岩土工程测试第七章扁铲侧胀试验
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扁铲侧胀试验相关内容论述摘要:本研究借助对扁铲侧胀试验分析,对扁铲侧胀试验进行介绍,探讨了扁铲侧胀试验的相关内容。
关键词:扁铲侧胀;基坑勘察1.扁铲侧胀试验(DMT)的定义、机理、特点和方法扁铲侧胀试验(Flat Dilatometer Test,简称DMT)又可称为扁胀试验或平板旁压试验,是由意大利Slivano Marchetti教授在20世纪70年代末提出的一种先进原位测试方法。
该方法是利用静力或锤击动力将一扁平铲形探头贯入土中,达到预定的试验深度后,利用气压使扁铲探头上的圆形钢膜片侧向膨胀,通过测得的压力值和位移之间的关系,来获得土层物理力学参数的一种现场试验。
扁铲侧胀试验对地基土的扰动性较小,因为它是在现场直接对土体进行试验,相比用取土器取样进行试验,降低了对土的扰动,试验数据也更加稳定,试验结果也更能反映土体实际的应力状态;扁铲形探头在贯入土体的过程中,引起的地基土的变形相对于其他形状探头引起的变形要小,这样也减少了对土体的扰动。
扁铲侧胀试验适用的土类也比较多,比如普通黏性土、软土、粉土、黄土以及松散或稍密的砂土。
扁铲侧胀试验还具有操作简单、试验迅速、准确性高、经济性好、可连续性强以及可重复性好等优点。
这也是DMT技术在国外得到广泛应用和在国内有着良好发展前景的原因[1]。
扁铲侧胀试验前后应进行探头率定。
然后得到钢膜的标定值△A和△B,△A的范围应为5~25kPa之间,△B的范围应为10~110kPa之间。
试验时,利用静力(或锤击动力)将扁铲探头匀速贯入土中,探头的贯入速度应控制在2cm/s左右。
当探头到达预定试验深度后,通过测控箱加压使钢膜膨胀,然后读取压力计数值,在充气膨胀过程中得到两个读数即读数A(钢膜中心向外膨胀0.05mm时的气压值)和读数B(钢膜中心膨胀1.10mm时的气压值);再通过测控箱上的气压调控器释放气压,在释放气压过程中得到读数C即钢膜中心回缩1.10mm(钢膜中心位移为0.05mm)时的气压值,试验过程中,要使读数A和读数B始终满足;否则,应停止试验,找出原因。
第26卷第11期 岩 土 力 学 V ol.26 No.11 2005年11月 Rock and Soil Mechanics Nov. 2005收稿日期:2004-09-25 修改稿收到日期:2004-11-12 基金项目:建设部2003科研攻关项目(No. 63-03-2-004)。
作者简介:向先超,男,1976年生,博士研究生,主要从事软土加固技术及机理的研究。
E-mail:xiangxc@文章编号:1000-7598-(2005) 11―1849―04软基处理中的扁铲侧胀试验研究向先超,汪 稔,朱长歧(中国科学院岩土力学重点实验室,武汉 430071)摘 要:在厦门海沧大道软基加固过程中,运用扁铲侧胀试验来获取软土力学指标,并与其他常用原位试验方法进行了比较,结果表明扁铲试验(DMT )具有操作简单、对土体扰动小、测试参数多、准确快捷等特点。
通过对两种不同处理方法加固后的软基进行扁铲试验,发现袋装砂井超载预压法明显提高了软土的力学性能,其加固效果随深度增加而减弱,而从较长时间来看,粉喷桩对该地区软土本身力学性质没有太大改变。
关 键 词:扁铲侧胀试验(DMT );软基处理;单桥静力触探;孔压静力触探;十字板试验 中图分类号:TU 447 文献标识码:ADMT study on soft ground treatment of Xiamen Haicang RoadXIANG Xian-chao, WANG Ren, ZHU Chang-qi(Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China)Abstract: In the soft ground treatment process of Xiamen Haicang Road, flat dilatometer test (DMT) is applied to get mechanical property of soft soil. From the DMT data and the comparison with several other in-situ tests, a conclusion can be drawn that DMT is simply to operate, can make less disturbance of soil and get many mechanical parameters exactly. The DMT for a soft ground treated with two different methods shows that the preloaded sand drain can obviously improve mechanical capacity of soft soil; the treatment effect will reduce while depth increase; and the cement injection pile has very little influence of the mechanical property of soft soil from a comparative long time.Key words: DMT; soft ground treatment; CPT; CPTU; VST1 前 言软土一般都具有很强的结构性,灵敏度高,室内试验结果常常不能准确地反映其实际工程力学性质,而原位试验方法在测定软土力学性质中具有重要作用。
第一章绪论1、论述岩土工程测试和监测的主要内容及其重要性?答:(1)、岩土工程测试技术一般分为室内试验技术,原位实验技术和现场监测技术等几个个方面。
在原位测试方面,地基中的位移场、应力场测试,地下结构表面的土压力测试,地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点,随着总体测试技术的进步,这些传统的难点将会取得突破性进展。
(2)、a.、不论设计理论与方法如何先进、合理,如果测试技术落后,则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求,不仅岩土工程设计的先进性无法体现,而且岩土工程的质量与精度也难以保证。
所以,测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段。
b.测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤,它不仅是学科理论研究与发展的基础,而且也为岩土工程实际所必需。
c.监测与检测可以保证工程的施工质量和安全,提高工程效益。
在岩土工程服务于工程建设的全过程中,现场监测与检测是一个重要的环节,可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。
依据监测结果,利用反演分析的方法,求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。
岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等,在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。
第二章测试技术基础知识1、简述传感器的定义与组成。
答:传感器是指能感受规定的物理量,并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。
传感器通常由:敏感元件、转换元件、测试电路三部分组成。
2、传感器的静态特性的主要技术参数指标有哪些?答:主要有:灵敏度、线性度(直线度)、回程误差(迟滞性)。
3、钢弦式传感器的工作原理是什么?答:工作原理:是由敏感元件(一种金属丝弦)与传感器受力部件连接固定,利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量。
4、什么是金属的电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片?答:金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象,称为金属的电阻应变效应。
第一章绪论1、论述岩土工程测试和监测的主要内容及其重要性?答:(1)、岩土工程测试技术一般分为室内试验技术,原位实验技术和现场监测技术等几个个方面。
在原位测试方面,地基中的位移场、应力场测试,地下结构表面的土压力测试,地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点,随着总体测试技术的进步,这些传统的难点将会取得突破性进展。
(2)、a。
、不论设计理论与方法如何先进、合理,如果测试技术落后,则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求,不仅岩土工程设计的先进性无法体现,而且岩土工程的质量与精度也难以保证.所以,测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段.b。
测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤,它不仅是学科理论研究与发展的基础,而且也为岩土工程实际所必需。
c.监测与检测可以保证工程的施工质量和安全,提高工程效益。
在岩土工程服务于工程建设的全过程中,现场监测与检测是一个重要的环节,可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。
依据监测结果,利用反演分析的方法,求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。
岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等,在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。
第二章测试技术基础知识1、简述传感器的定义与组成。
答:传感器是指能感受规定的物理量,并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置.传感器通常由:敏感元件、转换元件、测试电路三部分组成。
2、传感器的静态特性的主要技术参数指标有哪些?答:主要有:灵敏度、线性度(直线度)、回程误差(迟滞性)。
3、钢弦式传感器的工作原理是什么?答:工作原理:是由敏感元件(一种金属丝弦)与传感器受力部件连接固定,利用钢弦的自振频率与钢弦所受到的外加张力关系式测得各种物理量.4、什么是金属的电阻应变效应?怎样利用这种效应制成应变片?答:金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象,称为金属的电阻应变效应。
土体原位测试手段在土木工程领域,了解土体的性质对于工程的设计、施工和稳定性评估至关重要。
土体原位测试手段作为一种直接在现场对土体进行测试的方法,能够提供更为真实、准确的土体参数,为工程决策提供有力支持。
一、静力触探静力触探是一种常用的土体原位测试方法。
它通过将一个圆锥形的探头匀速压入土中,同时测量探头所受到的阻力。
根据测量得到的阻力数据,可以推算出土体的强度、压缩性等重要参数。
静力触探的优点在于测试过程相对简单、快速,能够连续地获取土层的信息。
而且,由于测试是在原位进行的,避免了对土体的扰动,所得结果更能反映土体的实际状态。
在实际应用中,静力触探常用于地基勘察、基础设计等方面。
二、动力触探与静力触探不同,动力触探是利用一定质量的重锤,从一定高度自由落下,将探头打入土中。
根据探头打入土中的难易程度,来评价土体的性质。
动力触探分为轻型、重型和超重型等不同类型,适用于不同类型的土体和工程需求。
例如,轻型动力触探常用于浅层填土、砂土的勘察;重型和超重型动力触探则适用于深层地基土的测试。
三、旁压试验旁压试验是通过向土体中水平地施加压力,测量土体的变形和压力之间的关系。
这种测试方法可以得到土体的水平应力、水平变形模量等参数。
旁压试验对于评价土体的侧向承载能力和变形特性具有重要意义。
在隧道工程、挡土墙设计等方面有着广泛的应用。
四、十字板剪切试验十字板剪切试验主要用于测定饱和软黏土的不排水抗剪强度。
试验时,将十字板头插入土中,通过旋转十字板头,测量土体抵抗剪切的扭矩。
这种测试方法对于软黏土地区的工程建设非常有用,能够为地基处理、边坡稳定分析等提供关键的参数。
五、扁铲侧胀试验扁铲侧胀试验是利用扁铲探头贯入土中,通过测量探头膨胀时的压力和变形,来获取土体的参数。
它可以提供土的水平应力指数、静止侧压力系数等信息。
扁铲侧胀试验具有操作简便、对土体扰动小等优点,在岩土工程勘察中得到了越来越多的应用。
六、波速测试波速测试是通过在土体中激发弹性波,测量波在土体中的传播速度,从而推断土体的性质。
专业知识(一)辅导:扁铲侧胀试验应用技术研究扁铲侧胀试验(简称DMT)自上世纪70年代由意大利学者Marchetti创立以来,目前已有40多个国家应用;我国1995年开始进行扁铲侧胀试验,现已将之列入国家标准《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)及上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》(DGJ08-37-2002),并制备了相关测量仪器[1-3,9,11]。
我国浙江南光地质仪器厂研制了DMT-W1型扁铲侧胀仪。
该测试仪由扁铲测头、测控箱装置、气-电管路、气压源、贯入设备及探杆等构成。
经上海勘察院、华东电力设计院等单位的室内外对比和多项工程现场应用(测试深度达39.8m,测压值达3.1MPa),结果表明该仪器性能稳定、测试快速准确,具备国外同类产品功能。
通过借用国外经验公式,可计算土工参数[3]。
国内运用DMT来确定土性参数的研究单位主要是同济大学地下建筑与工程系、上海岩土工程勘察设计研究院有限公司、上海申元岩土工程有限公司、上海市隧道工程轨道交通设计研究院、中国船舶工业勘察设计研究院。
这些单位均位于上海,其开展的系列研究工作在国内该领域几乎一统天下,研究内容主要包括利用DMT试验确定上海地区土层土性(材料)指数ID的分布规律、水平向基床反力系数Kh和地基承载力fa等[5-7,9-10]。
此外,南京工业大学李雄威等对比了扁铲侧胀试验与静力触探、标贯和土工实验结果,并根据南京某场地地质情况提出了扁胀竖向排水侧限模量、不排水抗剪强度等经验公式[4];铁道部第三勘察设计院孟庆文等提出了扁铲侧胀试验测定水平基床系数公式[8]。
国外的研究工作很多。
Marchetti作为DMT理论的首创者,提出了土性(材料)指数ID、侧胀模量ED、水平应力指数KD和孔压指数UD等计算公式[11];Viggiani提出了水平向基床反力系数Kh计算公式[12];Doboku Gakkai则参考日本、欧洲和东南亚的文档数据,提出了用DMT计算土性参数的修正方程[13]。
扁铲侧胀仪试验过程及其原理扁铲侧胀试验(简称DMT)是意大利学者Marchettis.于七十年代发明的一种原位测试技术,可作为一种特殊的旁压试验,是用静力(有时也用锤击动力)把一扁铲探头贯入到土中某一预订深度,利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张进行试验,量测不同侧胀位移时的侧向压力,可用于土层划分与定名、不排水剪切强度、判定土的液化、静止土压力系数、压缩模量、固结系数等的原位测定。
其优点是试验操作简捷,重复性好,可靠性高且较经济。
目前已在国外被广泛用于浅基工程,桩基工程,边坡工程等。
扁铲侧胀试验最适宜在软弱、松散土中进行。
一般适用于软土、一般粘性土、粉土、黄土和松散~中密的砂土。
不适用于含碎石的土、风化岩等。
因此,扁铲侧胀试验对土体而言具有较强的实用性。
1.测试仪器扁铲侧胀仪是由1 只扁铲形插板(图1) 、1 个控制箱(图2) 、气电管路、压力源、贯入设备、探杆等组成。
扁铲形探头长230~240 mm、宽94~96 mm、厚14~16 mm ;探头前刃角12~16°,探头侧面钢膜片的直径60 mm,膜片厚约0.2mm,通过穿在杆内的一根柔性气-电管路和地面上的控制箱相连接。
探头采用静力触探设备或液压钻机压入土中。
图1.扁铲形插板图2.侧胀仪控制箱面板图2.资料整理读数A ,B , C 经过仪器的率定数值修正,可转为p 0 , p 1 , p 2 。
)B z B (05.0)A z A (05.1p m m 0∆---∆+-= B z B p m 1∆--= A z C p m 2∆+-=其中p 0 为初始侧压力; p 1 为1. 1 mm 位移时膨胀侧压力; p 2 为终止压力(回复初始状态侧压力) 。
由p 0 , p 1 , p 2可获得如下4 个DMT 指数: 土类指数 I D = ( p 1 - p 0 ) /( p 0 - u 0 )水平应力指数 K D = ( p 0 - u 0 )/ 0Vσ' 侧胀模量 E D = 34. 7 ( p 1 - p 0 )孔隙压力指数 U D = ( p 2 - u 0 ) /( p 0 - u 0 )式中 u 0 为静水压力; 0Vσ'为有效上复土压力。