地基承載力

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。應該指出，地基承載力是針對地基基礎設計提出的為方便評價地基強度和穩(wěn)定的實用性專業(yè)術語，不是土的基本性質指標。土的抗剪強度理論是研究和確定地基承載力的理論基礎。

在荷載作用下，地基要產生變形。隨著荷載的增大，地基變形逐漸增大，初始階段地基土中應力處在彈性平衡狀態(tài)，具有安全承載能力。當荷載增大到地基中開始出現某點或小區(qū)域內各點在其某一方向平面上的剪應力達到土的抗剪強度極限時，該點或小區(qū)域內各點就發(fā)生剪切破壞而處在極限平衡狀態(tài)，土中應力將發(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。當荷載繼續(xù)增大，地基出現較大范圍的塑性區(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。

地基承載力檢測方法

部分原位測試方法原理圖

01平板荷載試驗

適用于各類土、軟質巖和風化巖體。

平板荷載試驗是一項使用***早、應用***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而變形的原位試驗，它可用于：根據荷載-沉降關系線(曲線)確定地基的承載力；設計土的變形模量；估算土的不排水抗剪強度及極限填土高度。

02螺旋板荷載試驗

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。

03標準貫入試驗

適用于一般粘性土、粉土及砂類土。

標準貫入試驗（standard penetration test，SPT）是動力觸探的一種，是在現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**國家《工業(yè)與民用建筑地基基礎設計規(guī)范》中。

標準貫入測試圖示

1、鉆孔至預定深度后，用一個重63.5kg (140磅)的落錘，從76cm (30英寸)的高度自由落下，錘擊一根標準的探桿。

2、根據取樣長度的要求，將取樣器從當前的孔底向下貫入18或者24英寸。

3、記錄探桿貫入15cm所需要的錘擊數，然后記錄后30cm中每10cm的錘擊數及30cm的總計錘擊數。

4、天然狀態(tài)砂土的密實度分類

標準開管式的貫入器

標準貫入分析儀

標準貫入分析儀是一種廣泛應用于巖土工程勘察領域的標貫儀器能量標定設備。

使用幾種不同類型的SPT錘進行標準貫入試驗（SPT）時，不同的錘擊效率會影響到標貫擊數（N值）的取值（不同錘的能量傳輸比：環(huán)狀錘45%，安全錘60%，自動錘80%）。為了提高標準貫入試驗（SPT）中標貫擊數（N值）的可靠性，標準貫入分析儀通過測量標準貫入試驗（SPT）中錘擊時的力和速度值，來確定錘擊的轉換能量。

04動力觸探試驗

適用于粘性土、砂類土和碎石類土。

動力觸探試驗（DPT）是巖土工程勘察常用的一種原位測試方法。該方法是利用一定的落錘質量，將一定尺寸、一定形狀的探頭打入土中，根據打入的難度，即貫入錘擊數，判定土層名稱及其工程性質。APAFOR多功能重型動力觸探儀多功能性動力觸探儀包含三大功能：重型動力觸探儀，動力觸探試驗取樣系統(tǒng)，錘擊取芯筒

• 非常緊湊，可折疊桅桿，方便運輸
• 完整的錘擊計數貫入試驗
• 取樣管內部為光滑的塑料內襯，可以進行無擾動取樣
• 完全由熱發(fā)動機提供動力
• 結實的支架確保穩(wěn)定站立

APAFOR100重型動力觸探儀

動力觸探儀和取樣系統(tǒng)，符合NF P 94-114和94-115標準，用于動力觸探試驗；符合XP 94-063標準，用于控制溝渠或者平面壓實度。

• 非常高的能量-重量比率
• 非常緊湊和輕便，便于運輸
• 完整錘擊數的貫入試驗（動力觸探和標準貫入試驗）
• 根據每擊貫入度的測量控制溝渠或者平面的壓實度
• 取樣器管的里面有一個塑料的光滑襯里可以進行無擾動取樣
• 可以實現螺旋鉆取樣，或者在較淺的深度進行貫入試驗（可選用旋轉頭）

05靜力觸探試驗

適用于軟土、粘性土、粉土、砂類土及含少量碎石的土層。

靜力觸探試驗是以靜壓力將圓錐形探頭按一定速率勻速壓入土中,測量其貫入阻力(包括錐尖阻力和側壁摩阻力或摩阻比), 并按其所受阻力的大小劃分土層, 確定土的工程性質。靜力觸探試驗能確定各類土體的空間分布及其工程特性, 且野外現場作業(yè)簡單、方便、測試時間短, 在工程地質勘察中得到廣泛應用。

根據標準化的CPT數據獲取的土壤分類圖（Robertson提供，1990）

獨立操作靜力觸探設備

FOX-100/ FOX-200均為獨立操作貫入設備具有操作簡便、壽命長、功能齊全的特點，被廣泛應用于CPT試驗中。

FOX-100

**貫入力為100kN，雙活塞結構使該設備可以采用各種測量裝置的推拉設備和推/拉梁，也可以安裝與電子式CPT(U)探頭、SCPT探頭和機械式CPT探頭配套的夾具。FOX-100配有手推車，可以輕松操作，它通過兩個（或更多）錨梁和土錨固定到地面，土錨通過一個手持式液壓驅動齒輪“Hygand”下錨裝置鉆入土層中。也可以固定在一個堅實的基礎上，例如卡車平臺、千斤頂平臺等，以獲得適當的反力。

FOX-200

**貫入力為200kN。該設計提供了充分的保護，有兩個液壓缸防護罩，這樣就消除了損壞汽缸活塞進而導致液壓泄漏的風險。

靜力觸探車

靜力觸探車是一套完整的靜力觸探設備，集貫入裝置、探桿、電纜、探頭、數據采集儀于一體，能夠在惡劣的環(huán)境中開展靜力觸探試驗。且自動化程度高、機動性能好，能夠實現安全的全天候工作。

06巖體直剪試驗

適用于具有軟弱結構面的巖體和軟質巖。

巖體直剪試驗又包括巖體沿軟弱結構面直剪試驗、巖體沿軟弱結構面直剪蠕變試驗、巖體沿軟弱結構面限脹直剪試驗、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。

07旁壓試驗

適用于確定粘性土、粉土、黃土、砂類土、軟質巖石及風化巖石。

旁壓試驗是在現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設計標高，加壓使得旁壓器橫向膨脹，根據試驗的讀數可以得到鉆孔橫向擴張的體積-壓力或應力-應變關系曲線，據此可用來估計地基承載力，測定土的強度參數、變形參數、基床系數，估算基礎沉降、單樁承載力與沉降。

預鉆式旁壓儀

利用預先成孔，將旁壓器放入孔內，通過對測試段孔壁施加徑向壓力使地基土體產生相應變形，測得土體各級壓力與變形對應關系的原位測試方法。

自鉆式旁壓儀

將旁壓器安裝在鉆桿上，旁壓器底端安裝旋轉刀具，鉆進時隨之進入土層預定深度，停鉆后進行試驗，通過對測試段孔壁施加徑向壓力使地基土體產生相應變性，測得土體各級壓力與變形對應關系的原位測試方法；

梅納旁壓儀

自動控制梅納旁壓儀

高壓自動控制旁壓儀

梅納旁壓儀是***經典的預鉆式旁壓儀，由控制單元、管路和三腔探頭構成，試驗符合EN ISO 22476-4和ASTM D-4719-00 標準。數據可以通過人工或GeoBox數據采集儀自動采集。

劍橋自鉆式旁壓儀

自鉆式旁壓儀的探頭是一個微型掘進機，有鉆機提供動力，帶動探頭上的鉆頭旋轉鉆進，到達測試深度以后，對探頭施加壓力膨脹，對周圍的土體進行測試。自鉆式旁壓儀采用傳感器測量施加到土體上的壓力以及土體發(fā)生的變形，精度非常高。而且探頭上還帶有孔隙水壓力傳感器，可以測量孔隙水壓力，進而可以得到更多的參數。

08十字板剪切試驗

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。

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。

測試方法

將一個裝有4個葉片的探頭壓入到未擾動的土層，然后轉動探頭，直至土壤剪切破壞。

十字板剪切測試示意圖

測試中，通常會記錄兩個抗剪強度，**抗剪強度，以及修正后的抗剪強度。

通過這些測試，我們可以確定土壤的敏感性，并且可以用來對土壤的阻力進行分析，而這個阻力也就是我們在打樁的時候需要克服的。

連接探桿的側壁摩阻力也需要加以測量，因為在計算真實抗剪強度時需要減去這個阻力。當不排水抗剪強度低于1ksf時，十字板剪切測試所測得的不排水抗剪強度是***準確的。

GVT-100電動十字板剪切試驗儀

當前市面上大多數十字板剪切儀測量扭力和旋轉速度的精度都很低，只有***基本的控制功能，操作上具有很大的局限性。GVT-100電動十字板剪切儀克服了上述局限性：它是一套通過復雜的PLC控制的裝置，配有高精度的扭力傳感器。而且，測試過程和數據采集全部通過軟件控制。

09應力鏟試驗

適用于確定軟塑~流塑狀飽和粘性土。

應力鏟是由兩塊1mm厚的不銹鋼板焊接而成一5mm厚的空心扁盒，盒內充滿了去氣硅油，硅油通往上面桿內的半導體壓力傳感器。當應力鏟受壓時，迫使硅油向上擠壓，將壓力傳遞給半導體壓力傳感器。

10扁鏟側脹試驗

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。

扁鏟側脹測試（DMT）是20世紀70年代起源于意大利的一種原位測試方法，與CPT測試一樣，DMT一般也是通過液壓的方式壓入地下，當然了也可以采用打入的方式。

扁鏟側脹試驗是將帶有膜片的扁鏟壓入土中預定深度，充氣使膜片向孔壁土中側向擴張，根據壓力與變形關系，測定土的模量及其他有關指標。

DMT在樁基礎設計中的主要應用是描述土層輪廓，獲取土壤參數。不過，在這方面，CPT/CPTu似乎要比DMT更好。但是對于有水平承載力要求的樁基礎的設計，DMT可能就比較有用了。對于軸向承載力為主的樁，扁鏟側脹測試的直接用處不大。

DMT標準扁鏟式側脹儀

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

常用原位檢測方法總結