 验 的 常 用 装 置（ 二 ） 浅 层 平 板 载 荷 试 验 要 点 岩 土 工 程 勘 察 规 范 （ GB50021-
11、2001)规 定 浅 层 平 板 荷 载 试 验 的要 点 为 ：1） 地 基 土 浅 层 平 板 荷 载 试 验 可 适 用 于 浅 部 地 基 土 层 的 承 压 板 下 应 力主 要 影 响 范 围 内 的 承 载 力 。 承 压 板 面 积 不 应 小 于 0.25m2 ,对 于 软 土不 应 小 于 0.5m。2） 试 验 基 坑 深 度 不 应 小 于 承 压 板 宽 度 或 直 径 的 3 倍 。 应 保 持 试验 土 层 的 原 状 结 构 和 天 然 湿 度 。 宜 在 拟 试 压 表 面 用 粗 砂 或 中 砂 找 平 ， 其厚 度 不 超 过 20mm3） 加 荷 分 级
12、 不 应 少 于 8 级 。 最 大 加 载 量 不 应 小 于 设 计 要 求 的 2倍 。4） 每 级 加 载 后 ， ， 按 间 隔 10、 10、 10、 15、 15 min,以 后 每 隔30mi 测 读 一 次 沉 降 量 ， 当 在 连 续 内 2h 沉 降 量 小 于 0.1mm/h 时 ， 则 认为 已 稳 定 ， 可 加 下 一 级 荷 载 。5） 当 出 现 下 列 情 况 之 一 时 ， 即 可 终 止 加 载 ： 承 压 板 周 围 的 土 明显 地 侧 向 挤 出 ； （ 沉 降 急 剧 增 大 ， 荷 载 沉 降 (ps） 曲 线 出 现 陡 降 段 ； 在 某
13、 一 级 荷 载 下 ， 24h 内 沉 降 速 率 不 能 达 到 稳 定 ； 当 沉 降 量 与 承压 板 或 直 径 之 比 大 于 或 等 于 0.06 。 当 满 足 前 三 种 情 况 之 一 时 ， 其 对 应的 前 一 级 荷 载 定 为 极 限 荷 载 。（ 三 ） 深 层 平 板 载 荷 试 验 的 要 点 岩 土 工 程 勘 察 规 范 (GB50021-2001) 规 定 深 层 平 板 载 荷 试 验 要点 为 ：1)深 层 平 板 载 荷 试 验 可 适 用 于 确 定 深 部 地 基 土 层 及 大 直 径 桩 桩 端 土 层在 承 压 板 下 应 力 主 要 影
14、 响 范 围 内 的 承 载 力 。2） 深 层 平 板 载 荷 试 验 的 承 压 板 采 用 直 径 为 0.8m 的 刚 性 板 ， 紧 靠承 压 板 周 围 外 侧 的 土 层 高 度 应 不 少 于 0.8m3） 加 荷 等 级 可 按 预 估 极 限 承 载 力 的 1/101/15 分 级 施 加 ， 以 后 为每 隔 。4） 每 级 加 荷 后 ， 第 一 个 小 时 内 按 间 隔 10、 10、 10、 15、 15 min,以 后 每 隔 30mi 测 读 一 次 沉 降 。 当 在 连 续 2h 内 沉 降 量 小 于 0.1mm/h时 ， 则 认 为 已 趋 稳 定
15、， 可 加 下 一 级 荷 载 。5） 当 出 现 下 列 情 况 之 一 时 ， 可 终 止 加 载 ： 沉 降 s 急 剧 增 大 ，荷 载 -沉 降 (pS) 曲 线 上 有 可 判 定 极 限 承 载 力 的 陡 降 段 ， 且 沉 降 量 超 过0.04d(d 为 承 压 板 直 径 ); 在 某 荷 载 下 ， 24h 内 沉 降 速 率 不 能 达 到 稳定 ； 本 级 沉 降 量 大 于 前 一 级 沉 降 量 的 5 倍 ； 当 持 力 层 土 层 坚 硬 ，沉 降 量 很 小 时 ， 最 大 加 载 量 不 小 于 设 计 要 求 的 2 倍 。（ 四 ） 试 验 资 料
16、的 整 理1 相 对 稳 定 法 试 验（ 1） 根 据 原 始 记 录 绘 制 ps 和 st 曲 线 图 。（ 2） 修 正 沉 降 观 测 值 so 和 ps 曲 线 斜 率 C。 so 和 C 的 求 法 有 图解 法 和 最 小 二 乘 法 图 解 法 。 在 ps 曲 线 草 图 上 找 出 比 例 界 限 点 ， 从 比 例 界 限 点 引一 直 线 ， 使 比 例 界 限 前 的 各 点 均 匀 靠 近 该 直 线 ， 直 线 与 纵 坐 标 交 点 的 截距 即 为 so 。 将 直 线 上 任 意 一 点 s、 p 和 so 代 入 下 式 求 得 C 值 ：S=so +
17、Cp (7-1) 最 小 二 乘 法 。 计 算 式 如 下 ：(7-2 ,3)解 上 两 式 得（ 7-4， 5）式 中 N 加 荷 次 数so 教 正 值 ， cmp 单 位 面 积 压 力 ， kpas 各 级 荷 载 下 的 原 始 沉 降 ， cmC 斜 率求 得 so 和 C 值 后 ， 按 下 述 方 法 修 正 沉 降 观 测 值 ， 对 于 比 例 界 限 以 前各 点 ， 根 据 C、 P 值 按 s=Cp 计 算 ； 对 于 比 例 界 限 以 后 各 点 ， 则 按s=s-so 计 算 。 根 据 p 和 修 正 后 的 s 值 绘 制 ps 曲 线 。2.快 速 试
18、验 法根 据 试 验 记 录 按 外 推 法 推 算 各 级 荷 载 下 ， 沉 降 速 率 达 到 相 对 稳 定 标 准时 所 需 的 时 间 和 沉 降 量 ， 然 后 以 推 算 的 沉 降 量 绘 制 ps 曲 线 。 各 级 荷载 下 ， 沉 降 达 到 相 对 稳 定 标 准 时 所 需 时 间 和 沉 降 量 可 按 下 式 计 算 ：为 了 使 快 速 法 的 成 果 与 相 对 稳 定 法 取 得 一 致 ， 必 须 从 施 加 第 二 级 荷 载开 始 ， 从 沉 降 观 测 值 中 扣 除 以 前 各 级 沉 降 未 稳 定 而 产 生 的 剩 余 沉 降 的 影响 。 剩 余 沉 降 量 的 计 算 公 式 如 下 ：式 中
