地基承載力的十種檢測方法

地基承載力

地基承載力（subgrade bearing capacity）是地基土單位面積上隨荷載增加所發(fā)揮的承載潛力，常用單位KPa,是評價地基穩(wěn)定性的綜合性用詞。地基承載力是針對地基基礎(chǔ)設(shè)計提出的為方便評價地基強度和穩(wěn)定的實用性專業(yè)術(shù)語，不是土的基本性質(zhì)指標(biāo)。土的抗剪強度理論是研究和確定地基承載力的理論基礎(chǔ)。

在荷載作用下，地基要產(chǎn)生變形。隨著荷載的增大，地基變形逐漸增大，初始階段地基土中應(yīng)力處在彈性平衡狀態(tài)，具有安全承載能力。當(dāng)荷載增大到地基中開始出現(xiàn)某點或小區(qū)域內(nèi)各點在其某一方向平面上的剪應(yīng)力達到土的抗剪強度時，該點或小區(qū)域內(nèi)各點就發(fā)生剪切破壞而處在極限平衡狀態(tài)，土中應(yīng)力將發(fā)生重分布。這種小范圍的剪切破壞區(qū)，稱為塑性區(qū)（plastic zone）。地基小范圍的極限平衡狀態(tài)大都可以恢復(fù)到彈性平衡狀態(tài)，地基尚能趨于穩(wěn)定，仍具有安全的承載能力。但此時地基變形稍大，必須驗算變形的計算值不允許超過允許值。當(dāng)荷載繼續(xù)增大，地基出現(xiàn)較大范圍的塑性區(qū)時，將顯示地基承載力不足而失去穩(wěn)定。此時地基達到極限承載力。

十種檢測方法

1.平板荷載試驗:適用于各類土、軟質(zhì)巖和風(fēng)化巖體。

平板荷載試驗是在一定尺寸的剛性承壓板上分級施加荷載，觀測各級荷載作用下天然地基土隨壓力和變形的原位試驗，是一項使用早、應(yīng)用廣泛的原位試驗方法。該試驗是在一定尺寸的剛性承壓板上分級施加荷載，觀測各級荷載作用下天然地基土隨壓力和變形的原位試驗，它可用于：根據(jù)荷載-沉降關(guān)系線(曲線)確定地基力的承載力；設(shè)計土的變形模量；估算土的不排水抗剪強度及極限填土高度。

平板荷載試驗適用于地表淺層地基，特別適用于各種填土、含碎石的土類。由于試驗比較直觀、簡單，因此多年來應(yīng)用廣泛，但本方法的使用有以下局限性：平板荷載試驗的影響深度范圍不超過兩倍承壓板寬度(或直徑)，故只能了解地表淺層地基土的特性；承壓板的尺寸比實際基礎(chǔ)小，在剛性板邊緣產(chǎn)生塑性區(qū)的開展，更易造成地基的破壞，使預(yù)估的承載力偏低。荷載平板試驗是在地表進行的，沒有埋置深度所存在的超載，也會降低承載力；應(yīng)用時應(yīng)考慮荷載試驗的加載速率較實際工程快得多，對透水性較差的軟粘土，其變形狀況與實際有較大的差異，由此確定的參數(shù)也有很大的差異；小尺寸剛性承壓板下土中的應(yīng)力狀態(tài)極復(fù)雜，由此推求的變形模量只能是近似的。

CTK-500平板載荷儀

2.螺旋板載荷試驗:適用于軟土、一般粘性土、粉土及砂類土。

螺旋板載荷試驗(SPLT)是將一螺旋形的承壓板用人力或機械旋入地面以下的預(yù)定深度，通過傳力桿向螺旋形承壓板施加壓力，測定承壓板的下沉量。

螺旋板載荷試驗適用于深層地基土或地下水位以下的地基土。它可以測求地基土的壓縮模量、固結(jié)系數(shù)、飽和軟秸土的不排水抗剪強度、地基士的承載力等，其測試深度可達10 ~15m。

3.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗:適用于一般粘性土、粉土及砂類土。

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗（standard penetration test，SPT）是動力觸探的一種，是在現(xiàn)場測定砂或粘性土的地基承載力的一種方法。這一方法已被列入中國國家《工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中。它利用一定的錘擊功能(錘重63. 5kg，落距76cm)，將一定規(guī)格的對開管式的貫入器(對開管外徑51mm，內(nèi)徑35mm，長度大于457mm，下端接長度為76 mm、刃角18°～20°， 刃口端部厚1. 6mm的管靴，上端接鉆桿) 打入鉆孔孔底的土中，根據(jù)打入土中的貫入阻抗，判別土層的變化和土的工程性質(zhì)。

SPT-C履帶式動力觸探車

可執(zhí)行DPL(10kg)、DPM (30kg)、DPH (50kg)、DPSH (63.5kg)、SPT等動態(tài)探測標(biāo)準(zhǔn)

4.動力觸探:適用于粘性土、砂類土和碎石類土。

動力觸探是動力檢測試驗的一種，即圓錐動力觸探試驗，一般將圓錐動力觸探試驗簡稱為動力觸探或動探。動力觸探試驗（DPT）是巖土工程勘察中十分常用的原位測試方法，利用一定的落錘質(zhì)量，將一定尺寸、一定形狀的探頭打入土中，依據(jù)貫入錘擊數(shù)，判定土層名稱和工程性質(zhì)。動力觸探車SPT-C可用于土壤承載力試驗、壓實試驗和土壤取樣，是一種功能強大的土壤調(diào)查機，桅桿可折疊，便于運輸。

5.靜力觸探:適用于軟土、粘性土、粉土、砂類土及含少量碎石的土層。

靜力觸探是指利用壓力裝置將有觸探頭的觸探桿壓入試驗土層，通過量測系統(tǒng)測土的貫入阻力，可確定土的某些基本物理力學(xué)特性，如土的變形模量、土的容許承載力等。

靜力觸探的基本原理就是用準(zhǔn)靜力（相對動力觸探而言，沒有或很少沖擊荷載）將一個內(nèi)部裝有傳感器的觸探頭以勻速壓入土中，由于地層中各種土的軟硬不同，探頭所受的阻力自然也不一樣，傳感器將這種大小不同的貫入阻力通過電信號輸入到記錄儀表中記錄下來，再通過貫入阻力與土的工程地質(zhì)特征之間的定性關(guān)系和統(tǒng)計相關(guān)關(guān)系，來實現(xiàn)取得土層剖面、提供淺基承載力、選擇樁端持力層和預(yù)估單樁承載力等工程地質(zhì)勘察目的。

拖掛式靜力觸探車

6.巖體直剪試驗:適用于具有軟弱結(jié)構(gòu)面的巖體和軟質(zhì)巖。

巖體直剪試驗又包括巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面直剪試驗、巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面直剪蠕變試驗、巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面限脹直剪試驗、巖體本身直剪試驗、混凝土與巖體直剪試驗等。所有試驗的目的不僅在于測定巖體強度特性，同時要分析在外力作用下巖體的變形特性和破壞機理。

便攜式直剪儀

7.預(yù)鉆式旁壓試驗:適用于確定粘性土、粉土、黃土、砂類土、軟質(zhì)巖石及風(fēng)化巖石。

旁壓試驗是在現(xiàn)場鉆孔中進行的一種水平向荷載試驗。具體試驗方法是將一個圓柱形的旁壓器放到鉆孔內(nèi)設(shè)計標(biāo)高，加壓使得旁壓器橫向膨脹，根據(jù)試驗的讀數(shù)可以得到鉆孔橫向擴張的體積-壓力或應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，據(jù)此可用來估計地基承載力，測定土的強度參數(shù)、變形參數(shù)、基床系數(shù)，估算基礎(chǔ)沉降、單樁承載力與沉降。

1優(yōu)點:(1）設(shè)備輕便，操作簡易，測試迅速;(2）可進行不同深度處的巖土層的測試，而不受地下水的影響;(3）與室內(nèi)試驗對比，其土體擾動相對較小;

2缺點:(1）成孔質(zhì)量對測試精度影響較大，對于預(yù)鉆式旁壓試驗除鉆孔要垂直、橫截面呈圓形外，還要保證鉆孔大小要與旁壓器直徑相匹配;孔壁土體要盡量少受擾動;(2）對預(yù)鉆式，加壓等級選擇不當(dāng)會影響試驗參數(shù)的確定，如過密試驗時間過長，但精度更高，若過稀則不易獲得p₀及p_j值。且相應(yīng)的精度受到影響;(3）孔壁土體擾動程度的影響，孔壁土體擾動過大，對于預(yù)鉆式會導(dǎo)致P₀值變大，壓縮模量也相應(yīng)的發(fā)生變化，甚至?xí)?dǎo)致試驗難以進行（例如破膜)。

8.十字板剪切試驗:適用于測定飽和軟粘性土的不排水抗剪強度及靈敏度等參數(shù)。

十字板剪切試驗是一種用十字板測定飽和軟粘性土不排水抗剪強度和靈敏度的試驗，屬于土體原位測試試驗的一種。它是將十字板頭由鉆孔壓入孔底軟土中，以均勻的速度轉(zhuǎn)動，通過一定的測量系統(tǒng)，測得其轉(zhuǎn)動時所需之力矩，直至土體破壞，從而計算出土的抗剪強度。由十字板剪力試驗測得之抗剪強度代表孔內(nèi)土體的天然強度（不排水抗剪強度）。

16-T0175/A便攜式十字板剪切儀

用于在工程現(xiàn)場/實驗室對原狀/塑黏性土不排水抗剪強度進行直接測試

9.應(yīng)力鏟試驗:適用于確定軟塑~流塑狀飽和粘性土。

應(yīng)力鏟試驗（SST：Stress Shovel Test）主要是利用應(yīng)力鏟測試飽和土的靜止側(cè)壓力系數(shù)，現(xiàn)場快速測定土的垂直貫入阻力和水平總應(yīng)力及孔隙水壓力，從而得到土的水平有效應(yīng)力和靜止側(cè)壓力系數(shù)K0值以及固結(jié)系數(shù)Ch值。

10.扁鏟側(cè)脹試驗:適用于軟土、一般飽和粘性土、松散~中密飽和砂類土及粉土等。

扁鏟側(cè)脹試驗（ Flat Dilatometer Test，簡稱DMT）是20世紀(jì)70年代末意大利人Silvano Marchetti提出的一種原位測試方法。是利用靜力或錘擊動力將一扁平鏟形探頭壓入土中，達到預(yù)定試驗深度后，利用氣壓使扁鏟探頭上的鋼膜片側(cè)向膨脹，分別測得膜片中心側(cè)向膨脹不同距離（分別為0.05mm和1.10mm)時的氣壓值，根據(jù)測得的壓力與變形之間的關(guān)系，獲得地基土參數(shù)的一種現(xiàn)場試驗。

DMT-W3扁鏟側(cè)脹儀

“扁鏟側(cè)脹儀”（DMT）的扁鏟通過貫入儀（可與靜力觸探設(shè)備共用）、鉆機或其他野外現(xiàn)場設(shè)備壓入到土層之中。這種測試方法直接在現(xiàn)場土體中進行，避免了鉆孔和取樣所帶來的土體擾動。其測試結(jié)果具有良好的重復(fù)性，且與其他原位測試方法所得數(shù)據(jù)間有著良好的一致性，可以廣泛應(yīng)用于巖土工程勘察設(shè)計領(lǐng)域。

現(xiàn)場DMT布局