[发明专利]地基承载力和变形模量的快速原位测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程地基承载力的测试方法，特别是建筑工程地基的一种经济、快速、准确的原位测试方法。

背景技术

地基承载力指地基对基础及上部结构载荷的承受能力，其大小取决于地基、基础及上部结构两个方面。工程中通常用两个指标来衡量地基的承载能力，即地基的极限承载力和容许承载力。所谓极限承载力是指地基即将破坏时所对应的基底压力，所谓容许承载力是指地基在满足强度和变形(沉降)两方面的要求并留有一定安全储备时所允许的最大基底压力。

确定地基的容许承载力是进行地基基础设计的关键。确定地基承载力的方法主要可分为三类：(1)理论公式计算；(2)按规范提供的经验公式确定；(3)原位测试。其中，确定地基承载力最可靠的方法，莫过于在现场对地基土进行直接测试，即原位测试方法。《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)》规定的原位测试方法主要有：载荷试验、静力触探、动力触探、标准贯入试验、旁压试验、十字板剪切试验等。

1、载荷试验

《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)》规定，载荷试验应根据土的软硬，选择合适尺寸的圆形刚性承压板，然后在承压板上施加压力载荷，同时测量承压板的沉降，做出压力-沉降(即p-s)曲线，然后根据p-s曲线，确定地基土的承载力和变形模量。并规定载荷试验的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；加荷等级不少于8级。根据载荷试验成果，绘制荷载(p)与沉降(s)曲线，根据p-s曲线评定地基土承载力和变形模量。

载荷试验的优点是直接、可信。但是，目前载荷试验一般采用搭架并堆载来提供加压的反力；并且，每加一级荷载都要等几十分钟甚至几小时才能达到沉降的稳定，因此载荷试验最大的缺点就是费时、费钱，一般无法对工程范围内的地基土进行普遍测试。

2、静力触探试验

静力触探是采用静力触探仪，通过液压千斤顶或其他机械传动方法，把带有圆锥形探头的钻杆压入土层中，通过探头受到的阻力，可以换算成地基土的承载力。静力触探的探头上应安装传感器，用以测读贯入阻力ps，贯入速度一般在0.5~2.0m/min之间，每贯入0.1～0.2m在记录仪器上读数一次，也可使用自动记录仪，并绘出阻力-贯入深度(H)曲线。得到ps-H曲线后，可根据经验公式计算出地基的基本承载力。

《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)》规定，静力触探试验的探头应匀速垂直压入土中，贯入速率为1.2m/min，这给试验带来了一定的难度。当贯入深度超过30m，或穿过厚层软土后再贯入硬土层时，应采取措施防止孔斜或断杆。并且，规定了探头测力传感器应连同仪器、电缆进行定期标定，室内探头标定测力传感器的非线性误差、重复性误差、等均应小于规定值，现场试验归零误差应小于3％，绝缘电阻不小于500MΩ。因此，试验要求的技术条件较高，成本也大。

3、动力触探

当土层较硬，用静力触探无法贯入土中时，可采用圆锥动力触探法，简称动力触探。它的工作原理是把冲击锤提升到一定高度，令其自由下落，冲击钻杆上的锤垫，使探头贯入土中。贯入阻力用贯入一定深度的锤击数表示。动力触探可获得锤击数N10沿深度的分布曲线。根据圆锥动力触探试验指标和地区经验，可进行力学分层，评定土的均匀性和物理性质、土的强度、地基承载力等。

《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)》规定，动力触探的触探杆最大偏斜度不应超过2％，锤击贯入应连续进行，同时防止锤击偏心、探杆倾斜和侧向晃动，保持探杆垂直度。而现场试验时，由于地基土的不均匀性以及操作熟练程度的原因，探杆垂直度很难达到要求，试验的难度较大，需要专业的试验人员操作仪器设备，也增加了试验的费用。

4、标准贯入试验

标准贯入试验是用质量为63.5kg的穿心锤，以760mm的落距，把一个特制的对开式标准贯入器按一定的要求打入土中，记录每打下300mm所需的锤击数，记为N63.5或N。对于如何用N值估算地基的承载力，不同的规范有不同的方法。

《岩土工程勘察规范(GB50021-2001)》规定，标准贯入试验应避免锤击时代偏心和侧向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆联接后的垂直度。因此，试验的难度较大，容易带来试验误差。

5、旁压试验

旁压试验采用旁压仪进行，试验得出旁压曲线(p-V或p-S曲线)，据此结合地区经验，经过计算可以得出地基土的承载力。