深層平板實驗有fak計演算法

① 經地基處理後的地基承載力標准值應如何進行修正

有以下四種方法

（1）原位試驗法（in-situ testing method）：是一種通過現場直接試驗確定承載力的方法。包括（靜）載荷試驗、靜力觸探試驗、標准貫入試驗、旁壓試驗等，其中以載荷試驗法為最可靠的基本的原位測試法。

（2）理論公式法（theoretical equation method）：是根據土的抗剪強度指標計算的理論公式確定承載力的方法。

（3）規范表格法（code table method）：是根據室內試驗指標、現場測試指標或野外鑒別指標，通過查規范所列表格得到承載力的方法。規范不同（包括不同部門、不同行業、不同地區的規范），其承載力不會完全相同，應用時需注意各自的使用條件。

（4）當地經驗法（local empirical method）：是一種基於地區的使用經驗，進行類比判斷確定承載力的方法，它是一種宏觀輔助方法。

工程應用

用作抗力指標的代表值有標准值和特徵值。當確定岩土抗剪強度和岩石單軸抗壓強度指標時用標准值；由荷載試驗確定承載力時取特徵值，載荷試驗包括深層、淺層、岩基、單樁、錨桿等，見規范有關附錄。

地基承載力特徵值fak是由荷載試驗直接測定或由其與原位試驗相關關系間接確定和由此而累積的經驗值。它相於載荷試驗時地基土壓力－變形曲線上線性變形段內某一規定變形所對應的壓力值，其最大值不應超過該壓力－變形曲線上的比例界限值。

修正後的地基承載力特徵值fa是考慮了影響承載力的各項因素後，最終採用的相應於正常使用極限狀態下的設計值的地基允許承載力。

② 微生物平板菌落計數法具體實驗步驟

一、目的要求

學習平板菌落計數的基本原理和方法。

二、基本原理

平板菌落計數法是根據微生物在固體培養基上所形成的一個菌落是由一個單細胞繁殖而成的現象進行的,也就是說一個菌落即代表一個單細胞。計數時,先將待測樣品作一系列稀釋,再取一定量的稀釋菌液接種到培養皿中,使其均勻分布於平皿中的培養基內,經培養後,由單個細胞生長繁殖形成菌落,統計菌落數目,即可換算出樣品中的含菌數。

這種計數法的優點是能測出樣品中的活菌數。此法常用於某些成品檢定(如殺蟲菌劑),生物製品檢定以及食品、水源的污染程度的檢定等。但平板菌落計數法的手續較繁,而且測定值常受各種因素的影響。

三、器材

大腸桿菌懸液,牛肉膏蛋白腖培養基, 1ml無菌吸管,無菌平皿,盛有4． 5 ml無菌水的試管,試管架和記號筆等。

四、操作步驟

1．編號：

取無菌平皿 9套,分別用記號筆標明10-4、10-5、10-6各3套。另取6支盛有4．5ml無菌水的試管,排列於試管架上,依次標明10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6。

2．稀釋

用1ml無菌吸管精確地吸取0．5ml大腸桿菌懸液放入10-1的試管中,注意吸管尖端不要碰到液面,以免吹出時,管內液體外溢。然後仍用此吸管將管內懸液來回吸吹三次,吸時伸入管底,吹時離開水面,使其混合均勻。另取一支吸管自10-1試管吸0．5ml放入10-2試管中,吸吹三次,……其餘依次類推。整個稀釋過程如圖Ⅷ-3。

3．取樣

用3支1ml無菌吸管分別精確地吸取10-4、10-5、10-6的稀釋菌液0．2ml,對號放入編好號的無菌培養皿中。

4．倒平板

於上述盛有不同稀釋度菌液的培養皿中,倒入溶化後冷卻至45℃左右的肉膏蛋白腖瓊脂培養基約10—15ml,置水平位置,迅速旋動混勻,待凝固後,倒置於37℃溫室中培養。

5．計數

培養24小時後,取出培養皿,算出同一稀釋度三個平皿上的菌落平均數,並按下列公式進行計算：

每毫升中總活菌數=同一稀釋度三次重復的菌落平均數×稀釋倍數×5

一般選擇每個平板上長有30—300個菌落的稀釋度計算每毫升的菌數最為合適。同一稀釋度的三個重復的菌數不能相差很懸殊。由10-4、10-5、10-6三個稀釋度計算出的每毫升菌液中總活菌數也不能相差懸殊,如相差較大,表示試驗不精確。

平板菌落計數法,所選擇倒平板的稀釋度是很重要的,一般以三個稀釋度中的第二稀釋度倒平板所出現的平均菌落數在50個左右為最好。

平板菌蓓計數法的操作除上述的以外,還可用塗布平板的方法進行。二者操作基本相同,所不同的是塗布平板法是先將牛肉膏蛋白腖瓊脂培養基溶化後倒平板,待凝固後編號,並於 37℃溫室中烘烤30分鍾左右,使其乾燥,然後用無菌吸管吸取 0．2ml菌液對號接種於不同稀釋度編號的培養皿中的培養基上,再用無菌玻璃刮棒將菌液在平板上塗布均勻,平放於實驗台上20—30分鍾,使菌液滲透入培養基內,然後再倒置於37℃的溫室中培養。

五、實驗報告

1．結果

將計數結果填入下表。

2．思考題

(1)為什麼溶化後的培養基要冷卻至45℃左右才能倒平板？

(2)要使平板菌落計數准確,需要掌握哪幾個關鍵？為什麼？

(3)同一種菌液用血球計數板和平板菌落計數法同時計數,所得結果是否一樣？為什麼？

(4)試比較平板菌落計數法和顯微鏡下直接計數法的優缺點。

③ 因基礎埋深為原地面下2.0m不需要考慮深度修正嗎

基礎埋深為原地面下2.0m可以考慮深度修正。計算方法按《建築地基基礎設計規范》GB50007-2011中的第5章第2節第4條進行。
第5.2.4條 當基礎寬度大於3m或埋置深度大於0.5m時，從載荷試驗或其它原位測試、經驗值等方法確定的地基承載力特徵值，尚應按下式修正：
fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)
式中
fa--修正後的地基承載力特徵值；
fak--地基承載力特徵值，按本規范第5.2.3條的原則確定；
ηb、ηd--基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數，按基底下土的類別查表5.2.4取值；
γ--基礎底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；
b--基礎底面寬度(m)，當基寬小於3m按3m取值，大於6m按6m取值；
γm--基礎底面以上土的加權平均重度，地下水位以下取浮重度；
d--基礎埋置深度(m)，一般自室外地面標高算起。在填方整平地區，可自填土地面標高算起，但填土在上部結構施工後完成時，應從天然地面標高算起。對於地下室，如採用箱形基礎或筏基時，基礎埋置深度自室外地面標高算起；當採用獨立基礎或條形基礎時，應從室內地面標高算起。
承載力修正系數 表5.2.4
土的類別ηb
ηd淤泥和淤泥質土01.0人工填土
e或IL大於等於0.85的粘性土01.0紅粘土含水比αw>0.8
含水比αw≤0.80
0.151.2
1.4大面積
壓實填土壓實系數大於0.95,粘粒含量ρc≥10%的粉土
最大幹密度大於2.1t/m3的級配砂石0
01.5
2.0粉土粘粒含量ρc≥10%的粉土
粘粒含量ρc<10%的粉土0.3
0.51.5
2.0e及IL均小於0.85的粘性土
粉砂、細砂(不包括很濕與飽和時的稍密狀態)
中砂、粗砂、礫砂和碎石土0.3
2.0
3.01.6
3.0
4.4註：
1.強風化和全風化的岩石，可參照所風化成的相應土類取值；其他狀態下的岩石不修正；
2.地基承載力特徵值按本規范附錄D深層平板載荷試驗確定時ηd取0。

④ 深層平板載荷試驗

目前，國內、外深層載荷試驗常用的方法有兩種：一種是深層平板載荷試驗；另一種是螺旋板靜載試驗(如前述)。

深層平板載荷試驗適於確定地基土埋深＞3m的深部地基土層及大直徑樁樁端土層在承壓板下應力主要影響范圍內的承載力。它具有試驗結果可靠度較高的優點，是國家規范規定的必要測試項目。但往往因其施工工程量過大且時間較長，除非特別需要和規范強制測試項目外，很難大規模普及。

近年來，國內、外推廣了對深層平板載荷試驗的應用范圍、設備改進等方面的工作，並確立了相關試驗規范，這里分別介紹國內的有關深層平板載荷試驗的規范(條例)和常見的試驗方法。

1.深層平板載荷試驗簡介

目前，國內常用的深層平板載荷試驗有用人工挖孔方法進行的載荷試驗和用機械成孔的載荷試驗。此試驗方法大多用於較重要構築物地基土持力層、較大孔徑基樁和墩底持力層的承載力測試中，故而試驗准備的工作量很大。圖2-12為進行ϕ800mm基樁樁端持力層的地基承載力深層平板載荷試驗示意圖。

圖2-13是由長春工程學院吳銀柱等研製的為解決大深度地基承載力測試的深層平板載荷試驗裝置，其最大測試深度可達到100m。該裝置的機械化施工程度較高。

2.深層平板載荷試驗要點

深層平板載荷試驗的技術規范如下[依據建設部《建築地基基礎設計規范》(GB50007—2002)]：

(1)深層平板載荷試驗的承壓板，採用直徑為0.8m的剛性板。與淺層平板載荷試驗(平面應力應變問題)要求不同的是：深層平板載荷試驗時(三維空間應力應變問題)緊靠承壓板周圍外側的土層高度，應不少於80cm；

(2)加荷等級：可按預估極限承載力的1/10～1/15分級施加。第一級荷載應把設備自重計算在內；預估極限承載力可參考室內土工試驗或現場其他原位試驗成果；

(3)最大加荷量：一般情況下，試驗的最大加荷量應不小於測點地基土的極限荷載；當持力層土層堅硬、沉降量很小時，最大載入量不小於設計要求的2倍；

(4)沉降觀測要求：每級加荷後，其第一個小時內按間隔10min、10min、10min、15min、15min測讀沉降值，從第二小時以後為每隔半小時測讀一次沉降。當在連續兩小時內，每小時的沉降量小於0.1mm時，則認為本級荷載下的沉降已趨穩定，方可施加下一級荷載；

圖2-12 ϕ800mm基樁樁端持力層地基承載力深層平板載荷試驗裝置

圖2-13 SP—1型深層平板載荷試驗裝置

(5)終止試驗原則：當出現下列情況之一時，可終止載入：①沉降量S急驟增大，荷載—沉降(P—S)曲線上有可判定極限承載力的陡降段，且沉降量超過0.04 D(D為承壓板直徑)；②在某級荷載下，24h內沉降速率不能達到穩定；③本級沉降量大於前一級沉降量的5倍；

(6)承載力特徵值的確定，應符合下列規定：①當P—S曲線上有比例界限時，取該界限所對應的荷載值為地基土的承載力特徵值f_ak；②滿足前述終止試驗原則之一時，其對應的前一級荷載確定為極限荷載。當該極限荷載值小於對應比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半作為地基土的承載力特徵值f_ak；③不能按上述二款要求確定時，可取S/D=0.01～0.015所對應的荷載值作為地基土的承載力值，但其值不應大於最大載入量的一半；④同一土層參加統計的試驗點不應少於3 點。當試驗實測值的極差不超過平均值的30%時，取此平均值作為該土層的地基承載力特徵值f_ak。

3.深層平板載荷試驗的變形模量E₀

按照《岩土工程勘察規范》(GB 50021—2001)要求，地基土變形模量E₀(MPa)由下式計算：

土體原位測試與工程勘察

式中：D為承壓板的直徑或邊長(m)；P為P—S曲線線性段的壓力(kPa)；S為與P對應的沉降量(mm)；ω為與試驗深度和土類有關的系數(可按表2-8選用)。

⑤ 級配砂石換填層的地基承載力特徵值fak=100KPa，這個承載力還進行地基承載力修正嗎

經過換填處理的地基其地基承載力應滿足建築地基處理技術規范第3.0.4條、4.2.3條、4.2.4條的規定：

3.0.4 經處理後的地基，當按地基承載力確定基礎底面積及埋深而需要對本規范確定的地基承載力特徵值進行修正時，應符合下列規定：

1、基礎寬度的地基承載力修正系數應取零；

2、基礎埋深的地基承載力修正系數應取1.0。

3、經處理後的地基，當在受力層范圍內仍存在軟弱下卧層時，尚應驗算下卧層的地基承載力。對水泥土類樁復合地基尚應根據修正後的復合地基承載力特徵值，進行樁身強度驗算。

4、墊層的承載力宜通過現場載荷試驗確定，並應進行軟弱下卧層的驗算。

5、對於墊層下存在軟弱下卧層的建築，在進行地基變形計算時應考慮鄰近基礎對軟弱下卧層頂面應力疊加的影響。當超出原地面標高的墊層或換填材料的重度高於天然土層重度時，宜早換填，並應考慮其附加的荷載對建築及鄰近建築的影響。

(5)深層平板實驗有fak計演算法擴展閱讀：

級配砂石能換填的深度沒有固定限制，但在300mm以上3000mm一下是經濟合理區段。
規范上沒有量的限制，但有質的要求，就是達到設計規定。結構師通過驗算下卧層的承載能力，或者變形，來確定必須換掉多深的軟弱土層。

砂石級配的目的就是尋求最恰當的顆粒組成以便得到最大的密實度。就需要到實驗室進行配比試驗確定。

地基處理(foundation treatment )一般是指用於改善支承建築物的地基（土或岩石）的承載能力,改善其變形性能或抗滲能力所採取的工程技術措施。

常用的地基處理方法有：換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法、夯實水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和鹼液法等。

⑥ 怎樣做才能是標準的深層平板載荷試驗如題 謝謝了

按深層平板載荷試驗標准作。問題是如果在地面上加荷，不管試驗深度（即孔井底深度）多深，孔徑多大，都只要承壓板周圍外側保持0.8m厚土層，做出來的結果都可以認為反映土的深度效應嗎？可以作為該土的樁極限端阻力或端阻力特徵值嗎？這里有什麼約束條件，以及根據以往規范反映，樁端土的端阻力極限值隨深度增加，其值增加較快，深層平板載荷試驗能模擬這種狀態嗎，

⑦ 深層平板載荷試驗得到的地基承載力要不要修正

要修正。地基承載力不僅與土的性質有關，還與基礎的大小、形狀、埋深以及荷載的情況有關。這些因素對承載力的影響程度又隨土質的不同而不同，在採用載荷實驗或原位實驗的經驗統計關系等確定地基承載力標准值時，考慮的是對應於標准條件或基本條件下的值。而在進行地基基礎設計和計算時，考慮的是承載力極限狀態下的標准組合，即採用荷載設計值，所以對某個實體基礎而言，就應該計入它的埋深和寬度給地基承載力特徵值帶來的影響，進行深度和寬度修正。

⑧ 平板靜力載荷試驗成果應用

一、確定地基承載力特徵值

地基承載力特徵值f_ak(characteristic value of subgrade bearing capacity)特指由載荷試驗測定的地基土壓力變形曲線，線性變形內規定的變形所對應的壓力值，其最大值為比例界限值。

1.拐點判別法

根據拐點型荷載—沉降曲線的特點，其比例界限值的所處位置情況，進行如下判定：

(1)當極限荷載點P_u與比例界限點P₀，相距較遠(一般認為P_u/P₀≥2)，且P₀以後的曲線曲率變化呈舒緩狀的，一般以P₀為地基承載力特徵值(f_ak)。此時地基土的強度能完全滿足工程設計要求，而且地基在此荷載范圍內的地基變形量也能充分保證建築物的變形要求。地基土即使偶受超載，由其超載引起的變形也基本上以彈性變形為主，不會危及建築物安全。常見的這類地基土，多為密實砂土、硬塑以上的粘性土等。

(2)當極限荷載點P_u與比例界限點P₀，相距較近(一般認為P_u/P₀＜2)，且P₀以後的曲線曲率變化呈陡降狀的(一般多為脆性破壞類型的土，如某些黃土、紅土等)，若以P₀為地基承載力特徵值，就不能滿足建築物的地基強度和建築物的變形安全要求，此時，地基承載力特徵值f_ak建議取值為：

f_ak=

(國家《建築地基基礎設計規范》〈GB50007—2002〉推薦) (2-18)

視建築物的不同設計和使用要求，在確定地基土的地基承載力特徵值f_ak時，應根據實際情況對地基承載力特徵值在P₀附近進行符合實際情況的調整，如：對於一些有特殊要求的建築物，如核設施工程中的核心構築物場地，盡管極限荷載點P_u與比例界限點P₀，相距較遠(P_u≥2P₀)，但為確保建築物地基在強度、地基變形方面的絕對安全，此時，地基承載力特徵值f_ak建議取值：

土體原位測試與工程勘察

而在一般工程中，對於一些變形要求不甚高的構築物，為了充分發揮地基潛力，在保證安全、合乎國家有關設計規范和強制性法規的前提下，可適當提高地基承載力特徵值的取值，此時，f_ak建議取值為：

土體原位測試與工程勘察

2.相對沉降判別法

根據大量統計和工程經驗，在非拐點圓滑型P—S曲線中，用沉降量相對於承壓板寬度(或直徑)之比值，可以確定地基承載力。

對於有一定強度的中、高壓縮性土，P—S曲線呈非線性，無明顯拐點，曲線斜率隨荷載增加而增加，直至破壞。有時，由於設備條件限制，試驗做不到完全破壞階段。這種土變形量很大，即使是以極限荷載除以安全系數，有時變形還是可能超過建築物允許值。基於這種情況，國內外對這種土採取了按控制變形量給出地基承載力的方案，即：限定P—S曲線上S與對應承壓板寬度或直徑D的比值，就是限定了地基的最大變形量，在確定的經驗取值區間內，在P—S曲線上找到S/D在P—S坐標中對應的荷載作為地基承載力。如表2-6及圖2-5所列示。

表2-6 用沉降判別法確定地基承載力

圖2-5 用沉降判別法確定地基承載力

二、計算地基變形模量E₀

土的變形模量E₀是指土在單軸受力、無側限情況下的應力與應變之比，與室內有側限條件下壓縮試驗求得的壓縮模量E_b0不同，其值可由載荷試驗成果P—S曲線的直線變形段按彈性理論公式求得，且僅適用於土層屬於同一層位的均勻地基土。

按照彈性理論計算，當承壓板處於不同深度時，其變形模量的計算公式有所區別，當試驗為淺層平板載荷試驗時，地基土的變形模量E₀的計算有如下關系式：

土體原位測試與工程勘察

式中：I₀為剛性承壓板形狀系數，圓形承壓板取0.785，方形承壓板取0.886；E₀為土的變形模量(MPa)；P、S分別為P—S曲線直線段內任一點的荷載值(kPa)及相應沉降值(mm)；D為承壓板的寬度(或直徑)(m)；μ為土的泊松比，其值見表2-7。

而當P—S曲線為圓滑型的非拐點曲線時，我們仍可用上式求得該地基土的模量，只不過此時所求模量為割線模量。計算參數依表2-8選擇。

三、預估建築物沉降量

在建築物基礎寬度2倍深度以內土質相對均勻時，利用平板載荷試驗，可以預估建築物沉降量。

表2-7 各類土的泊松比(μ)值

表2-8 非拐點曲線計算E₀時計算參數取值范圍

對砂土地基，建築物沉降量估算，可按公式(2-22)計算：

土體原位測試與工程勘察

對粘性土地基，建築物沉降量估算，可按公式(2-23)計算：

土體原位測試與工程勘察

式中：S′為預估的基礎沉降量(cm)；S為載荷與基礎底面壓力值相等時的承壓板的沉降量(cm)；B為基礎短邊寬度(cm)；D為承壓板寬度(cm)。

四、由載荷試驗測定濕陷性黃土濕陷起始壓力P_sh

我國濕陷性黃土(全新世Q₄黃土、晚更新世Q₃黃土、部分中更新世Q₂黃土的土層)主要分布在山西、陝西、甘肅的大部分地區，河南西部和寧夏、青海、河北的部分地區。此外，新疆維吾爾自治區、內蒙古自治區和山東、遼寧、黑龍江等省的局部地區亦分布有濕陷性黃土。

濕陷性黃土遇水浸濕時，引起的濕陷變形。這是一種下沉量大、下沉速度快的失穩性變形，對建築物危害性大。

《岩土工程勘察規范》特別規定，當不能取試樣做室內濕陷性試驗時，應採用現場載荷試驗確定濕陷性，且濕陷性土的地基承載力宜採用載荷試驗或其他原位測試確定起始壓力(圖2-6)。

1.(多點)單線法靜力載荷試驗

在同一場地的相鄰地段和相同標高進行試驗，應在天然濕度的土層上設3個或3個以上靜載荷試驗點，分級加荷，分別加至各自的規定荷載，下沉穩定後，向試坑內浸水至飽和，附加下沉穩定後，試驗終止。

2.飽水單線法靜力載荷試驗

只做一台載荷試驗。將設備安裝好後，即向試坑內浸水，使3.5倍承壓板直徑(或寬度)深度內的土層達到飽和(取樣確定)，浸水後土層含水率達飽和含水率的85%～90%時，即可認為達到飽和。接著按相對穩定法進行載荷測試，附加下沉穩定後，試驗終止。

3.雙線法靜力載荷試驗

在同一場地的相鄰地段和相同標高，設2個靜載荷試驗點。其中1個點應設在天然濕度的土層上分級加荷，加至規定荷載，下沉穩定後，試驗終止；另1個點應設在浸水飽和的土層上分級加壓，加至規定壓力，濕陷下沉穩定後，試驗終止。

圖2-6 靜力載荷試驗測定濕陷性黃土濕陷起始壓力(P_sh)

現場採用靜載荷試驗測定濕陷性黃土的濕陷起始壓力，應符合下列要求：

(1)承壓板的底面積宜為0.50m²，試坑邊長或直徑應為承壓板邊長或直徑的3倍，承壓板底面下宜用10～15mm厚的粗、中砂找平。厚的砂礫石濾層；坑內注水時，坑內水面應至少高於濾層頂面3cm；沉降觀測裝量的固定點不得受浸水影響；

(2)每級加荷增量不宜大於25kPa，試驗終止荷載不應小於200kPa；

(3)每級加荷後，按每隔15min、15min、15min、15min各測讀1次下沉量，以後為每隔30min觀測1次，當連續2h內，每1h的下沉量都小於0.10mm時，可認為承壓板下沉已趨穩定，即可施加下一級荷載；

圖2-7 確定濕陷性黃土的濕陷起始壓力(P_sh)

P_sh1—P—S_sh曲線上第一拐點對應的濕陷起始壓力；P_sh2—P—S_sh曲線上第二拐點對應的濕陷起始壓力

(4)試驗結束後，繪制判定濕陷起始壓力的P—S_sh曲線圖。但有時P—S_sh曲線呈非拐點圓滑型曲線，不便直接確定濕陷起始壓力P_sh值。根據《濕陷性黃土地區建築規范》(GB50025-2004)規定，按濕陷系數δ_s=0.015 所對應的壓力確是，相當於在P—S_sh曲線上的S_sh/D=0.017時所對應的荷載為濕陷起始壓力P_sh值，即：取浸水下沉量(S_sh)與承壓板直徑或寬度(D)之比值等於0.017所對應的荷載作為濕陷起始壓力值，見圖2-7a所示。

須注意的是：當P—S_sh曲線上出現兩個轉折點P_sh1和P_sh2時，可取兩個轉折點之間的中值所對應的壓力，作為濕陷起始壓力。如圖2-7b所示。

⑨ 平板載荷試驗的基本方法

一、試驗儀器設備

載荷測試設備由：①承壓板；②加荷裝置；③沉降觀測裝置等部件組成(圖2-1)。

1.承壓板

承壓板是模擬基礎傳力給地基的設備，為了獲得比較准確的地基測試參數，理論上承壓板的剛度和尺寸應盡量與基礎相近。在實測中，剛度相近比較容易達到，採用剛性大的加筋厚鋼板或鋼筋混凝土板即可；但承壓板尺寸與實際基礎相近則難於達到，由於整個地基土的測試面積太大，其上施加的總荷載勢必加大，既造成試驗設備龐大又使試驗條件難以達到。而承壓板面積太小，則影響地基土沉降量預測和極限荷載值的准確性。

圖2-1 靜力平板載荷試驗系統

1—承壓板；2—量測系統；3—堆載；4—地錨反力系統；5—載荷台；6—混凝土載荷台；7—桁架；8—千斤頂；9—反力拉桿；10—傳力柱

國內外對承壓板尺寸效應作了大量研究，當承壓板面積在一定范圍內時，沉降值S隨承壓板直徑D增加而加大，但當承壓板直徑D過小，則出現沉降值S隨D減小而增加的現象。而當承壓板直徑D大於一定值後，沉降值S隨D值增加而加大的趨勢變得不明顯。處於上述兩個明顯轉折點的承壓板直徑D值分別為30cm和50cm左右，這也是靜力載荷試驗中經常選用直徑30～50cm承壓板的原因。

承壓板是平板載荷試驗系統中的重要部件，一般為鑄鋼件。受現場條件限制，承壓板也有採用現場混凝土澆築和預制兩種，其底面一般用厚鋼板。對承壓板的要求是：要有足夠的剛度；滿足在加荷過程中承壓板本身的變形小；而且其中心和邊緣不能產生彎曲和翹起的要求，故其形狀一般為圓形(也可為方形)。根據經驗，土質松軟(如：軟土、新近沉積土、人工雜填土)或上硬下軟的雙層地基土，宜採用較大尺寸；土質較硬時，承壓板宜選用較小尺寸；對密實粘性土和砂土，承壓板面積一般為1000～2500cm²；對一般土，承壓板面積多採用2500～5000cm²。

為計算方便，我們給出幾種常用不同面積的圓形—方形承壓板直徑和邊長換算值(表2-1)。

2.加荷裝置

加荷裝置包括：壓力源(千斤頂、堆載物)；載荷台架；反力構架等。加荷方式有兩種，即：重物靜力加荷和液壓千斤頂加荷。

重物靜力加荷法：在載荷台上放置重物(如鋼錠、鉛塊、建築砌塊等)，以此向地基土加荷載。此法雖顯笨重，勞動強度大，但其荷載穩定，常在大荷載測試時採用。

表2-1 圓形—方形承壓板直徑和邊長換算表

液壓千斤頂反力加荷法：用液壓千斤頂加荷，用地錨系統提供反力，其加荷控制及搬運方便，勞動強度相對較小，但可提供的反力有限，故適於小荷載測試。採用液壓千斤頂加荷，必須注意兩個問題：①液壓千斤頂的行程必須滿足地基沉降量的要求，必要時，可採用上、下兩個千斤頂重疊放置，以增加液壓千斤頂行程，來滿足特殊地基沉降量要求；②地錨系統反力要大於最大加荷。由於受力後地錨上拔，設備本身變形，千斤頂漏油和承壓板下沉，使試驗過程中千斤頂的壓力不易穩定，會出現壓力減退現象。為保持相對恆壓，一般採用千斤頂液壓自動伺服系統，以保持壓力穩定。

地錨系統、反力構架或載荷台架，其構件和總體組合強度不能過低，應是試驗最大荷載1.5～2倍。

3.沉降量測系統

沉降量測系統由千分表(以前多使用指針式千分表，現在一般使用帶計算機數據介面的電子千分表，既可以觀測，又可以實現數據自動採集)及固定支架或沉降感測器及自動記錄儀組成。其量測精度不應低於±0.01mm。

二、試驗要點和要求

載荷試驗設備重、部件多、試驗周期長，因此，要格外注意人身和設備安全。不同類型的儀器都配有其性能和使用說明書，使用前應仔細閱讀並要配有專人掌握使用。試驗步驟如下：

1.檢查儀器及配套件性能

試驗前檢查儀器設備的性能是否正常；准備好電源、照明和試驗用的各種工具。

2.試驗點選擇

要考慮建築物需要和地基土的特點以及場地條件，進行試驗設計和選用適合的試驗方式及其承壓板面積。載荷試驗宜採用圓形剛性承壓板，根據土的軟硬不同選用合適的尺寸：土的淺層平板載荷試驗承壓板面積不應小於2500cm²；對軟土和粒徑較大的填土不應小於5000cm²；土的深層平板載荷試驗承壓板面積宜選用5000cm²；試驗點一般應布置在有代表性的地點、二級以上工程建築物的重要部位、地基土主要持力層及能夠發揮地基潛力的關鍵土層上。每個場地的試驗點不宜少於3個，當場地內土體不均時，應適當增加。

3.開挖試坑

淺層平板載荷試驗的試坑寬度或直徑不應小於承壓板寬度或直徑的3倍；深層平板載荷試驗的試井直徑應等於承壓板直徑。當試井直徑大於承壓板直徑時，緊靠承壓板周圍土的高度不應小於承壓板直徑；當挖至距試驗深度15～20cm處預留防擾動保護層，停止快速開挖，用平鏟修整至測試深度後，在承壓板下鋪設不超過20mm的砂墊層找平，要求盡快安裝試驗設備，並減少對土的擾動。

4.安裝設備

現以拉錨(桿)式千斤頂加荷靜力平板載荷試驗系統為例，簡要介紹試驗系統的安裝：

(1)確定建築場地中的試驗點位置，標出試驗點的中心位置。要求試驗點以2m為半徑的場地平整，以便操作和保證有足夠和均衡的反力；

(2)按照地錨水平拉桿長度，確定各個地錨安裝位置並組織安裝。安裝地錨時，逐一安裝地錨水平拉桿並緊固之。施工時，切忌雨水流入試坑。一般應先架設防雨、防曬帳篷，並在帳篷外挖好排水溝；

(3)按要求開挖試坑、取樣；平整坑底並在承壓板下鋪設不超過20mm的砂墊層找平；

(4)用拉線法找出試驗中心點，安裝承壓板(應使承壓板輕輕就位，既要水平，又要垂直、居中，最終通過傳力柱把試驗施加的載荷呈中心荷載方式作用在承壓板上)→安裝位移感測器→千斤頂→傳力柱和拉桿帽→在地錨和傳力柱間安裝反力拉桿並使之均勻受力→安裝電子千分表；

(5)進行試驗前的全面檢查，確認沒有問題後，便可開始試驗。

試驗須填寫原始記錄(表2-2)：

表2-2 淺層平板載荷原位試驗記錄表

(1)加荷方式：載荷試驗加荷方式應採用分級維持荷載沉降相對穩定法(常規慢速法)。有地區經驗時，可採用分級加荷沉降非穩定法(快速法)或等沉降速率法。加荷等級宜取10～12級，不應少於8級，荷載量測精度不應低於最大荷載的± 1%；

對慢速法，當試驗對象為土體時，每級荷載施加後，以間隔5min、5min、10min、10min、15min、15min測讀一次沉降，以後每間隔30min測讀一次沉降；當連續兩小時每小時沉降量都小於0.1mm時，可認為沉降已達相對穩定標准，可施加下一級荷載。

按照經驗，各類土的加荷等級增量，可參考表2-3。

(2)最終荷載的確定：應根據試驗目的、設備條件等而定。如：為了確定地基變形參數、比例界限承載力，或因設備條件限制，則在比例界限壓力點出現後，再加壓2～3級即可終止；又如，在設備條件允許情況下，為確定地基土承載力，最好做到破壞階段，以求出地基的極限荷載值。

表2-3 各類土加荷等級增量表

(3)終止試驗條件：當出現下列現象之一者即可認為地基土達到破壞階段，並可終止試驗：①承壓板周邊的土出現明顯側向擠出，周邊土出現明顯隆起或徑向裂縫持續發展；②本級荷載的沉降量大於前級荷載沉降量的5倍，荷載與沉降曲線出現明顯陡降；③在某級荷載下24h沉降速率不能達到相對穩定標准；④總沉降量與承壓板直徑(或寬度)之比超過0.06。

⑩ 螺旋板載荷試驗

螺旋板載荷試驗是由平板載荷試驗演變而來的一種非開挖型、能夠在賦存地下水和在地表下較大深度工作的輕便原位測試手段。該測試方法始於20世紀70年代初期，30多年來，螺旋板載荷試驗已經廣泛應用於世界各國的工程勘察中，最大工作深度已達30m。

螺旋板載荷試驗的工作原理是：通過機械或人力把地錨狀的螺旋形載荷試驗板，旋入到地下預定測試深度處，通過對螺旋承壓板逐級施加荷載，並測計地基土受壓後產生的垂向位移和所施加荷載的關系；並依此繪制地基土的應力—應變—時間關系曲線，進而求得不同深度處地基土的承載力特徵值、模量值、固結系數、土的濕陷量以及軟土的不排水抗剪強度等指標。

一、螺旋板載荷試驗裝置組成

螺旋板載荷試驗裝置有如下幾個主要部分(圖2-8)：

(1)荷載源——①地面荷載源：有液壓千斤頂、頂座、傳力桿、應力/應變自動補償伺服系統等；②地下荷載源：由壓桿內的水壓力活塞向螺旋承壓板施加荷載；

(2)反力系統：由4個大直徑反力地錨、地錨接桿、反力橫梁組成；

(3)沉降觀測裝置：由2個小直徑地錨、沉降支架、千分表等組成；

圖2-8 螺旋板載荷試驗儀示意圖

1—傳力桿；2—測計系統地錨；3—沉降支板；4—千分表；5—千斤頂；6—反力工字梁；7—反力地錨；8—測計系統橫梁；9—螺旋承壓板

(4)測壓系統：對地面荷載源，通過安裝在螺旋板上的應變式電阻感測器，和地面上的數字測力儀確定螺旋板上所受荷載源施加的荷載值；對地下荷載源，可通過施加的水壓力獲得施加的荷載值；一些螺旋承壓板頭還可以兼備測試試驗深度內地基土孔隙水壓力的功能；

(5)螺旋承壓板：既是測試時鑽進的鑽頭，又是到達試驗深度後向地基土施加荷載的承壓板。根據場地特點不同，分別有適於軟土、硬土幾種螺旋承壓板型：①ϕ113mm，螺旋承壓板面積100cm²，螺距25mm；②ϕ159.58mm，螺旋承壓板面積200cm²，螺距40mm；③ϕ195.44mm，螺旋承壓板面積300cm²；④ϕ252.23mm，螺旋承壓板面積500cm²，螺距65mm；⑤ϕ298.55，螺旋承壓板面積700cm²；與平板載荷試驗不同的是，螺旋承壓板在旋入試驗深度過程中，由於螺旋板順螺紋方向產生的切土效應，對測點地基土產生擾動，影響到測量的准確性。為此，需要對螺旋板的螺距、螺旋板材料厚度進行必要的限制，一般是取螺旋板直徑與螺距之比值為4～5；螺旋板直徑與板厚之比值為25為宜。

二、螺旋板載荷儀的安裝與調試

螺旋承壓板型號較多，這里簡要介紹螺旋承壓板的常見安裝與調試過程。

1.准備工作

最主要的是對螺旋板探頭進行標定：①絕緣測試：將探頭批量放入壓力不小15個大氣壓力的水容器中觀察1天，其絕緣性能不發生變化；②將螺旋板探頭置於率定架上，觀察加荷與讀數的線性關系，並寫出率定報告備查。

2.現場安裝

(1)要求在平整的場地上先標好測試孔位、反力地錨及測量支架地錨孔位。若雨季施工，應搭設臨時防雨設施；

(2)安裝地錨和螺旋板的順序為：旋入4 根反力地錨→旋入沉降支架的2 根地錨→將螺旋板旋到預定測試深度(信號電纜隨同旋入)。要特別注意：螺旋板頭入土時，應按每轉一圈下入一個完整螺距進行操作，即：旋入過程是每一旋次必須完成一整圈不間歇的旋入螺旋板，並盡量減少對土的擾動→安裝反力橫梁和測計系統橫梁→調整好傳力桿頂部至反力橫梁的間距(使其恰好能安裝液壓千斤頂及相配套頂頭、頂座等)→安裝千斤頂→安裝測計儀器、儀表並調整到合適位置(電子測量儀器需要預熱，以保持性能穩定)。

3.測試方法

試驗一般順高程由上而下依次進行，完成一個點的深度測試後加接傳力桿，將螺旋承壓板旋入下一試驗深度，進行新的試驗。一般測點間距根據土層變化決定，大多以1m為常規間距；遇薄層時，也不應小於0.75m；如遇有軟夾層，應事先設計好各測點深度。當土質均勻且層厚較大時，測點間距可取2～3m。

螺旋板載荷試驗方法有兩種，即應力法和應變法。

(1)應力法：用荷載等級控制沉降與時間關系的方法。①相對穩定法，也叫慢速法每級荷載施加後，間隔5min、5min、10min、10min、15min、15min測讀一次沉降，以後間隔30min 測讀一次沉降，當連續兩小時內每小時沉降量都小於0.1mm時，可認為沉降已達相對穩定標准，即可施加下一級荷載；②等速加荷法，也叫快速法 根據土體情況和當地已有測試經驗，採取分級施加荷載，每級荷載都保持固定時間間隔(5min～2h，由土的狀態決定)，每級荷載增量取預估極限承載力的1/10，直至達到極限承載力或土體破壞。

(2)應變法：試驗以等沉降速率控制載入速率。試驗中，當達到試驗設計的沉降量時，就可施加下一級荷載。此法主要適用於在荷載作用下以塑性變形為主的粘性軟土、淤泥(質)土等。沉降速率一般控制在0.25～2.0mm/min，對海相高靈敏度飽和淤泥質土、軟塑狀軟粘性土，沉降速度選擇在0.25～0.5mm/min為宜；一般粘性土、粘性軟土可取0.5～2.0mm/min。如此逐級加荷，直至土體破壞。

應力法、應變法的適用范圍：

測定地基土的承載力特徵值可選用應力法，它適於土質相對較硬或以彈性變形為主的土體，而應變法則適於土質相對較軟或以塑性變形為主的土體；測定和計算地基土的變形模量、固結系數時，必須選用慢速法才能達到計算精度；測定地基土不排水抗剪強度和不排水模量時，可採用應變法。

三、試驗成果及其應用

由於假定在螺旋板載荷試驗條件下並不考慮土體擾動對P—S曲線所產生的干擾，故對螺旋板載荷試驗所產生的數據不必修正。根據試驗數據和使用目的，可繪制相應類型的曲線，如：P—S曲線、

曲線、lgS—lgt曲線、S—lgt曲線等。

在P—S曲線上，我們可以找到3個特徵點：P_z(螺旋板面以上地基土的自重壓力)；P₀(地基土的比例極限壓力)；P_u(地基土的極限荷載)，如圖2-9所示。

1.用螺旋板載荷試驗確定地基承載力

方法一：在S—P曲線上找到比例極限荷載P₀，觀察P₀點與極限荷載P_u的位置關系，決定是否取P₀為地基承載力特徵值f_ak，方法同平板載荷試驗。

方法二：作P—S/D曲線，在P—S/D曲線上，用S/D=0.02對應的荷載為地基承載力，D為螺旋板直徑，如圖2-10所示。

圖2-9 螺旋板載荷試驗P—S曲線的特徵點

圖2-10 用相對法確定螺旋板載荷試驗中的地基承載力

2.計算地基土的變形模量

按照《岩土工程勘察規范》(GB 50021—2001)要求，地基土的變形模量E₀(MPa)由下式計算：

土體原位測試與工程勘察

式中：D為承壓板直徑或邊長(m)；P為P—S曲線線性段的壓力(kPa)；S為與P對應的沉降量(mm)；ω為與試驗深度和土類有關的系數，可按表2-9選用。

表2-9 深度載荷試驗計算系數ω取值表

註：D/Z為承壓板直徑和承壓板底面深度之比。

除規范方法外，近年來國際上還廣泛使用挪威工學院Jilmar Janbu教授提出的排水模量E和不排水模量E_u的演算法：

(1)用沉降穩定法(慢速法)可求地基土的排水模量E：

土體原位測試與工程勘察

式中：S₁₀₀、P 分別為最終沉降量(mm)和與之對應的固結荷載(kPa)；D為螺旋板直徑(mm)。

(2)用等速加荷法(快速法)可求土的不排水變形模量E_u(MPa)：

土體原位測試與工程勘察

式中：ΔP/ΔS為P—S曲線初始直線段的斜率；K為螺旋板沉降系數；R為螺旋板半徑(mm)。

根據Selvarai和Nicholas建議，K的取值范圍是：K=0.6～0.75；其值代表螺旋板葉片與地基土的粘結程度，如下圖所示。

土體原位測試與工程勘察

3.求徑向排水固結系數

圖2-11 用作圖法求地基土固結度達到90%所需的時間t₉₀

按試驗數據繪制螺旋板載荷試驗的S—

曲線(圖2-11)，取曲線前端直線段作延長線AB與時間軸相交於B點，並定義 B點以前時間為X，在時間軸找處1.31X點C，再作AC直線與

曲線相交於D，則D在時間軸上的正投影點E為地基土固結度達到90%所需的時間t₉₀，由公式(2-27)可計算出地基土的徑向排水固結系數C_h：

土體原位測試與工程勘察

式中：T₉₀為地基土固結度達到90%的時間因子，公式中的T₉₀取值為0.335；t₉₀為地基土固結度達到90%的時間(min)，按圖2-11給定方法確定；R為螺旋板半徑(mm)。

4.計算地基土的不排水抗剪強度C_u

對飽水地基土，可用公式(2-28)計算：

土體原位測試與工程勘察

式中：P_u為飽水地基土在等速加荷法(快速法)條件下求得的極限荷載值；其系數(9～11.35)代表地基土的軟硬程度，可根據土樣條件適當確定該值的大小(見下頁圖)。

對硬粘性土，Kay＆Parry推薦用公式(2-29)計算：

土體原位測試與工程勘察

土體原位測試與工程勘察

式中：P_u為飽水地基土在等速加荷法(快速法)條件下求得的極限荷載值；P_z為螺旋板載荷試驗深度以上的地基土自重荷載。