深层平板实验有fak计算法

① 经地基处理后的地基承载力标准值应如何进行修正

有以下四种方法

（1）原位试验法（in-situ testing method）：是一种通过现场直接试验确定承载力的方法。包括（静）载荷试验、静力触探试验、标准贯入试验、旁压试验等，其中以载荷试验法为最可靠的基本的原位测试法。

（2）理论公式法（theoretical equation method）：是根据土的抗剪强度指标计算的理论公式确定承载力的方法。

（3）规范表格法（code table method）：是根据室内试验指标、现场测试指标或野外鉴别指标，通过查规范所列表格得到承载力的方法。规范不同（包括不同部门、不同行业、不同地区的规范），其承载力不会完全相同，应用时需注意各自的使用条件。

（4）当地经验法（local empirical method）：是一种基于地区的使用经验，进行类比判断确定承载力的方法，它是一种宏观辅助方法。

工程应用

用作抗力指标的代表值有标准值和特征值。当确定岩土抗剪强度和岩石单轴抗压强度指标时用标准值；由荷载试验确定承载力时取特征值，载荷试验包括深层、浅层、岩基、单桩、锚杆等，见规范有关附录。

地基承载力特征值fak是由荷载试验直接测定或由其与原位试验相关关系间接确定和由此而累积的经验值。它相于载荷试验时地基土压力－变形曲线上线性变形段内某一规定变形所对应的压力值，其最大值不应超过该压力－变形曲线上的比例界限值。

修正后的地基承载力特征值fa是考虑了影响承载力的各项因素后，最终采用的相应于正常使用极限状态下的设计值的地基允许承载力。

② 微生物平板菌落计数法具体实验步骤

一、目的要求

学习平板菌落计数的基本原理和方法。

二、基本原理

平板菌落计数法是根据微生物在固体培养基上所形成的一个菌落是由一个单细胞繁殖而成的现象进行的,也就是说一个菌落即代表一个单细胞。计数时,先将待测样品作一系列稀释,再取一定量的稀释菌液接种到培养皿中,使其均匀分布于平皿中的培养基内,经培养后,由单个细胞生长繁殖形成菌落,统计菌落数目,即可换算出样品中的含菌数。

这种计数法的优点是能测出样品中的活菌数。此法常用于某些成品检定(如杀虫菌剂),生物制品检定以及食品、水源的污染程度的检定等。但平板菌落计数法的手续较繁,而且测定值常受各种因素的影响。

三、器材

大肠杆菌悬液,牛肉膏蛋白胨培养基, 1ml无菌吸管,无菌平皿,盛有4． 5 ml无菌水的试管,试管架和记号笔等。

四、操作步骤

1．编号：

取无菌平皿 9套,分别用记号笔标明10-4、10-5、10-6各3套。另取6支盛有4．5ml无菌水的试管,排列于试管架上,依次标明10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6。

2．稀释

用1ml无菌吸管精确地吸取0．5ml大肠杆菌悬液放入10-1的试管中,注意吸管尖端不要碰到液面,以免吹出时,管内液体外溢。然后仍用此吸管将管内悬液来回吸吹三次,吸时伸入管底,吹时离开水面,使其混合均匀。另取一支吸管自10-1试管吸0．5ml放入10-2试管中,吸吹三次,……其余依次类推。整个稀释过程如图Ⅷ-3。

3．取样

用3支1ml无菌吸管分别精确地吸取10-4、10-5、10-6的稀释菌液0．2ml,对号放入编好号的无菌培养皿中。

4．倒平板

于上述盛有不同稀释度菌液的培养皿中,倒入溶化后冷却至45℃左右的肉膏蛋白胨琼脂培养基约10—15ml,置水平位置,迅速旋动混匀,待凝固后,倒置于37℃温室中培养。

5．计数

培养24小时后,取出培养皿,算出同一稀释度三个平皿上的菌落平均数,并按下列公式进行计算：

每毫升中总活菌数=同一稀释度三次重复的菌落平均数×稀释倍数×5

一般选择每个平板上长有30—300个菌落的稀释度计算每毫升的菌数最为合适。同一稀释度的三个重复的菌数不能相差很悬殊。由10-4、10-5、10-6三个稀释度计算出的每毫升菌液中总活菌数也不能相差悬殊,如相差较大,表示试验不精确。

平板菌落计数法,所选择倒平板的稀释度是很重要的,一般以三个稀释度中的第二稀释度倒平板所出现的平均菌落数在50个左右为最好。

平板菌蓓计数法的操作除上述的以外,还可用涂布平板的方法进行。二者操作基本相同,所不同的是涂布平板法是先将牛肉膏蛋白胨琼脂培养基溶化后倒平板,待凝固后编号,并于 37℃温室中烘烤30分钟左右,使其干燥,然后用无菌吸管吸取 0．2ml菌液对号接种于不同稀释度编号的培养皿中的培养基上,再用无菌玻璃刮棒将菌液在平板上涂布均匀,平放于实验台上20—30分钟,使菌液渗透入培养基内,然后再倒置于37℃的温室中培养。

五、实验报告

1．结果

将计数结果填入下表。

2．思考题

(1)为什么溶化后的培养基要冷却至45℃左右才能倒平板？

(2)要使平板菌落计数准确,需要掌握哪几个关键？为什么？

(3)同一种菌液用血球计数板和平板菌落计数法同时计数,所得结果是否一样？为什么？

(4)试比较平板菌落计数法和显微镜下直接计数法的优缺点。

③ 因基础埋深为原地面下2.0m不需要考虑深度修正吗

基础埋深为原地面下2.0m可以考虑深度修正。计算方法按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中的第5章第2节第4条进行。
第5.2.4条 当基础宽度大于3m或埋置深度大于0.5m时，从载荷试验或其它原位测试、经验值等方法确定的地基承载力特征值，尚应按下式修正：
fa=fak+ηbγ(b-3)+ηdγm(d-0.5)
式中
fa--修正后的地基承载力特征值；
fak--地基承载力特征值，按本规范第5.2.3条的原则确定；
ηb、ηd--基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，按基底下土的类别查表5.2.4取值；
γ--基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度；
b--基础底面宽度(m)，当基宽小于3m按3m取值，大于6m按6m取值；
γm--基础底面以上土的加权平均重度，地下水位以下取浮重度；
d--基础埋置深度(m)，一般自室外地面标高算起。在填方整平地区，可自填土地面标高算起，但填土在上部结构施工后完成时，应从天然地面标高算起。对于地下室，如采用箱形基础或筏基时，基础埋置深度自室外地面标高算起；当采用独立基础或条形基础时，应从室内地面标高算起。
承载力修正系数 表5.2.4
土的类别ηb
ηd淤泥和淤泥质土01.0人工填土
e或IL大于等于0.85的粘性土01.0红粘土含水比αw>0.8
含水比αw≤0.80
0.151.2
1.4大面积
压实填土压实系数大于0.95,粘粒含量ρc≥10%的粉土
最大干密度大于2.1t/m3的级配砂石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均小于0.85的粘性土
粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态)
中砂、粗砂、砾砂和碎石土0.3
2.0
3.01.6
3.0
4.4注：
1.强风化和全风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值；其他状态下的岩石不修正；
2.地基承载力特征值按本规范附录D深层平板载荷试验确定时ηd取0。

④ 深层平板载荷试验

目前，国内、外深层载荷试验常用的方法有两种：一种是深层平板载荷试验；另一种是螺旋板静载试验(如前述)。

深层平板载荷试验适于确定地基土埋深＞3m的深部地基土层及大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力。它具有试验结果可靠度较高的优点，是国家规范规定的必要测试项目。但往往因其施工工程量过大且时间较长，除非特别需要和规范强制测试项目外，很难大规模普及。

近年来，国内、外推广了对深层平板载荷试验的应用范围、设备改进等方面的工作，并确立了相关试验规范，这里分别介绍国内的有关深层平板载荷试验的规范(条例)和常见的试验方法。

1.深层平板载荷试验简介

目前，国内常用的深层平板载荷试验有用人工挖孔方法进行的载荷试验和用机械成孔的载荷试验。此试验方法大多用于较重要构筑物地基土持力层、较大孔径基桩和墩底持力层的承载力测试中，故而试验准备的工作量很大。图2-12为进行ϕ800mm基桩桩端持力层的地基承载力深层平板载荷试验示意图。

图2-13是由长春工程学院吴银柱等研制的为解决大深度地基承载力测试的深层平板载荷试验装置，其最大测试深度可达到100m。该装置的机械化施工程度较高。

2.深层平板载荷试验要点

深层平板载荷试验的技术规范如下[依据建设部《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)]：

(1)深层平板载荷试验的承压板，采用直径为0.8m的刚性板。与浅层平板载荷试验(平面应力应变问题)要求不同的是：深层平板载荷试验时(三维空间应力应变问题)紧靠承压板周围外侧的土层高度，应不少于80cm；

(2)加荷等级：可按预估极限承载力的1/10～1/15分级施加。第一级荷载应把设备自重计算在内；预估极限承载力可参考室内土工试验或现场其他原位试验成果；

(3)最大加荷量：一般情况下，试验的最大加荷量应不小于测点地基土的极限荷载；当持力层土层坚硬、沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍；

(4)沉降观测要求：每级加荷后，其第一个小时内按间隔10min、10min、10min、15min、15min测读沉降值，从第二小时以后为每隔半小时测读一次沉降。当在连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为本级荷载下的沉降已趋稳定，方可施加下一级荷载；

图2-12 ϕ800mm基桩桩端持力层地基承载力深层平板载荷试验装置

图2-13 SP—1型深层平板载荷试验装置

(5)终止试验原则：当出现下列情况之一时，可终止加载：①沉降量S急骤增大，荷载—沉降(P—S)曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过0.04 D(D为承压板直径)；②在某级荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定；③本级沉降量大于前一级沉降量的5倍；

(6)承载力特征值的确定，应符合下列规定：①当P—S曲线上有比例界限时，取该界限所对应的荷载值为地基土的承载力特征值f_ak；②满足前述终止试验原则之一时，其对应的前一级荷载确定为极限荷载。当该极限荷载值小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半作为地基土的承载力特征值f_ak；③不能按上述二款要求确定时，可取S/D=0.01～0.015所对应的荷载值作为地基土的承载力值，但其值不应大于最大加载量的一半；④同一土层参加统计的试验点不应少于3 点。当试验实测值的极差不超过平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值f_ak。

3.深层平板载荷试验的变形模量E₀

按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)要求，地基土变形模量E₀(MPa)由下式计算：

土体原位测试与工程勘察

式中：D为承压板的直径或边长(m)；P为P—S曲线线性段的压力(kPa)；S为与P对应的沉降量(mm)；ω为与试验深度和土类有关的系数(可按表2-8选用)。

⑤ 级配砂石换填层的地基承载力特征值fak=100KPa，这个承载力还进行地基承载力修正吗

经过换填处理的地基其地基承载力应满足建筑地基处理技术规范第3.0.4条、4.2.3条、4.2.4条的规定：

3.0.4 经处理后的地基，当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对本规范确定的地基承载力特征值进行修正时，应符合下列规定：

1、基础宽度的地基承载力修正系数应取零；

2、基础埋深的地基承载力修正系数应取1.0。

3、经处理后的地基，当在受力层范围内仍存在软弱下卧层时，尚应验算下卧层的地基承载力。对水泥土类桩复合地基尚应根据修正后的复合地基承载力特征值，进行桩身强度验算。

4、垫层的承载力宜通过现场载荷试验确定，并应进行软弱下卧层的验算。

5、对于垫层下存在软弱下卧层的建筑，在进行地基变形计算时应考虑邻近基础对软弱下卧层顶面应力叠加的影响。当超出原地面标高的垫层或换填材料的重度高于天然土层重度时，宜早换填，并应考虑其附加的荷载对建筑及邻近建筑的影响。

(5)深层平板实验有fak计算法扩展阅读：

级配砂石能换填的深度没有固定限制，但在300mm以上3000mm一下是经济合理区段。
规范上没有量的限制，但有质的要求，就是达到设计规定。结构师通过验算下卧层的承载能力，或者变形，来确定必须换掉多深的软弱土层。

砂石级配的目的就是寻求最恰当的颗粒组成以便得到最大的密实度。就需要到实验室进行配比试验确定。

地基处理(foundation treatment )一般是指用于改善支承建筑物的地基（土或岩石）的承载能力,改善其变形性能或抗渗能力所采取的工程技术措施。

常用的地基处理方法有：换填垫层法、强夯法、砂石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。

⑥ 怎样做才能是标准的深层平板载荷试验如题 谢谢了

按深层平板载荷试验标准作。问题是如果在地面上加荷，不管试验深度（即孔井底深度）多深，孔径多大，都只要承压板周围外侧保持0.8m厚土层，做出来的结果都可以认为反映土的深度效应吗？可以作为该土的桩极限端阻力或端阻力特征值吗？这里有什么约束条件，以及根据以往规范反映，桩端土的端阻力极限值随深度增加，其值增加较快，深层平板载荷试验能模拟这种状态吗，

⑦ 深层平板载荷试验得到的地基承载力要不要修正

要修正。地基承载力不仅与土的性质有关，还与基础的大小、形状、埋深以及荷载的情况有关。这些因素对承载力的影响程度又随土质的不同而不同，在采用载荷实验或原位实验的经验统计关系等确定地基承载力标准值时，考虑的是对应于标准条件或基本条件下的值。而在进行地基基础设计和计算时，考虑的是承载力极限状态下的标准组合，即采用荷载设计值，所以对某个实体基础而言，就应该计入它的埋深和宽度给地基承载力特征值带来的影响，进行深度和宽度修正。

⑧ 平板静力载荷试验成果应用

一、确定地基承载力特征值

地基承载力特征值f_ak(characteristic value of subgrade bearing capacity)特指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线，线性变形内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。

1.拐点判别法

根据拐点型荷载—沉降曲线的特点，其比例界限值的所处位置情况，进行如下判定：

(1)当极限荷载点P_u与比例界限点P₀，相距较远(一般认为P_u/P₀≥2)，且P₀以后的曲线曲率变化呈舒缓状的，一般以P₀为地基承载力特征值(f_ak)。此时地基土的强度能完全满足工程设计要求，而且地基在此荷载范围内的地基变形量也能充分保证建筑物的变形要求。地基土即使偶受超载，由其超载引起的变形也基本上以弹性变形为主，不会危及建筑物安全。常见的这类地基土，多为密实砂土、硬塑以上的粘性土等。

(2)当极限荷载点P_u与比例界限点P₀，相距较近(一般认为P_u/P₀＜2)，且P₀以后的曲线曲率变化呈陡降状的(一般多为脆性破坏类型的土，如某些黄土、红土等)，若以P₀为地基承载力特征值，就不能满足建筑物的地基强度和建筑物的变形安全要求，此时，地基承载力特征值f_ak建议取值为：

f_ak=

(国家《建筑地基基础设计规范》〈GB50007—2002〉推荐) (2-18)

视建筑物的不同设计和使用要求，在确定地基土的地基承载力特征值f_ak时，应根据实际情况对地基承载力特征值在P₀附近进行符合实际情况的调整，如：对于一些有特殊要求的建筑物，如核设施工程中的核心构筑物场地，尽管极限荷载点P_u与比例界限点P₀，相距较远(P_u≥2P₀)，但为确保建筑物地基在强度、地基变形方面的绝对安全，此时，地基承载力特征值f_ak建议取值：

土体原位测试与工程勘察

而在一般工程中，对于一些变形要求不甚高的构筑物，为了充分发挥地基潜力，在保证安全、合乎国家有关设计规范和强制性法规的前提下，可适当提高地基承载力特征值的取值，此时，f_ak建议取值为：

土体原位测试与工程勘察

2.相对沉降判别法

根据大量统计和工程经验，在非拐点圆滑型P—S曲线中，用沉降量相对于承压板宽度(或直径)之比值，可以确定地基承载力。

对于有一定强度的中、高压缩性土，P—S曲线呈非线性，无明显拐点，曲线斜率随荷载增加而增加，直至破坏。有时，由于设备条件限制，试验做不到完全破坏阶段。这种土变形量很大，即使是以极限荷载除以安全系数，有时变形还是可能超过建筑物允许值。基于这种情况，国内外对这种土采取了按控制变形量给出地基承载力的方案，即：限定P—S曲线上S与对应承压板宽度或直径D的比值，就是限定了地基的最大变形量，在确定的经验取值区间内，在P—S曲线上找到S/D在P—S坐标中对应的荷载作为地基承载力。如表2-6及图2-5所列示。

表2-6 用沉降判别法确定地基承载力

图2-5 用沉降判别法确定地基承载力

二、计算地基变形模量E₀

土的变形模量E₀是指土在单轴受力、无侧限情况下的应力与应变之比，与室内有侧限条件下压缩试验求得的压缩模量E_b0不同，其值可由载荷试验成果P—S曲线的直线变形段按弹性理论公式求得，且仅适用于土层属于同一层位的均匀地基土。

按照弹性理论计算，当承压板处于不同深度时，其变形模量的计算公式有所区别，当试验为浅层平板载荷试验时，地基土的变形模量E₀的计算有如下关系式：

土体原位测试与工程勘察

式中：I₀为刚性承压板形状系数，圆形承压板取0.785，方形承压板取0.886；E₀为土的变形模量(MPa)；P、S分别为P—S曲线直线段内任一点的荷载值(kPa)及相应沉降值(mm)；D为承压板的宽度(或直径)(m)；μ为土的泊松比，其值见表2-7。

而当P—S曲线为圆滑型的非拐点曲线时，我们仍可用上式求得该地基土的模量，只不过此时所求模量为割线模量。计算参数依表2-8选择。

三、预估建筑物沉降量

在建筑物基础宽度2倍深度以内土质相对均匀时，利用平板载荷试验，可以预估建筑物沉降量。

表2-7 各类土的泊松比(μ)值

表2-8 非拐点曲线计算E₀时计算参数取值范围

对砂土地基，建筑物沉降量估算，可按公式(2-22)计算：

土体原位测试与工程勘察

对粘性土地基，建筑物沉降量估算，可按公式(2-23)计算：

土体原位测试与工程勘察

式中：S′为预估的基础沉降量(cm)；S为载荷与基础底面压力值相等时的承压板的沉降量(cm)；B为基础短边宽度(cm)；D为承压板宽度(cm)。

四、由载荷试验测定湿陷性黄土湿陷起始压力P_sh

我国湿陷性黄土(全新世Q₄黄土、晚更新世Q₃黄土、部分中更新世Q₂黄土的土层)主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区。此外，新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区和山东、辽宁、黑龙江等省的局部地区亦分布有湿陷性黄土。

湿陷性黄土遇水浸湿时，引起的湿陷变形。这是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对建筑物危害性大。

《岩土工程勘察规范》特别规定，当不能取试样做室内湿陷性试验时，应采用现场载荷试验确定湿陷性，且湿陷性土的地基承载力宜采用载荷试验或其他原位测试确定起始压力(图2-6)。

1.(多点)单线法静力载荷试验

在同一场地的相邻地段和相同标高进行试验，应在天然湿度的土层上设3个或3个以上静载荷试验点，分级加荷，分别加至各自的规定荷载，下沉稳定后，向试坑内浸水至饱和，附加下沉稳定后，试验终止。

2.饱水单线法静力载荷试验

只做一台载荷试验。将设备安装好后，即向试坑内浸水，使3.5倍承压板直径(或宽度)深度内的土层达到饱和(取样确定)，浸水后土层含水率达饱和含水率的85%～90%时，即可认为达到饱和。接着按相对稳定法进行载荷测试，附加下沉稳定后，试验终止。

3.双线法静力载荷试验

在同一场地的相邻地段和相同标高，设2个静载荷试验点。其中1个点应设在天然湿度的土层上分级加荷，加至规定荷载，下沉稳定后，试验终止；另1个点应设在浸水饱和的土层上分级加压，加至规定压力，湿陷下沉稳定后，试验终止。

图2-6 静力载荷试验测定湿陷性黄土湿陷起始压力(P_sh)

现场采用静载荷试验测定湿陷性黄土的湿陷起始压力，应符合下列要求：

(1)承压板的底面积宜为0.50m²，试坑边长或直径应为承压板边长或直径的3倍，承压板底面下宜用10～15mm厚的粗、中砂找平。厚的砂砾石滤层；坑内注水时，坑内水面应至少高于滤层顶面3cm；沉降观测装量的固定点不得受浸水影响；

(2)每级加荷增量不宜大于25kPa，试验终止荷载不应小于200kPa；

(3)每级加荷后，按每隔15min、15min、15min、15min各测读1次下沉量，以后为每隔30min观测1次，当连续2h内，每1h的下沉量都小于0.10mm时，可认为承压板下沉已趋稳定，即可施加下一级荷载；

图2-7 确定湿陷性黄土的湿陷起始压力(P_sh)

P_sh1—P—S_sh曲线上第一拐点对应的湿陷起始压力；P_sh2—P—S_sh曲线上第二拐点对应的湿陷起始压力

(4)试验结束后，绘制判定湿陷起始压力的P—S_sh曲线图。但有时P—S_sh曲线呈非拐点圆滑型曲线，不便直接确定湿陷起始压力P_sh值。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)规定，按湿陷系数δ_s=0.015 所对应的压力确是，相当于在P—S_sh曲线上的S_sh/D=0.017时所对应的荷载为湿陷起始压力P_sh值，即：取浸水下沉量(S_sh)与承压板直径或宽度(D)之比值等于0.017所对应的荷载作为湿陷起始压力值，见图2-7a所示。

须注意的是：当P—S_sh曲线上出现两个转折点P_sh1和P_sh2时，可取两个转折点之间的中值所对应的压力，作为湿陷起始压力。如图2-7b所示。

⑨ 平板载荷试验的基本方法

一、试验仪器设备

载荷测试设备由：①承压板；②加荷装置；③沉降观测装置等部件组成(图2-1)。

1.承压板

承压板是模拟基础传力给地基的设备，为了获得比较准确的地基测试参数，理论上承压板的刚度和尺寸应尽量与基础相近。在实测中，刚度相近比较容易达到，采用刚性大的加筋厚钢板或钢筋混凝土板即可；但承压板尺寸与实际基础相近则难于达到，由于整个地基土的测试面积太大，其上施加的总荷载势必加大，既造成试验设备庞大又使试验条件难以达到。而承压板面积太小，则影响地基土沉降量预测和极限荷载值的准确性。

图2-1 静力平板载荷试验系统

1—承压板；2—量测系统；3—堆载；4—地锚反力系统；5—载荷台；6—混凝土载荷台；7—桁架；8—千斤顶；9—反力拉杆；10—传力柱

国内外对承压板尺寸效应作了大量研究，当承压板面积在一定范围内时，沉降值S随承压板直径D增加而加大，但当承压板直径D过小，则出现沉降值S随D减小而增加的现象。而当承压板直径D大于一定值后，沉降值S随D值增加而加大的趋势变得不明显。处于上述两个明显转折点的承压板直径D值分别为30cm和50cm左右，这也是静力载荷试验中经常选用直径30～50cm承压板的原因。

承压板是平板载荷试验系统中的重要部件，一般为铸钢件。受现场条件限制，承压板也有采用现场混凝土浇筑和预制两种，其底面一般用厚钢板。对承压板的要求是：要有足够的刚度；满足在加荷过程中承压板本身的变形小；而且其中心和边缘不能产生弯曲和翘起的要求，故其形状一般为圆形(也可为方形)。根据经验，土质松软(如：软土、新近沉积土、人工杂填土)或上硬下软的双层地基土，宜采用较大尺寸；土质较硬时，承压板宜选用较小尺寸；对密实粘性土和砂土，承压板面积一般为1000～2500cm²；对一般土，承压板面积多采用2500～5000cm²。

为计算方便，我们给出几种常用不同面积的圆形—方形承压板直径和边长换算值(表2-1)。

2.加荷装置

加荷装置包括：压力源(千斤顶、堆载物)；载荷台架；反力构架等。加荷方式有两种，即：重物静力加荷和液压千斤顶加荷。

重物静力加荷法：在载荷台上放置重物(如钢锭、铅块、建筑砌块等)，以此向地基土加荷载。此法虽显笨重，劳动强度大，但其荷载稳定，常在大荷载测试时采用。

表2-1 圆形—方形承压板直径和边长换算表

液压千斤顶反力加荷法：用液压千斤顶加荷，用地锚系统提供反力，其加荷控制及搬运方便，劳动强度相对较小，但可提供的反力有限，故适于小荷载测试。采用液压千斤顶加荷，必须注意两个问题：①液压千斤顶的行程必须满足地基沉降量的要求，必要时，可采用上、下两个千斤顶重叠放置，以增加液压千斤顶行程，来满足特殊地基沉降量要求；②地锚系统反力要大于最大加荷。由于受力后地锚上拔，设备本身变形，千斤顶漏油和承压板下沉，使试验过程中千斤顶的压力不易稳定，会出现压力减退现象。为保持相对恒压，一般采用千斤顶液压自动伺服系统，以保持压力稳定。

地锚系统、反力构架或载荷台架，其构件和总体组合强度不能过低，应是试验最大荷载1.5～2倍。

3.沉降量测系统

沉降量测系统由千分表(以前多使用指针式千分表，现在一般使用带计算机数据接口的电子千分表，既可以观测，又可以实现数据自动采集)及固定支架或沉降传感器及自动记录仪组成。其量测精度不应低于±0.01mm。

二、试验要点和要求

载荷试验设备重、部件多、试验周期长，因此，要格外注意人身和设备安全。不同类型的仪器都配有其性能和使用说明书，使用前应仔细阅读并要配有专人掌握使用。试验步骤如下：

1.检查仪器及配套件性能

试验前检查仪器设备的性能是否正常；准备好电源、照明和试验用的各种工具。

2.试验点选择

要考虑建筑物需要和地基土的特点以及场地条件，进行试验设计和选用适合的试验方式及其承压板面积。载荷试验宜采用圆形刚性承压板，根据土的软硬不同选用合适的尺寸：土的浅层平板载荷试验承压板面积不应小于2500cm²；对软土和粒径较大的填土不应小于5000cm²；土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用5000cm²；试验点一般应布置在有代表性的地点、二级以上工程建筑物的重要部位、地基土主要持力层及能够发挥地基潜力的关键土层上。每个场地的试验点不宜少于3个，当场地内土体不均时，应适当增加。

3.开挖试坑

浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的3倍；深层平板载荷试验的试井直径应等于承压板直径。当试井直径大于承压板直径时，紧靠承压板周围土的高度不应小于承压板直径；当挖至距试验深度15～20cm处预留防扰动保护层，停止快速开挖，用平铲修整至测试深度后，在承压板下铺设不超过20mm的砂垫层找平，要求尽快安装试验设备，并减少对土的扰动。

4.安装设备

现以拉锚(杆)式千斤顶加荷静力平板载荷试验系统为例，简要介绍试验系统的安装：

(1)确定建筑场地中的试验点位置，标出试验点的中心位置。要求试验点以2m为半径的场地平整，以便操作和保证有足够和均衡的反力；

(2)按照地锚水平拉杆长度，确定各个地锚安装位置并组织安装。安装地锚时，逐一安装地锚水平拉杆并紧固之。施工时，切忌雨水流入试坑。一般应先架设防雨、防晒帐篷，并在帐篷外挖好排水沟；

(3)按要求开挖试坑、取样；平整坑底并在承压板下铺设不超过20mm的砂垫层找平；

(4)用拉线法找出试验中心点，安装承压板(应使承压板轻轻就位，既要水平，又要垂直、居中，最终通过传力柱把试验施加的载荷呈中心荷载方式作用在承压板上)→安装位移传感器→千斤顶→传力柱和拉杆帽→在地锚和传力柱间安装反力拉杆并使之均匀受力→安装电子千分表；

(5)进行试验前的全面检查，确认没有问题后，便可开始试验。

试验须填写原始记录(表2-2)：

表2-2 浅层平板载荷原位试验记录表

(1)加荷方式：载荷试验加荷方式应采用分级维持荷载沉降相对稳定法(常规慢速法)。有地区经验时，可采用分级加荷沉降非稳定法(快速法)或等沉降速率法。加荷等级宜取10～12级，不应少于8级，荷载量测精度不应低于最大荷载的± 1%；

对慢速法，当试验对象为土体时，每级荷载施加后，以间隔5min、5min、10min、10min、15min、15min测读一次沉降，以后每间隔30min测读一次沉降；当连续两小时每小时沉降量都小于0.1mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，可施加下一级荷载。

按照经验，各类土的加荷等级增量，可参考表2-3。

(2)最终荷载的确定：应根据试验目的、设备条件等而定。如：为了确定地基变形参数、比例界限承载力，或因设备条件限制，则在比例界限压力点出现后，再加压2～3级即可终止；又如，在设备条件允许情况下，为确定地基土承载力，最好做到破坏阶段，以求出地基的极限荷载值。

表2-3 各类土加荷等级增量表

(3)终止试验条件：当出现下列现象之一者即可认为地基土达到破坏阶段，并可终止试验：①承压板周边的土出现明显侧向挤出，周边土出现明显隆起或径向裂缝持续发展；②本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷载与沉降曲线出现明显陡降；③在某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准；④总沉降量与承压板直径(或宽度)之比超过0.06。

⑩ 螺旋板载荷试验

螺旋板载荷试验是由平板载荷试验演变而来的一种非开挖型、能够在赋存地下水和在地表下较大深度工作的轻便原位测试手段。该测试方法始于20世纪70年代初期，30多年来，螺旋板载荷试验已经广泛应用于世界各国的工程勘察中，最大工作深度已达30m。

螺旋板载荷试验的工作原理是：通过机械或人力把地锚状的螺旋形载荷试验板，旋入到地下预定测试深度处，通过对螺旋承压板逐级施加荷载，并测计地基土受压后产生的垂向位移和所施加荷载的关系；并依此绘制地基土的应力—应变—时间关系曲线，进而求得不同深度处地基土的承载力特征值、模量值、固结系数、土的湿陷量以及软土的不排水抗剪强度等指标。

一、螺旋板载荷试验装置组成

螺旋板载荷试验装置有如下几个主要部分(图2-8)：

(1)荷载源——①地面荷载源：有液压千斤顶、顶座、传力杆、应力/应变自动补偿伺服系统等；②地下荷载源：由压杆内的水压力活塞向螺旋承压板施加荷载；

(2)反力系统：由4个大直径反力地锚、地锚接杆、反力横梁组成；

(3)沉降观测装置：由2个小直径地锚、沉降支架、千分表等组成；

图2-8 螺旋板载荷试验仪示意图

1—传力杆；2—测计系统地锚；3—沉降支板；4—千分表；5—千斤顶；6—反力工字梁；7—反力地锚；8—测计系统横梁；9—螺旋承压板

(4)测压系统：对地面荷载源，通过安装在螺旋板上的应变式电阻传感器，和地面上的数字测力仪确定螺旋板上所受荷载源施加的荷载值；对地下荷载源，可通过施加的水压力获得施加的荷载值；一些螺旋承压板头还可以兼备测试试验深度内地基土孔隙水压力的功能；

(5)螺旋承压板：既是测试时钻进的钻头，又是到达试验深度后向地基土施加荷载的承压板。根据场地特点不同，分别有适于软土、硬土几种螺旋承压板型：①ϕ113mm，螺旋承压板面积100cm²，螺距25mm；②ϕ159.58mm，螺旋承压板面积200cm²，螺距40mm；③ϕ195.44mm，螺旋承压板面积300cm²；④ϕ252.23mm，螺旋承压板面积500cm²，螺距65mm；⑤ϕ298.55，螺旋承压板面积700cm²；与平板载荷试验不同的是，螺旋承压板在旋入试验深度过程中，由于螺旋板顺螺纹方向产生的切土效应，对测点地基土产生扰动，影响到测量的准确性。为此，需要对螺旋板的螺距、螺旋板材料厚度进行必要的限制，一般是取螺旋板直径与螺距之比值为4～5；螺旋板直径与板厚之比值为25为宜。

二、螺旋板载荷仪的安装与调试

螺旋承压板型号较多，这里简要介绍螺旋承压板的常见安装与调试过程。

1.准备工作

最主要的是对螺旋板探头进行标定：①绝缘测试：将探头批量放入压力不小15个大气压力的水容器中观察1天，其绝缘性能不发生变化；②将螺旋板探头置于率定架上，观察加荷与读数的线性关系，并写出率定报告备查。

2.现场安装

(1)要求在平整的场地上先标好测试孔位、反力地锚及测量支架地锚孔位。若雨季施工，应搭设临时防雨设施；

(2)安装地锚和螺旋板的顺序为：旋入4 根反力地锚→旋入沉降支架的2 根地锚→将螺旋板旋到预定测试深度(信号电缆随同旋入)。要特别注意：螺旋板头入土时，应按每转一圈下入一个完整螺距进行操作，即：旋入过程是每一旋次必须完成一整圈不间歇的旋入螺旋板，并尽量减少对土的扰动→安装反力横梁和测计系统横梁→调整好传力杆顶部至反力横梁的间距(使其恰好能安装液压千斤顶及相配套顶头、顶座等)→安装千斤顶→安装测计仪器、仪表并调整到合适位置(电子测量仪器需要预热，以保持性能稳定)。

3.测试方法

试验一般顺高程由上而下依次进行，完成一个点的深度测试后加接传力杆，将螺旋承压板旋入下一试验深度，进行新的试验。一般测点间距根据土层变化决定，大多以1m为常规间距；遇薄层时，也不应小于0.75m；如遇有软夹层，应事先设计好各测点深度。当土质均匀且层厚较大时，测点间距可取2～3m。

螺旋板载荷试验方法有两种，即应力法和应变法。

(1)应力法：用荷载等级控制沉降与时间关系的方法。①相对稳定法，也叫慢速法每级荷载施加后，间隔5min、5min、10min、10min、15min、15min测读一次沉降，以后间隔30min 测读一次沉降，当连续两小时内每小时沉降量都小于0.1mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，即可施加下一级荷载；②等速加荷法，也叫快速法 根据土体情况和当地已有测试经验，采取分级施加荷载，每级荷载都保持固定时间间隔(5min～2h，由土的状态决定)，每级荷载增量取预估极限承载力的1/10，直至达到极限承载力或土体破坏。

(2)应变法：试验以等沉降速率控制加载速率。试验中，当达到试验设计的沉降量时，就可施加下一级荷载。此法主要适用于在荷载作用下以塑性变形为主的粘性软土、淤泥(质)土等。沉降速率一般控制在0.25～2.0mm/min，对海相高灵敏度饱和淤泥质土、软塑状软粘性土，沉降速度选择在0.25～0.5mm/min为宜；一般粘性土、粘性软土可取0.5～2.0mm/min。如此逐级加荷，直至土体破坏。

应力法、应变法的适用范围：

测定地基土的承载力特征值可选用应力法，它适于土质相对较硬或以弹性变形为主的土体，而应变法则适于土质相对较软或以塑性变形为主的土体；测定和计算地基土的变形模量、固结系数时，必须选用慢速法才能达到计算精度；测定地基土不排水抗剪强度和不排水模量时，可采用应变法。

三、试验成果及其应用

由于假定在螺旋板载荷试验条件下并不考虑土体扰动对P—S曲线所产生的干扰，故对螺旋板载荷试验所产生的数据不必修正。根据试验数据和使用目的，可绘制相应类型的曲线，如：P—S曲线、

曲线、lgS—lgt曲线、S—lgt曲线等。

在P—S曲线上，我们可以找到3个特征点：P_z(螺旋板面以上地基土的自重压力)；P₀(地基土的比例极限压力)；P_u(地基土的极限荷载)，如图2-9所示。

1.用螺旋板载荷试验确定地基承载力

方法一：在S—P曲线上找到比例极限荷载P₀，观察P₀点与极限荷载P_u的位置关系，决定是否取P₀为地基承载力特征值f_ak，方法同平板载荷试验。

方法二：作P—S/D曲线，在P—S/D曲线上，用S/D=0.02对应的荷载为地基承载力，D为螺旋板直径，如图2-10所示。

图2-9 螺旋板载荷试验P—S曲线的特征点

图2-10 用相对法确定螺旋板载荷试验中的地基承载力

2.计算地基土的变形模量

按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)要求，地基土的变形模量E₀(MPa)由下式计算：

土体原位测试与工程勘察

式中：D为承压板直径或边长(m)；P为P—S曲线线性段的压力(kPa)；S为与P对应的沉降量(mm)；ω为与试验深度和土类有关的系数，可按表2-9选用。

表2-9 深度载荷试验计算系数ω取值表

注：D/Z为承压板直径和承压板底面深度之比。

除规范方法外，近年来国际上还广泛使用挪威工学院Jilmar Janbu教授提出的排水模量E和不排水模量E_u的算法：

(1)用沉降稳定法(慢速法)可求地基土的排水模量E：

土体原位测试与工程勘察

式中：S₁₀₀、P 分别为最终沉降量(mm)和与之对应的固结荷载(kPa)；D为螺旋板直径(mm)。

(2)用等速加荷法(快速法)可求土的不排水变形模量E_u(MPa)：

土体原位测试与工程勘察

式中：ΔP/ΔS为P—S曲线初始直线段的斜率；K为螺旋板沉降系数；R为螺旋板半径(mm)。

根据Selvarai和Nicholas建议，K的取值范围是：K=0.6～0.75；其值代表螺旋板叶片与地基土的粘结程度，如下图所示。

土体原位测试与工程勘察

3.求径向排水固结系数

图2-11 用作图法求地基土固结度达到90%所需的时间t₉₀

按试验数据绘制螺旋板载荷试验的S—

曲线(图2-11)，取曲线前端直线段作延长线AB与时间轴相交于B点，并定义 B点以前时间为X，在时间轴找处1.31X点C，再作AC直线与

曲线相交于D，则D在时间轴上的正投影点E为地基土固结度达到90%所需的时间t₉₀，由公式(2-27)可计算出地基土的径向排水固结系数C_h：

土体原位测试与工程勘察

式中：T₉₀为地基土固结度达到90%的时间因子，公式中的T₉₀取值为0.335；t₉₀为地基土固结度达到90%的时间(min)，按图2-11给定方法确定；R为螺旋板半径(mm)。

4.计算地基土的不排水抗剪强度C_u

对饱水地基土，可用公式(2-28)计算：

土体原位测试与工程勘察

式中：P_u为饱水地基土在等速加荷法(快速法)条件下求得的极限荷载值；其系数(9～11.35)代表地基土的软硬程度，可根据土样条件适当确定该值的大小(见下页图)。

对硬粘性土，Kay＆Parry推荐用公式(2-29)计算：

土体原位测试与工程勘察

土体原位测试与工程勘察

式中：P_u为饱水地基土在等速加荷法(快速法)条件下求得的极限荷载值；P_z为螺旋板载荷试验深度以上的地基土自重荷载。