本文引用GB/T 50123-2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中載荷試驗(yàn)

1一般規(guī)定

1.1載荷試驗(yàn)方法可用于測(cè)定承壓板下應(yīng)力主要影響范圍內(nèi)巖土的承載力和變形模量，包括平板載荷試驗(yàn)和螺旋板載荷試驗(yàn)，每個(gè)場(chǎng)地試驗(yàn)點(diǎn)不宜少于3個(gè)，土體不均勻時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加試驗(yàn)點(diǎn)。

1.2平板載荷試驗(yàn)方法適用于各類地基土。它所反映的相當(dāng)于承壓板下1.5倍～2.0倍承壓板直徑或?qū)挾鹊纳疃确秶鷥?nèi)地基土的強(qiáng)度、變形的綜合性狀。淺層平板載荷試驗(yàn)適用于淺層地基土，深層平板載荷試驗(yàn)適用于試驗(yàn)深度不小于5m的深層地基土和大直徑樁的樁端土。

1.3螺旋板載荷試驗(yàn)適用于黏土和砂土地基，用于深層地基土或地下水位以下的地基土。

2平板載荷試驗(yàn)

2.1本試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：

1承壓板：平板載荷試驗(yàn)一般采用圓形或正方形鋼質(zhì)板，也可采用現(xiàn)澆或預(yù)制混凝土板，應(yīng)具有足夠的剛度。土的淺層平板載荷試驗(yàn)承壓板的面積不應(yīng)小于0.25m2,對(duì)于軟土和粒徑較大的填土，不應(yīng)小于0.50m2;對(duì)于含碎石的土類，承壓板寬度應(yīng)為最大碎石直徑的10倍～20倍，加固后復(fù)合地基宜采用大型載荷試驗(yàn)。土的深層平板載荷試驗(yàn)承壓板面積宜選用0.5m2,緊靠承壓板周圍外側(cè)的土層高度不應(yīng)少于80cm。

2加荷裝置：包括壓力源、載荷臺(tái)架或反力構(gòu)架；

1)壓力源：可用液壓裝置或重物，出力最大允許誤差為±1%F.S;安全過負(fù)荷率應(yīng)大于120%;

2)載荷臺(tái)架或反力構(gòu)架：必須牢固穩(wěn)定、安全可靠，其承受能力不小于試驗(yàn)最大荷載的1.5倍～2.0倍；

3沉降觀測(cè)裝置：其組合必須牢固穩(wěn)定、調(diào)節(jié)方便。位移儀表可采用大量程百分表或位移傳感器等，其量測(cè)最大允許誤差應(yīng)為±1%F.S。

2.2平板載荷試驗(yàn)試驗(yàn)應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1在有代表性的地點(diǎn)，整平場(chǎng)地，開挖試坑。淺層平板載荷試驗(yàn)的試坑寬度不應(yīng)小于承壓板直徑或?qū)挾鹊?倍，深層平板載荷試驗(yàn)的試井直徑應(yīng)等于承壓板直徑，當(dāng)試井直徑大于承壓板直徑時(shí)，緊靠承壓板周圍土的高度不應(yīng)小于承壓板直徑。

2試驗(yàn)前應(yīng)保持試坑或試井底的土層避免擾動(dòng)，在開挖試坑及安裝設(shè)備中，應(yīng)將坑內(nèi)地下水位降至坑底以下，并防止因降低地下水位而可能產(chǎn)生破壞土體的現(xiàn)象。試驗(yàn)前應(yīng)在試坑邊取原狀土樣2個(gè)，以測(cè)定土的含水率和密度。

3設(shè)備安裝應(yīng)符合圖2.2-1、圖2.2-2的要求，步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：

圖2.2-1重物式裝置示意圖

1—承壓板；2—沉降觀測(cè)裝置；3—荷載臺(tái)架；4--重物 

圖2.2-2反力式裝置示意圖

1一承壓板；2—加荷千斤頂；3—荷重傳感器；4—沉降觀測(cè)裝置；5一反力裝置

1)安裝承壓板前應(yīng)整平試坑面，鋪設(shè)不超過20cm厚的中砂墊層找平，使承壓板與試驗(yàn)面平整接觸，并盡快安裝設(shè)備；

2)安放載荷臺(tái)架或加荷千斤頂反力構(gòu)架，其中心應(yīng)與承壓板中心一致。當(dāng)調(diào)整反力構(gòu)架時(shí)，應(yīng)避免對(duì)承壓板施加壓力；

3)安裝沉降觀測(cè)裝置。其固定點(diǎn)應(yīng)設(shè)在不受變形影響的位置處。沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱設(shè)置。

4試驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)避免冰凍、曝曬、雨淋，必要時(shí)設(shè)置工作棚。

5載荷試驗(yàn)加荷方式應(yīng)采用分級(jí)維持荷載沉降相對(duì)穩(wěn)定法(常規(guī)慢速法),有地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可采用分級(jí)加荷沉降非穩(wěn)定法(快速法)或等沉降速率法。加荷等級(jí)宜取10級(jí)～12級(jí)，并不應(yīng)少于8級(jí)，最大加載量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的2倍，載荷量測(cè)最大允許誤差應(yīng)為±1%F.S。每級(jí)荷載增量一般取預(yù)估試驗(yàn)土層極限壓力的1/10～1/12,當(dāng)不易預(yù)估其極限壓力時(shí)，可參考表2.2所列增量選用。

表2.2荷載增量表(kPa)

6每級(jí)荷載作用下都必須保持穩(wěn)壓，由于地基土的沉降和設(shè)備變形等都會(huì)引起荷載的減小，試驗(yàn)中應(yīng)隨時(shí)觀察壓力變化，使所加的荷載保持穩(wěn)定。

7穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)可采用相對(duì)穩(wěn)定法，即每施加一級(jí)荷載，待沉降速率達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后再加下一級(jí)荷載。

8應(yīng)按時(shí)、準(zhǔn)確觀測(cè)沉降量。每級(jí)荷載下觀測(cè)沉降的時(shí)間間隔一般采用下列標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)于慢速法，每級(jí)荷載施加后，間隔5min、5min、10min、10min、15min、15min測(cè)讀1次沉降，以后每隔30min測(cè)讀1次沉降，當(dāng)連續(xù)2小時(shí)每小時(shí)沉降量不大于0.1mm時(shí)，可以認(rèn)為沉降已達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，施加下一級(jí)荷載。

9試驗(yàn)宜進(jìn)行至試驗(yàn)土層達(dá)到破壞階段終止。當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可終止試驗(yàn)，前三種情況其所對(duì)應(yīng)的前一級(jí)荷載即為極限荷載：

1)承壓板周圍土出現(xiàn)明顯側(cè)向擠出，周邊土體出現(xiàn)明顯隆起和裂縫；

2)本級(jí)荷載沉降量大于前級(jí)荷載沉降量的5倍，荷載-沉降曲線出現(xiàn)明顯陡降段；

3)在本級(jí)荷載下，持續(xù)24h沉降速率不能達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定值；

4)總沉降量超過承壓板直徑或?qū)挾鹊?%;

5)當(dāng)達(dá)不到極限荷載時(shí)，最大壓力應(yīng)達(dá)預(yù)期設(shè)計(jì)壓力的2.0倍或超過第一拐點(diǎn)至少三級(jí)荷載。

10當(dāng)需要卸載觀測(cè)回彈時(shí)，每級(jí)卸載量可為加載增量的2倍，每卸一級(jí)荷載后，間隔15min觀測(cè)一次，1h后再卸第二級(jí)荷載，荷載卸完后繼續(xù)觀測(cè)3h。

11對(duì)于深層平板載荷試驗(yàn)，加荷等級(jí)可按預(yù)估承載力的1/15～1/10分級(jí)施加，當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，可終止加荷：

1)在本級(jí)荷載下，沉降急劇增加，荷載-沉降曲線出現(xiàn)明顯的陡降段，且沉降量超過承壓板直徑的4%;

2)在本級(jí)荷載下，持續(xù)24h沉降速率不能達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定值；

3)總沉降量超過承壓板直徑或?qū)挾鹊?%;

4)當(dāng)持力層土層堅(jiān)硬，沉降量很小時(shí)，最大加載量不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的2.0倍。

2.3對(duì)原始數(shù)據(jù)檢查、校對(duì)后，整理出荷載與沉降值、時(shí)間與沉降值匯總表。

2.4繪制p-s曲線(圖2.4),必要時(shí)繪制s-t曲線或s-lgt曲線，如果p-s曲線的直線段延長(zhǎng)不經(jīng)過(0,0)點(diǎn)，應(yīng)采用圖解法或最小二乘法進(jìn)行修正。p坐標(biāo)單位為kPa,s坐標(biāo)單位為mm。

圖2.4典型p-s曲線

2.5特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：

1當(dāng)曲線具有明顯直線段及轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，以轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的荷載定為比例界限壓力和極限壓力；

2當(dāng)曲線無明顯直線段及轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí)，可按本標(biāo)準(zhǔn)第2.2條第9款所列情況確定極限荷載值，或取對(duì)應(yīng)于某一相對(duì)沉降值(即s/d,d為承壓板直徑)的壓力評(píng)定地基土稱承壓力。

2.6承載力基本值f。可按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50007確定。

1比例界限明確時(shí)，取該比例界限所對(duì)應(yīng)的荷載值，即fo=p?;

2當(dāng)極限荷載能確定時(shí)(且該值小于比例界限荷載值1.5倍時(shí)),取極限荷載值的一半，即fo=p?/2;

3不能按照上述兩點(diǎn)確定時(shí)，以沉降標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取值，若壓板面積為0.25m2~0.50m2,對(duì)低壓縮性土和砂土，取s=(0.01～0.015)b

對(duì)應(yīng)的荷載值；對(duì)中、高壓縮性土，取s=0.02b對(duì)應(yīng)的荷載值。

2.7變形模量計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：

1淺層平板載荷試驗(yàn)法可按下列公式計(jì)算：

E₀=0.785(1-μ2）D_cp/s(承壓板為圓形)

E₀=0.886(1-μ2）a_cp/s(承壓板為方形)

(承壓板為方形)(2.7-2)

2深層平板載荷試驗(yàn)法可按下式計(jì)算：

E₀=ωˊD_cp/s

式中：E?——試驗(yàn)土層的變形模量(kPa);

μ——土的泊松比(碎石取0.27,砂土取0.30,粉土取0.35,粉質(zhì)黏土取0.38,黏土取0.42);

D_c——承壓板的直徑(cm);

p——單位壓力(kPa);

s——對(duì)應(yīng)于施加壓力的沉降量(cm);

a_c——承壓板的邊長(zhǎng)(cm);

ωˊ——與試驗(yàn)深度和土類有關(guān)的系數(shù)，可按表2.7選用。

表2.7深層載荷試驗(yàn)計(jì)算系數(shù)w'

2.8平板載荷試驗(yàn)的記錄格式應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄D表D.83的規(guī)定。

3黃土浸水載荷試驗(yàn)

3.1本試驗(yàn)所用的主要儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：

1承壓板：面積不宜小于0.5m2,其余應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第2.1條第1款的規(guī)定；

2加荷裝置應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第2.1條第2款的規(guī)定；

3沉降觀測(cè)裝置應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第2.1條第3款的規(guī)定。

3.2黃土浸水載荷試驗(yàn)應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1單線法：

1)整平場(chǎng)地，開挖試坑。應(yīng)在同一土層內(nèi)平行挖3個(gè)試坑，間距不應(yīng)大于6m;

2)設(shè)備安裝應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第2.2條第2款的規(guī)定進(jìn)行。承壓板的安裝應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第2.2條第3款第1項(xiàng)的規(guī)定進(jìn)行，在承壓板以外的試坑面積也應(yīng)鋪設(shè)5cm~10cm厚的砂礫石濾層。沉降觀測(cè)的裝置固定點(diǎn)不得受浸水影響；

3)施加荷載增量取預(yù)估濕陷起始?jí)毫Φ?/5,或采用10kPa~20kPa。試驗(yàn)終止壓力不宜小于200kPa;

4)按相對(duì)穩(wěn)定法進(jìn)行天然濕度下的加載試驗(yàn)，直到預(yù)估的濕陷起始?jí)毫Γ?/span>

5)向試坑注水。試坑內(nèi)的水頭高度應(yīng)高于濾層頂面3cm。并按相對(duì)穩(wěn)定法的觀測(cè)要求觀測(cè)浸水沉降量(濕陷量),直至每小時(shí)的沉降量不大于0.1mm為止；

6)應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.2條第1款第4項(xiàng)、第5項(xiàng)的規(guī)定，選用大小或小于預(yù)估濕陷壓力50kPa壓力下，進(jìn)行其余兩個(gè)試坑的試驗(yàn)。

2雙線法：

1)應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.2條第1款第1項(xiàng)的規(guī)定，在同一土層內(nèi)平行開挖2個(gè)試坑；

2)應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.2條第1款第2項(xiàng)的規(guī)定安裝試驗(yàn)設(shè)備；

3)應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.2條第1款第3項(xiàng)的規(guī)定確定加載等級(jí)；

4)一個(gè)試坑按相對(duì)穩(wěn)定法在天然濕度下進(jìn)行加載試驗(yàn)，另一個(gè)試坑在預(yù)先浸水飽和后再按相對(duì)穩(wěn)定法進(jìn)行加載試驗(yàn)。

3飽水單線法：

1)應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.2條第1款第1項(xiàng)的規(guī)定平整場(chǎng)地，開挖1個(gè)試坑；

2)應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.2條第1款第2項(xiàng)的規(guī)定安裝試驗(yàn)設(shè)備；

3)應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第3.2條第1款第3項(xiàng)的規(guī)定確定荷載等級(jí)；

4)向試坑內(nèi)注水，使3.5倍承壓板直徑(或?qū)挾?深度范圍內(nèi)的土層達(dá)到飽和。飽和標(biāo)準(zhǔn)采用飽和含水率；

5)應(yīng)按相對(duì)穩(wěn)定法進(jìn)行加荷試驗(yàn)。

3.3繪制p-s曲線，然后在圖上取不同壓力下的濕陷量(Ssh值),并繪出p-Ssh曲線(圖3.3-1、圖3.3-2)。

3.4一般取p-Ssh曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載作為濕陷起始?jí)毫?psh)。當(dāng)曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯時(shí)，可取浸水下沉量與承壓板寬度之比（s/b）等于0.02所對(duì)應(yīng)的荷載作為濕陷起始?jí)毫Α?/span>

圖3.3-1雙線法求濕陷起始?jí)毫?/span>

圖3.3-2單線法求濕陷起始?jí)毫?/span>

4螺旋板載荷試驗(yàn)

4.1螺旋板載荷試驗(yàn)儀，儀器設(shè)備(圖4.1)應(yīng)由螺旋承壓板、加荷裝置、位移觀測(cè)裝置組成，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

1螺旋承壓板：螺旋板尺寸參數(shù)及測(cè)力傳感器的最大允許壓力宜符合現(xiàn)行國(guó)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；

2加荷裝置：包括壓力源和反力構(gòu)架，其技術(shù)條件應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第2.1條第2款的規(guī)定；

3位移觀測(cè)裝置應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第2.1條第3款的規(guī)定。

圖4.1螺旋板荷載試驗(yàn)裝置示意圖

1一螺旋承載板；2一測(cè)力傳感器；3一傳力桿；4一反力地錨；5一位移計(jì)；

6·油壓千斤頂；7一反力鋼梁；8一位移固定錨

4.2螺旋板載荷試驗(yàn)應(yīng)按下列步驟進(jìn)行：

1將試驗(yàn)場(chǎng)地平整，設(shè)置反力裝置及位移計(jì)的固定地錨。

2選擇適宜尺寸的螺旋承壓板旋鉆至預(yù)定深度，旋鉆時(shí)應(yīng)控制每旋轉(zhuǎn)一周鉆進(jìn)一螺距，盡可能減小對(duì)土體的擾動(dòng)程度。

3安裝加荷千斤頂，其中心應(yīng)與螺旋承壓板中心一致；安裝位移計(jì)，并調(diào)整零點(diǎn)。

4按下列方式進(jìn)行加荷：

1)當(dāng)采用應(yīng)力控制式時(shí)，按等量分級(jí)施加，荷載增量應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第2.2條第5款的規(guī)定，每級(jí)荷載確保穩(wěn)壓；

2)當(dāng)采用應(yīng)變控制式時(shí)，應(yīng)連續(xù)加荷，控制沉降速度應(yīng)為0.25mm/min～2.00mm/min;

3)試驗(yàn)的加荷等級(jí)、試驗(yàn)結(jié)束條件應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第2.2條第4款～第9款的規(guī)定；

4)按本標(biāo)準(zhǔn)第4.2條第4款第1項(xiàng)、第2項(xiàng)的規(guī)定加荷時(shí)，應(yīng)進(jìn)行沉降觀測(cè)。應(yīng)力控制式加荷沉降觀測(cè)的時(shí)間順序宜采用0.10min、0.25min、1.00min、2.25min、4.00min等按讀取，直至沉降基本穩(wěn)定，再加下一級(jí)荷載，該時(shí)間順序用于繪制√t-s曲線；應(yīng)變控制式加載沉降觀測(cè)每隔30s等間距讀取1次，試驗(yàn)至土體破壞。

5土體破壞后，卸除加荷和位移觀測(cè)裝置，再將螺旋承壓板旋鉆至下一個(gè)預(yù)定的試驗(yàn)深度，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第4.2條第3款、第4款的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)。

4.3應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)第2.3條、第2.4條的規(guī)定，進(jìn)行計(jì)算并繪制p-s曲線(圖4.3)。

圖4.3 p-s曲線

4.4根據(jù)各級(jí)荷載下的沉降s與時(shí)間t的數(shù)據(jù)，繪制s-√t曲線(圖4.4)。

圖4.4 s-√t曲線

4.5特殊值應(yīng)按下規(guī)定確定：

1原位有效自重壓力po:取p-s曲線的直線段與p軸的交點(diǎn)作為p。值；

2臨塑壓力p:相應(yīng)于p-s曲線的直線段終點(diǎn)的壓力；

3極限壓力p:相應(yīng)于p-s曲線末尾直線段起點(diǎn)的壓力；

4固結(jié)度達(dá)90%所需時(shí)間tgo:以s-√t曲線初始直線段與沉降坐標(biāo)(縱坐標(biāo))的交點(diǎn)作為理論零點(diǎn)，其延長(zhǎng)段交于沉降穩(wěn)定值的漸近線(橫坐標(biāo))上，見圖4.4的x段，再作與初始直線斜率1.13倍的直線，該直線與s-√t曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間為t90。

4.6變形模量應(yīng)按下式計(jì)算：

E_sc=m_scP_a（p/pn）^1-ap

可根據(jù)p-s曲線求得變形模量系數(shù)msc;

m_sc=Ap/s·（p-pˊ₀）/p_a×D_sc=Ap/s·p_n/p_a×D_sc

式中：E_sc—螺旋板試驗(yàn)土的變形模量(kPa);

m_sc——變形模量系數(shù)，對(duì)正常飽和黏土一般為5～50;

p_a——標(biāo)準(zhǔn)壓力，取100kPa;

p——單位壓力(kPa),取直線段內(nèi)任一壓力值；

a_p——應(yīng)力指數(shù)，超固結(jié)飽和土取1,砂與粉土取1/2,正常固結(jié)飽和黏土，取a=0;

A_p——無量綱沉降系數(shù)，與po、pn有關(guān)，查圖4.6確定；s——對(duì)應(yīng)于施加壓力的沉降量(cm);

pˊ₀——原位有效自重壓力(kPa);Dc——螺旋承壓板直徑(cm)。

圖4.6沉降系數(shù)A_p值

4.7徑向固結(jié)系數(shù)應(yīng)按下式估算：

C_h=T₉₀×R_sc2/t₉₀=0.335×R_sc2/t₉₀

(4.7)

式中：C_h——徑向固結(jié)系數(shù)(cm2/s);

T₉₀——相應(yīng)于90%固結(jié)度的時(shí)間因數(shù)，T?0=0.335;

R_sc——螺旋承壓板半徑(cm);

t₉₀——固結(jié)度達(dá)90%的所需時(shí)間(s)。

4.8螺旋板載荷試驗(yàn)的記錄格式應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)附錄D表D.83的規(guī)定。

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