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(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性的綜合性用詞。應(yīng)該指出，地基承載力是針對(duì)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提出的為方便評(píng)價(jià)地基強(qiáng)度和穩(wěn)定的實(shí)用性專業(yè)術(shù)語(yǔ)，不是土的基本性質(zhì)指標(biāo)。土的抗剪強(qiáng)度理論是研究和確定地基承載力的理論基礎(chǔ)。
在荷載作用下，地基要產(chǎn)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(yīng)力處在彈性平衡狀態(tài)，具有安全承載能力。當(dāng)荷載增大到地基中開(kāi)始出現(xiàn)某點(diǎn)或小區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)在其某一方向平面上的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度極限時(shí)，該點(diǎn)或小區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)就發(fā)生剪切破壞而處在極限平衡狀態(tài)，土中應(yīng)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(fù)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(shí)地基變形稍大，必須驗(yàn)算變形的計(jì)算值不允許超過(guò)允許值。當(dāng)荷載繼續(xù)增大，地基出現(xiàn)較大范圍的塑性區(qū)時(shí)，將顯示地基承載力不足而失去穩(wěn)定。此時(shí)地基達(dá)到極限承載力。
地基承載力檢測(cè)方法
▲部分原位測(cè)試方法原理圖
平板荷載試驗(yàn)
適用于各類土、軟質(zhì)巖和風(fēng)化巖體。
平板荷載試驗(yàn)是一項(xiàng)使用最早、應(yīng)用最廣泛的原位試驗(yàn)方法，該試驗(yàn)是在一定尺寸的剛性承壓板上分級(jí)施加荷載，觀測(cè)各級(jí)荷載作用下天然地基土隨壓力而變形的原位試驗(yàn)，它可用于：根據(jù)荷載-沉降關(guān)系線(曲線)確定地基的承載力；設(shè)計(jì)土的變形模量；估算土的不排水抗剪強(qiáng)度及極限填土高度。
螺旋板荷載試驗(yàn)
適用于軟土、一般粘性土、粉土及砂類土。
螺旋板載荷試驗(yàn)(SPLT)是將一螺旋形的承壓板用人力或機(jī)械旋入地面以下的預(yù)定深度，通過(guò)傳力桿向螺旋形承壓板施加壓力，測(cè)定承壓板的下沉量。
標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)
適用于一般粘性土、粉土及砂類土。
標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（standard penetration test，SPT）是動(dòng)力觸探的一種，是在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定砂或粘性土的地基承載力的一種方法。這一方法已被列入中國(guó)國(guó)家《工業(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中。
▲標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試圖示
1、鉆孔至預(yù)定深度后，用一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)的探桿。
2、根據(jù)取樣長(zhǎng)度的要求，將取樣器從當(dāng)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(shù)，然后記錄后30cm中每10cm的錘擊數(shù)及30cm的總計(jì)錘擊數(shù)。
4、天然狀態(tài)砂土的密實(shí)度分類
▲標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)管式的貫入器
▲標(biāo)準(zhǔn)貫入分析儀
標(biāo)準(zhǔn)貫入分析儀是一種廣泛應(yīng)用于巖土工程勘察領(lǐng)域的標(biāo)貫儀器能量標(biāo)定設(shè)備。
使用幾種不同類型的SPT錘進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT）時(shí)，不同的錘擊效率會(huì)影響到標(biāo)貫擊數(shù)（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(dòng)錘80%）。為了提高標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT）中標(biāo)貫擊數(shù)（N值）的可靠性，標(biāo)準(zhǔn)貫入分析儀通過(guò)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT）中錘擊時(shí)的力和速度值，來(lái)確定錘擊的轉(zhuǎn)換能量。
動(dòng)力觸探試驗(yàn)
適用于粘性土、砂類土和碎石類土。
動(dòng)力觸探試驗(yàn)（DPT）是巖土工程勘察常用的一種原位測(cè)試方法。該方法是利用一定的落錘質(zhì)量，將一定尺寸、一定形狀的探頭打入土中，根據(jù)打入的難度，即貫入錘擊數(shù)，判定土層名稱及其工程性質(zhì)。APAFOR多功能重型動(dòng)力觸探儀多功能性動(dòng)力觸探儀包含三大功能：重型動(dòng)力觸探儀，動(dòng)力觸探試驗(yàn)取樣系統(tǒng)，錘擊取芯筒。
非常緊湊，可折疊桅桿，方便運(yùn)輸
完整的錘擊計(jì)數(shù)貫入試驗(yàn)
取樣管內(nèi)部為光滑的塑料內(nèi)襯，可以進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)取樣
完全由熱發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力
結(jié)實(shí)的支架確保穩(wěn)定站立
APAFOR100重型動(dòng)力觸探儀
動(dòng)力觸探儀和取樣系統(tǒng)，符合NF P 94-114和94-115標(biāo)準(zhǔn)，用于動(dòng)力觸探試驗(yàn)；符合XP 94-063標(biāo)準(zhǔn)，用于控制溝渠或者平面壓實(shí)度。
非常高的能量-重量比率
非常緊湊和輕便，便于運(yùn)輸
完整錘擊數(shù)的貫入試驗(yàn)（動(dòng)力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)）
根據(jù)每擊貫入度的測(cè)量控制溝渠或者平面的壓實(shí)度
取樣器管的里面有一個(gè)塑料的光滑襯里可以進(jìn)行無(wú)擾動(dòng)取樣
可以實(shí)現(xiàn)螺旋鉆取樣，或者在較淺的深度進(jìn)行貫入試驗(yàn)（可選用旋轉(zhuǎn)頭）
靜力觸探試驗(yàn)
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(yàn)是以靜壓力將圓錐形探頭按一定速率勻速壓入土中,測(cè)量其貫入阻力(包括錐尖阻力和側(cè)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(zhì)。靜力觸探試驗(yàn)?zāi)艽_定各類土體的空間分布及其工程特性, 且野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)簡(jiǎn)單、方便、測(cè)試時(shí)間短, 在工程地質(zhì)勘察中得到廣泛應(yīng)用。
▲根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的CPT數(shù)據(jù)獲取的土壤分類圖（Robertson提供，1990）
獨(dú)立操作靜力觸探設(shè)備
FOX-100/ FOX-200均為獨(dú)立操作貫入設(shè)備具有操作簡(jiǎn)便、壽命長(zhǎng)、功能齊全的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于CPT試驗(yàn)中。
FOX-100
最大貫入力為100kN，雙活塞結(jié)構(gòu)使該設(shè)備可以采用各種測(cè)量裝置的推拉設(shè)備和推/拉梁，也可以安裝與電子式CPT(U)探頭、SCPT探頭和機(jī)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(guò)兩個(gè)（或更多）錨梁和土錨固定到地面，土錨通過(guò)一個(gè)手持式液壓驅(qū)動(dòng)齒輪“Hygand”下錨裝置鉆入土層中。也可以固定在一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上，例如卡車平臺(tái)、千斤頂平臺(tái)等，以獲得適當(dāng)?shù)姆戳Α?br />FOX-200
最大貫入力為200kN。該設(shè)計(jì)提供了充分的保護(hù)，有兩個(gè)液壓缸防護(hù)罩，這樣就消除了損壞汽缸活塞進(jìn)而導(dǎo)致液壓泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。
▲靜力觸探車
靜力觸探車是一套完整的靜力觸探設(shè)備，集貫入裝置、探桿、電纜、探頭、數(shù)據(jù)采集儀于一體，能夠在惡劣的環(huán)境中開(kāi)展靜力觸探試驗(yàn)。且自動(dòng)化程度高、機(jī)動(dòng)性能好，能夠?qū)崿F(xiàn)安全的全天候工作。
巖體直剪試驗(yàn)
適用于具有軟弱結(jié)構(gòu)面的巖體和軟質(zhì)巖。
巖體直剪試驗(yàn)又包括巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)、巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面直剪蠕變?cè)囼?yàn)、巖體沿軟弱結(jié)構(gòu)面限脹直剪試驗(yàn)、巖體本身直剪試驗(yàn)、混凝土與巖體直剪試驗(yàn)等。所有試驗(yàn)的目的不僅在于測(cè)定巖體強(qiáng)度特性，同時(shí)要分析在外力作用下巖體的變形特性和破壞機(jī)理。
旁壓試驗(yàn)
適用于確定粘性土、粉土、黃土、砂類土、軟質(zhì)巖石及風(fēng)化巖石。
旁壓試驗(yàn)是在現(xiàn)場(chǎng)鉆孔中進(jìn)行的一種水平向荷載試驗(yàn)。具體試驗(yàn)方法是將一個(gè)圓柱形的旁壓器放到鉆孔內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高，加壓使得旁壓器橫向膨脹，根據(jù)試驗(yàn)的讀數(shù)可以得到鉆孔橫向擴(kuò)張的體積-壓力或應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，據(jù)此可用來(lái)估計(jì)地基承載力，測(cè)定土的強(qiáng)度參數(shù)、變形參數(shù)、基床系數(shù)，估算基礎(chǔ)沉降、單樁承載力與沉降。
預(yù)鉆式旁壓儀
利用預(yù)先成孔，將旁壓器放入孔內(nèi)，通過(guò)對(duì)測(cè)試段孔壁施加徑向壓力使地基土體產(chǎn)生相應(yīng)變形，測(cè)得土體各級(jí)壓力與變形對(duì)應(yīng)關(guān)系的原位測(cè)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(zhuǎn)刀具，鉆進(jìn)時(shí)隨之進(jìn)入土層預(yù)定深度，停鉆后進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)測(cè)試段孔壁施加徑向壓力使地基土體產(chǎn)生相應(yīng)變性，測(cè)得土體各級(jí)壓力與變形對(duì)應(yīng)關(guān)系的原位測(cè)試方法；
梅納旁壓儀
梅納旁壓儀是最經(jīng)典的預(yù)鉆式旁壓儀，由控制單元、管路和三腔探頭構(gòu)成，試驗(yàn)符合EN ISO 22476-4和ASTM D-4719-00 標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)可以通過(guò)人工或GeoBox數(shù)據(jù)采集儀自動(dòng)采集。
劍橋自鉆式旁壓儀
自鉆式旁壓儀的探頭是一個(gè)微型掘進(jìn)機(jī)，有鉆機(jī)提供動(dòng)力，帶動(dòng)探頭上的鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，到達(dá)測(cè)試深度以后，對(duì)探頭施加壓力膨脹，對(duì)周圍的土體進(jìn)行測(cè)試。自鉆式旁壓儀采用傳感器測(cè)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(cè)量孔隙水壓力，進(jìn)而可以得到更多的參數(shù)。
十字板剪切試驗(yàn)
適用于測(cè)定飽和軟粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度及靈敏度等參數(shù)。
十字板剪切試驗(yàn)是一種用十字板測(cè)定飽和軟粘性土不排水抗剪強(qiáng)度和靈敏度的試驗(yàn)，屬于土體原位測(cè)試試驗(yàn)的一種。
測(cè)試方法
將一個(gè)裝有4個(gè)葉片的探頭壓入到未擾動(dòng)的土層，然后轉(zhuǎn)動(dòng)探頭，直至土壤剪切破壞。
▲十字板剪切測(cè)試示意圖
測(cè)試中，通常會(huì)記錄兩個(gè)抗剪強(qiáng)度，最大抗剪強(qiáng)度，以及修正后的抗剪強(qiáng)度。
通過(guò)這些測(cè)試，我們可以確定土壤的敏感性，并且可以用來(lái)對(duì)土壤的阻力進(jìn)行分析，而這個(gè)阻力也就是我們?cè)诖驑兜臅r(shí)候需要克服的。
連接探桿的側(cè)壁摩阻力也需要加以測(cè)量，因?yàn)樵谟?jì)算真實(shí)抗剪強(qiáng)度時(shí)需要減去這個(gè)阻力。當(dāng)不排水抗剪強(qiáng)度低于1ksf時(shí)，十字板剪切測(cè)試所測(cè)得的不排水抗剪強(qiáng)度是最準(zhǔn)確的。
GVT-100電動(dòng)十字板剪切試驗(yàn)儀
當(dāng)前市面上大多數(shù)十字板剪切儀測(cè)量扭力和旋轉(zhuǎn)速度的精度都很低，只有最基本的控制功能，操作上具有很大的局限性。GVT-100電動(dòng)十字板剪切儀克服了上述局限性：它是一套通過(guò)復(fù)雜的PLC控制的裝置，配有高精度的扭力傳感器。而且，測(cè)試過(guò)程和數(shù)據(jù)采集全部通過(guò)軟件控制。
應(yīng)力鏟試驗(yàn)
適用于確定軟塑~流塑狀飽和粘性土。
應(yīng)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(nèi)充滿了去氣硅油，硅油通往上面桿內(nèi)的半導(dǎo)體壓力傳感器。當(dāng)應(yīng)力鏟受壓時(shí)，迫使硅油向上擠壓，將壓力傳遞給半導(dǎo)體壓力傳感器。
扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)
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(cè)脹測(cè)試（DMT）是20世紀(jì)70年代起源于意大利的一種原位測(cè)試方法，與CPT測(cè)試一樣，DMT一般也是通過(guò)液壓的方式壓入地下，當(dāng)然了也可以采用打入的方式。
扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)是將帶有膜片的扁鏟壓入土中預(yù)定深度，充氣使膜片向孔壁土中側(cè)向擴(kuò)張，根據(jù)壓力與變形關(guān)系，測(cè)定土的模量及其他有關(guān)指標(biāo)。
DMT在樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的主要應(yīng)用是描述土層輪廓，獲取土壤參數(shù)。不過(guò)，在這方面，CPT/CPTu似乎要比DMT更好。但是對(duì)于有水平承載力要求的樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，DMT可能就比較有用了。對(duì)于軸向承載力為主的樁，扁鏟側(cè)脹測(cè)試的直接用處不大。
▲DMT標(biāo)準(zhǔn)扁鏟式側(cè)脹儀
“扁鏟側(cè)脹儀”（DMT）的扁鏟通過(guò)貫入儀（可與靜力觸探設(shè)備共用）、鉆機(jī)或其他野外現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備壓入到土層之中。這種測(cè)試方法直接在現(xiàn)場(chǎng)土體中進(jìn)行，避免了鉆孔和取樣所帶來(lái)的土體擾動(dòng)。其測(cè)試結(jié)果具有良好的重復(fù)性，且與其他原位測(cè)試方法所得數(shù)據(jù)間有著良好的一致性，可以廣泛應(yīng)用于巖土工程勘察設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
常用原位檢測(cè)方法總結(jié)
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