本文引用GB/T 50123-2019《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》中旁壓試驗

1一般規(guī)定

1.1土樣為原位的黏性土、粉土、砂土、碎石土、殘積土、極軟巖或軟巖。

1.2本試驗方法為預(yù)鉆式旁壓試驗。

2儀器設(shè)備

2.1旁壓儀由旁壓器、加壓穩(wěn)定裝置和變形測量裝置及導(dǎo)管等部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖見圖2.1。

旁壓器變形量測裝置加壓穩(wěn)壓裝置注：—為快速接頭

TD50123-PY系列預(yù)鉆式旁壓儀

圖2.1旁壓儀結(jié)構(gòu)圖

1—安全閥；2—水箱；3—水箱加壓；4——注水閥；5—注水管2;6—注水管1;7一中腔注水；8一排水閥；9一旁壓器；10—上腔；11—中腔；12-下腔；13—導(dǎo)水管；14一導(dǎo)壓管；15-導(dǎo)壓管4;16一量管；17一調(diào)零閥；18—測壓閥；19—600kPa壓力表；20—輔管；21—低壓表閥；22一調(diào)壓器；23—手動加壓閥；24—2500kPa壓力表；25一貯氣罐；26—手動加壓；27—1600kPa壓力表；28—氮?dú)饧訅洪y；29—2500kPa壓力表；30一減壓閥；31—25000kPa壓力表；32—氮?dú)庠撮y；33—高壓氮?dú)庠矗?4--輔管閥

2.2本試驗所用的儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：

v 旁壓器：為圓柱形骨架，外套有密封的彈性膜。預(yù)鉆式一般分上、中、下三腔。中腔為測試腔，上、下腔為輔助腔。上、下腔用金屬管連通，而與中腔嚴(yán)密隔離。自鉆式一般為單腔，旁壓器中央為導(dǎo)水管，用以疏導(dǎo)地下水，以利于將旁壓器放到測試位置。在彈性膜外按需要可加裝一層可擴(kuò)張的金屬保護(hù)套(鎧裝保護(hù))。其規(guī)格應(yīng)符合表2.2的要求。

表2.2旁壓儀規(guī)格

v 加壓穩(wěn)壓裝置：壓力源為高壓氮?dú)饣蛉斯ご驓?，并附有加壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)閥和壓力表。其量程和最大允許誤差應(yīng)符合表2.2的要求。

v 變形量測裝置：一般由體變管或液位儀及輔管組成，其量程和最大允許誤差應(yīng)符合表2.2的要求。也可采用橫向變形傳感器直接測出徑向變形。其技術(shù)條件應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程儀器基本參數(shù)及通用技術(shù)條件》GB/T 15406的規(guī)定。

v 導(dǎo)管：為尼龍軟管，連接旁壓器中腔與體變管相通.連接上、下腔與輔管相通。

v 自鉆式旁壓儀的自鉆鉆頭、鉆頭轉(zhuǎn)速、鉆進(jìn)速率、刃口距離、泥漿壓力和流量等應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。

3操作步驟

3.1試驗前平整試驗場地，根據(jù)土的分類和狀態(tài)選擇適宜的鉆頭開孔。要求孔壁垂直、呈完整的圓形，盡可能減少孔壁土體擾動。3.2鉆孔時，若遇松散砂層和軟土地層時，須用泥漿護(hù)壁鉆進(jìn)。鉆孔孔徑應(yīng)略大于旁壓器外徑2mm～10mm。

3.3試驗點(diǎn)布置原則：必須保證旁壓器上、中、下三腔都在同一土層中，試驗點(diǎn)垂直間距不宜小于1m。試驗孔與已有鉆孔的水平距離不宜小于1m,取完土樣或做過標(biāo)貫試驗的部位不得進(jìn)行旁壓試驗。

3.4試驗前在水箱內(nèi)注滿蒸餾水或無雜質(zhì)的冷開水，打開水箱安全蓋。

3.5檢查并接通管路，把旁壓器的注水管和導(dǎo)壓管的快速接頭對號插人。

3.6把旁壓器豎立于地面，打開水箱至量管、輔管各管閥門，使水從水箱分別注入旁壓器各個腔室，并返回到量管和輔管。在此過程中需不停地拍打尼龍管并搖晃旁壓器，以便盡量排除旁壓器和管路中滯留的氣泡。為了加速注水和排除氣泡，亦可向水箱稍加壓力。當(dāng)量管和輔管水位升到刻度零或稍高于零，即可終止注水，關(guān)閉注水閥和中腔注水閥。

3.7調(diào)零。把旁壓器垂直提高，直到使中腔的中點(diǎn)與量管零位相平，打開調(diào)零閥，并密切注意水位的變化，當(dāng)水位下降到零時，立即關(guān)閉調(diào)零閥、量管閥和輔管閥，然后放下旁壓器。

3.8將旁壓器放入鉆孔中預(yù)定的試驗深度，其深度以中腔中點(diǎn)為準(zhǔn)。打開量管閥和輔管閥施加壓力。

3.9用高壓氮?dú)庠醇訅簳r，接上氮?dú)饧訅貉b置導(dǎo)管(手動加壓裝置則應(yīng)關(guān)閉),把減壓閥按逆時針方向擰到最松位置，打開氣源閥，按順時針方向調(diào)節(jié)減壓閥，使高壓降低到比所需最高試驗壓力大100kPa～200kPa,然后緩慢地按順時針方向調(diào)節(jié)高壓閥并調(diào)到所需的試驗壓力。

3.10手動加壓時，先接上打氣筒，關(guān)閉氮?dú)饧訅洪y，打開手動加壓閥，用打氣筒向貯氣罐加壓，使貯氣罐內(nèi)的壓力增加到比所用最高試驗壓力大100kPa～200kPa以上。然后按順時針方向緩慢旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥調(diào)到所需的試驗壓力。

3.11加壓等級一般為預(yù)計極限壓力的1/7～1/5,初始加荷等級可取小值，也可參照表3.11選用。必要時可做卸荷再加荷試驗，測定再加荷旁壓模量。

表3.11試驗加壓等級(kPa)

3.12各級壓力下的相對穩(wěn)定時間標(biāo)準(zhǔn)為1min或3min。相對穩(wěn)定時間標(biāo)準(zhǔn)為1min時，加荷后15s、30s、60s測讀變形量；相對穩(wěn)定時間標(biāo)準(zhǔn)為3min時，加荷后60s、120s、180s測讀變形量。

3.13當(dāng)測量腔的擴(kuò)張體積相當(dāng)于量測腔的固有體積時，或試驗壓力達(dá)到儀器的容許最大壓力時，應(yīng)立即終止試驗。

3.14試驗結(jié)束后，采取以下方法使彈性膜恢復(fù)原狀：

v 試驗深度小于2m時，把調(diào)壓閥按逆時針方向擰到最松位置，即與大氣相通，利用彈性膜的約束力回水至量管和輔管，當(dāng)水位接近零時，即可關(guān)閉量管閥和輔管閥；

v 試驗深度大于2m時，打開水箱安全蓋，再打開注水閥和中腔注水閥，利用試驗壓力使旁壓器回水至水箱；

v 當(dāng)需排凈旁壓器內(nèi)的水時，可打開排水閥和中腔注水閥，利用試驗壓力排凈旁壓器內(nèi)的水；

v 也可引用真空泵吸回水。

3.15終止試驗消壓后，必須等2min～3min后才能取出旁壓器，并仔細(xì)檢查、擦洗、裝箱。

3.16當(dāng)需進(jìn)行下一試驗點(diǎn)時，重復(fù)本標(biāo)準(zhǔn)第3.1條～第3.15條。

4計算、制圖和記錄

4.1校正壓力應(yīng)按下式計算：

P_x=p_m+P_w-p_i

式中：P_x——校正后的單位壓力(kPa);

p_m——壓力表讀數(shù)(kPa);

P_w——靜水壓力(kPa);

p_i——彈性膜約束力(kPa),查彈性膜約束力校正曲線確定。

4.2校正變形量應(yīng)按下列公式計算：

V=H_xA

H_x=H_m-a(p_m+p_w)

式中：V——校正后的體變量(cm3);

H_x——校正后的量管水位下降值(cm);

A——量水管截面積(cm2);

H_m——量水管水位下降值(cm);

a——儀器綜合變形校正系數(shù)(cm/kPa)。

4.3以校正后的體變V為縱坐標(biāo)，校正后的壓力p為橫坐標(biāo)，繪制p-V曲線(圖4.3)。也可繪制壓力和量管水位變化曲線。作圖比例：縱坐標(biāo)以1cm代表體積變量100cm3;橫坐標(biāo)為單位壓力p值，以1cm代表100kPa?；蚋鶕?jù)具體情況選擇比例標(biāo)準(zhǔn)。圖幅尺寸要求宜為10cm×10cm。

圖4.3旁壓曲線

1—旁壓曲線；2一蠕變曲線

4.4在繪制的p-V曲線上，確定三個壓力特征值：p₀、p_f、p_l。

v 將旁壓曲線直線段延長與縱坐標(biāo)相交，交點(diǎn)為V?,由V?作與p軸平行線相交于曲線的一點(diǎn)，其對應(yīng)的壓力為原位水平土壓力p₀值；

v 取旁壓曲線直線段的終點(diǎn)，即曲線與直線段的第2個切點(diǎn)所對應(yīng)的壓力為臨塑壓力p值；

v 曲線過臨塑壓力后，趨向于與縱軸平行的漸近線時，其對應(yīng)的壓力為極限壓力p₁值，當(dāng)從p-V曲線上不能直接求出極限壓力p₁值時，可用曲線外推方法至最大體積增量值V?(=V_c+2V₀,V_c為旁壓器中腔初始體積，V₀為孔穴體積與初始體積的差值),取對應(yīng)V?的壓力為極限壓力p₁。或用倒數(shù)曲線法求取。

4.5可從三個壓力特征值確定承載力的基本值f_ok。

v 臨塑壓力法：

fok=p_f-p?

v 極限壓力法：

f=(p₁-p₀)/F_a

式中：p₀——原位水平單位土壓力(kPa);

F_a——安全系數(shù)。

4.6不排水抗剪強(qiáng)度應(yīng)按下式計算：

C_u=p_f-p₀

4.7側(cè)壓力系數(shù)應(yīng)按下式估算：

K₀=p₀/zγ

式中：z——旁壓器中心點(diǎn)至地面的土柱高度(m);

γ——土的容重(kN/m3)。

4.8旁壓模量應(yīng)按下式計算：

Em=2（1+μ）（V_c+V_m）Δ_p/ΔV

式中：Em——由旁壓試驗確定的模量，稱為旁壓模量(kPa);

μ——泊松比；

V_c—旁壓器(中腔)初始體積(cm3);

V_m——平均體積增量(取旁壓試驗曲線直線段兩點(diǎn)間壓力所對應(yīng)的體積之和的一半)(cm3);

Δ_p——旁壓試驗曲線上直線變形段的壓力增量(kPa);

ΔV——相應(yīng)于Δp的體積變化增量(cm3)。

4.9旁壓試驗的記錄格式應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄D表D.82的規(guī)定。

在我單位整理過程中有可能會出現(xiàn)部分錯誤，僅供參考，建議購買正版試驗標(biāo)準(zhǔn)。