SL 237-048-1999 土工试验规程―旁压试验.pdf

1、UDC p SL 中华人民土工试验规程Specification of soil test 1999-03-25发布1999-04斗5实施中华人民共和国水利部发布中华人民共和国行业标准土工试验规程Specf;cation 01 so;1 test SL237-1999 主编单位z南京水和j科学研究院批准单位z中华人民共秘密水利部施行日期，1999年4月15日中华人民共和勇水利部关于批准发布土工试验规程)SL237-1999的通知水国科1999J139号根据部水利水电技术标准制定、修订计划，由水利部国际合作与科技司主持，以南京水利科学研究院为主编单位修订的主工试验规程，经审查批准为水利行业标准，

2、并予以发布。标准的名称和编号为2主工试验规程SL237-1999o 本标准实施后取代S0128-84，SD128-86 , SD128-87及SDSOl-79 ，包括室内常规土工试验、土始影胀性试验、.土始变形参数试验、土的动力试验、冻土物理性试验、土豹原位试验、粗颗粒土试验和土约化学位试验等内容，涵盖了一般工程土及黄土、膨胀土、盐溃主、红土和冻土等特殊土所需的试验项吕，比较全面地反映了土工试验的内容。本次修订，与原规程相比，增加了引用标准一章多在仪器设备中，增加了仪器设备的检定和校准一节s在楼录中，培加了试验数据的整理与成果报告和室内土工仪器通用要求飞并按标准编写规定的要求.将试验说明书改为

3、条文说明二本标准主编单位=南京水和j科学研究院本标准参编单位2申蜀水和j水电科学研究院长江科学院水利部东北勘测设计院本标准主要起草人:盛树馨窦宣掏秀珍朱思萤徐4自孟李青云郭照灵何晓民旁压试验SL237-048-1999 主定义和适用范蜀1. O. 1 本规程的旁压试验包括预钻式和自钻式两类。预钻式是在预先钻好的钻孔内放入旁压器，自钻式是用自钻钻头钻迸将旁压器放入预定位置，然后通过压力一体积控告装置使旁压器径向扩张，对孔壁施加压力，使土体产生相应变形的一手中原位测试方法。1.0.2 由预钻旁压试验所得的旁压出线的特征值(初始压力户。、i临塑压力户和国极限压力户L)可用来确定地基承载力标准值q是和

4、旁压模量K等指标;钻旁压试验尚可用于测求土的水平向压力户。、静止侧压力系数K孔隙压力和消散特征以及估算土的不排水强度等。1. O. 3 本规程适用于粘住土、砂类土和强风化岩石。2引用标准GBT15406-94 (土工仪器的基本参数及通用技术条件第二篇=原位测试仪器e3仪器设备3. 1 仪器设备旁压仪囱旁压器、加ffi稳压装置和变形测量装室及导管等部分组成。其结构框m如图3.1. 1。3.1.1 旁压器z为圆柱形骨架，外套有密封的弹性摸。预钻式一般分上、中、下三控。中腔为测试段，上、下墨宝为辅助腔。上、下373 一手命主性气l|叫lJF俨忆们E-iR山阴村F二蜀3.1. 1 旁ffi仪结构框图l

5、 安圭闽.2水箱;3水籍加压.4泼水褐注*管2;6注*曹1, 7 中在注水;8-排水揭，9旁压器;10主控III中应s12 下腔d3导水营让4导压管;5 导压管幻16量管517 员军姆;18测汪巍.19-600kPa压力表;20辖彗事21低压衰弱，22词压器;23手动加压揭;24-2500kPa 压力幸事25贮气罐126手动拥压;27-1600kPa压力茬多28氯气加压辫;29-2500kPa压力表;30 减压娓$31-2500kPa压力茬;32氯气源阔;33 荔压氮气量I 34 辘管部腔用金属管连通，而与中腔严密隔离。8钻式毅为单腔，旁压器中央为导水管，JjJ以疏导地下水，以利于将旁压器放j

6、lJ测试位置。在弹性庭外按需要可加装一层可扩张的金属保护套铠装保护)。其魏格如表3.1. 1所列。3. 1.2 加压稳压装置z压力源为离压氮气或人工打气。并附有加压稳压源节阀和压力表。其量程和准确度见本规程表3.1.10变形测量装置z一般由体变管量管或液位仪及辅管经戒.其量程和准确度见本规程表3.1.10也可采用横向变形传感器3. 1.3 374 表3.1.1旁压仪虫草穗旁压器体变管应f1 量彗截面夜持经中盟主长ll!单长度总长度量程准确度量程准礁度(cm2) (mm) (mm) (mm) 外径(cm斗C%) 且在Pal(%) 4.叮200250450-980 4lO 。-6001. 5 。-

7、4.。1.5 13234. 5 直接测出径向变形。其技术条件应符合GBI15406-94标准吕.5. 1的规定。3.1.4 导管g为尼龙软管，连接旁压器中应与体变管柜通，连接上、下腔与辅管招远。3. 1. 5 成孔的钻探设备。3.2 仪器设备的检定和校准3.2.1 压力表:应按jJG5Z-87(弹簧管式一般压力表、压力真空表及真空表检定规程进行检定。3.2.2 体变管z应按JJG209-94 旁压掏钱作图比例=纵坐标以1cm代表体积变量100cm勺横坐标(压力p值以1cm代表100kPa，或被据具体情况选择比例标准。因幅尺寸要求一般为10cmX10cmo 5.0.3 从绘制的P曲线上，确定三个

8、压力特征筐，户。、扣、Pl，1 将旁压路线直线段延长与纵坐标梧交，交点为民，由V，作与户轴平行线相交于曲线的一点，其对应的压力为原位水平土压力户。值.2 取旁压幽线直线段始终点，即曲线与直线段的第2个切点所对应的压力为将塑压力pd室。3 曲线过1脑塑压力后，趋向于与纵轴平行的渐近线砖，其对应在专压力为极限压力pt值。当从户囱线上不能直接求出极限压力知值对，可用曲线外维方法至最大体积增量值只(v正十2矶，V为旁压器中直璧初始体积，V。为孔穴体积与中腔初始体积的差值)，取对应民的压力，为极限压力户10或用倒数曲线法求取。379 00 5. Q. 2 5.().4从三个压力特征值确定承载力的基本筐f

9、oo1 I恼塑压力法fo=户/户。Z 极限压力法zfo = (p, - Po)/F 式中户。原位水平主压力，泣Pa;F 安全系数。5.0.5 按式(5.0.5)计算不排水抗剪强度C.: = P，户。5.0.6 按式(5.o. 6)估算倒压力系数Ko:K = P。二一一。zi式中Y 土的容重，kN/m, 立一一旁压器中心点至地面的土校高度，m。5.0.7按式(5.在.7)计算旁压模量Em值zEm = 2(1十卢以十飞25(5.0.4-1) (5.0.4-2) (5. o. 5) (5. O. 6) (5. O. 7) 式中Em 由旁压试验确定的模量，称为旁压模量.恒的卢泊松比$4户旁压试验曲线上

10、直线变形段的压力增量，kPa; b.V 相应于b.p的体积变化增量，cm3; Vm 平均体积增量(取旁压试验曲线直线段两点闵压力所对应的体积之牵挂的一半)cmE; 旁压器中盟主初始体积，cm飞6记录，岳.0.1;z仨试验记录格式如表6.0.10 380 工程名称试验孔编号试验点编号旁压器编号孔E标离(m) 量管水面离于L口距离(m) 试验土层楼运!压力p(kPa) 压力表单压力授主值读数表6.0.1旁压试验记景囊试验者计算者按核者自鳞试验深度皿地于水位血旁压器中所受静*压力i备注|量管水位下降遣【罩计值)(cm) 校正后Omin lmin2min 3tnin 校E锺校正后黝a旁压仪校准a.1

11、目的和技准要求体积培量V (cmS) a.1.0.1 试验前应对仪器进行两项校准3弹性模包括铠装护套部约束力校准和仪器综合变形校准。a.1.0.2 新仪器首次使用，对两项校验均需进行。更新弹性膜(或护套)，需进行弹性膜约束力约校准ea. 1. 0.3 5单位膜一般进行20次试验后，需复校1次。对临塑压力Pf100 kPa土中试验时.每10次试验后，需复校1次。当气温较大变化或置放较长肘i湾后，应重新校准。a.l.0.4接长或缩短导管，更新变形传感器，需进行仪器综合变形校准。a.2 校验方式. a. 2. 1 弹性膜约束力校准381 a. 2. 1. 1 )搏旁压器竖室，使旁压器中盘空中点与量水

12、管水位齐平，让弹性疾呈自由状态。a.2.1.2 先对弹性膜加压，使体变管达到600cm (或量管相应的下降徨)时的膨胀量，再退压使其收缩，反复族缩4至5次，然后再进行校验ea.2.1.3 以加压等级为10kPa逐级加压，并按本规程4.1. 12 4. 1. 14规定的观榄树间和终止条件的要求进行。也2.1.4 对照变形传感器测定弹性膜径向变形时，应记录各级压力作用下的传感器的输出值a.2.2 仪器综合变形校推a. 2. 2. 1 将旁压器放入校验管照有机玻璃或铜管制作的专用设备内，使旁压器受到径向限制ea.2.2.2 以加压等级为100kPa逐级加压，按本规程4.1.12规定的观测时间测读量管

13、的水位下降值。一毅力E压至800kPa终止试验。a.3制图a. 3. (l. 1 对弹性Jll约束力校准s绘制压力p值和量管水位下降S40 10 z .一AUAU 32 AEZ问埋堂廿gu节事震。10 20 30 4-0 50 60 70 80 压力弹性膜约束力lp(kPa)图a.3. O. 1 弹性膜约束力校准曲线382 值或压力户和传感器输出值们的关系曲线.HP为弹性膜约束力校准曲线，主m a. 3. O. 1。8. 3. O. 2 仪器综合变形校准$绘制压力p篷和量管水位下降S值的关系曲线，如图a.3.0.2。因中直线的斜率Mj.户为仪器豹综合变形校准系数。 8 削盹P 力a。王。0 5

14、 4 0 0 3 9 0 2 0 0 3230 111 EUV问剧唱盘FM咀嚼事震一r 二/ / , 图a.3.0.2仪器综合变形绞准曲线383 旁压试验SL237-048-1999 1. 0.1 旁压仪包括预钻式和自错式两种。吕前较广泛使用的是预钻式，因此，本规程是以预钻式旁压试验为主进行编写。自钻式由于自铺系统、变形测量系统各不幸自间，试验方法编写的比较原则，在具体操作上可参照产品说碗书进行。1. O. 3 吕前国内生产的旁压仪额定压力为2.5MPa.放测试深度限于25阻，只适用于粘质士。国外引进的旁压仪额定压力可达10MPa，甚至更高，测试深度也大于50m，运用土类已扩展到砂土与碎石土、

15、残权土、软岩和风化岩。3.1.1 旁压苦苦分单盟主式和三腔式c当旁压器的有效长径比大于4以上，孔壁主体变形属于无限长重重柱扩张输对称平面应变问题。这样单腔式与三腔式所得的结果无明显差别。4. 1. 1 , 4. 1. 2 成孔质量要求。成孔质量好坏是预钻旁压试验成效的关键。根据勘察实践总结的经验，成于L质量影响旁压曲线的形态c图4.1.1中的a，C、d型曲线都是反常的旁压曲线。a线反革起钻孔直径太小或有缩孔现象，旁压器被强行压入钻孔中，试验前，孔壁已受到j挤压，故旁压出线前段消失.找不到户。(值和V，值。线的特点是在32:囱线上有一段很长的比比500筐，说明孔径太大，旁压器的膨胀量极当一部分是

16、由于弹性膜与孔壁之间间隙产生的。d线反串起成孔过程o 100 300 500 700 900 200 4剖)600 800 1000 中孔壁土体被严重扰动，当(kPa) 加压时，扰动士层被压缩，图1.1. 1 成孔质量对旁压曲线树影响696 占据较多的体变量，因而，达不到试验要求就被迫停丘试验。孔壁扰动是试验中孔壁出现压缩层(子层饼扰动带的根本原因，压绩层的存在影响了成果豹判草草和应用，尤其对旁压模量E_值影司司更大。鉴于上述情况，在规程中规定了钻孔成孔要求及成孔直径的规定。4. 1. 3 旁压试验的布点，应在了解地层剖面部基础上进行，以便能合理地在有代表性的位置上布置试验。布置对要保证旁压器

17、的量测撞在同一土层中e关于旁压试验应力的影响范围，根据实践经验.其影自范围z水平约为60cm，上、下约为40Cffi.，为避免相邻试验点的相互影响，规定试验点韵垂直距离不宜小子1m4. 1. 11 加压等级的选择和设计是个技术问题。这是因为若加压等级选择不当，不但延长了试验时间，而且在旁压曲线上不易获得户。布扣的特征点。国内几种规格旁压仪的加压方法不太统一，大体是按照仪器说明书进行韵。原则上都是按土的预估临塑压力户j值或极限压力户r值而定。如PY2-A型旁压仪说明书中统定每级压力为预佑的I拖塑压力扣的1/5.每个试验一般加10级左右，每级约加压50kPa; GA娶旁压仪的加压等级按极限压力户z

18、的1/1台考虑，每个试验加10-15级彗每级加压民-100kPa。分析研究了上述各种规定后，采用了通用的加压等级，IlP规定一毅按预估极限压力的1/8-1/12的等级加压，同时考虑到按土创性状划分等级更符合实际情况。为了易于获得户。值和户i筐，在规程中又推荐了在i隘塑压力前后不同始加压等级。4. 1. 12 加压速率或相对稳定标准是旁压试验中一个很重要的问题。不同的加压速率反挨了不同的机制。吕前国内常用的加压速率有1、3.5. 10 min囚种标准。人们将1、3min的标准称为快速法，将5、10min的标准称为馒速法飞通过对快速法和馒速法的对比试验表晓=两种不同加压速率对临塑压力和极限压力影响

19、不大。为提离试验效率，统程规定了1min和3min的快速法约稳定标准。697 4. 1. 13 旁压试验终止试验条伶为z主加压等级接近或达到极限压力。2 量测症的扩张体积格当于量测量主的固有体积，那约600cm气xH毒产PY2-A型旁压仪，因量水管的断西积为15.28cm2, 所以，规定量水管水位下得值5为40cm肘，p终止试验。法国GA型旁压仪规定，当辈革变变形(V旷3川等于大于50 cm或量水管读数大于600cm时应终止试验B4.2.2 在钻进时，把旁压器插入土中，借自重将切割器插入土中一段距离，开动液压电动机或钻机带动切lJlJ器旋转，并根据士的软硬程度施加一定的压力进行钻进。钻进速度必

20、须控制，对一般地基土，豆I以采用恒速O.25m/min。由于不同的主类，施加始压力也不阂，囚此，建议采用表4.2.2所列的速度值。表4.2.2钻进速度建议锺士类及软在流墨粘土敦堕站贯主软塑粘土!粘可理、硬塑可堪言硬理密实睡质土站土速度1. 2 2 。白O.5占O.65O. 5 I 02O.1 (m/min) I 4.2.3 根据法国道桥试验研究所的方法，建议每分钟的体应变iDVi v:!为2%;试验进行到体应变达20%25%，巧达极限压力c因此，大约需要1号13mino这种速率对粘士属不排水，对砂土属排水。S. O. 1 静水压力的计算应考虑以下两种条件，参见喜95.白.1，1 元地下水时z户

21、霄二(h，十二。7w(5. O. 1-1) 2 有地下水时:户w (h，十hw)rw(5. 0.1-2) 式中ho 量管水画离地面孔口高度，cm.; 698 z 地面至旁压器中腔(量测量主中心点的距离CID; 儿地下水位离孔泣的距离.Cffi; YE-水的容重，kN/m气5.0.2 旁压试验曲线始绘锁应有绞一的规格、标准、尺度和准确度等。图重重大小应不小子10cmX 10c阻。旁压试验的压力律要经过约束力和水头压力的校正，特别要注意地下水位记录数据。其变形要经过仪器综合变形的校正。避免用现场直接读数绘制旁压也线，如用现场直接读数绘制曲线时，所求得的特征值也要经过校正后使用。5.0.3 根据梅纳

22、尔治理论，图5.O. 1 静水压力计算示意图户。、户f值是要重变压力也线(以60s与30sJ哥哥哥内体我变化室主为该级压力下蠕变值J出的Pv明旷曲线主主专第一手E第二个拐点。但是画该曲线较麻烦。同时，由于钻孔扰动，结孔等影晚，按该法求得的户。值比实际的原位初始侧向(水平应力大，因此，在规程中推荐了简捷求知的方法。至于知值.相对应p旁压出线上直线终点cX才应的应力佳。当该点难以主观确定时，ey用蠕变曲线第二揭点对应的压力值作为prf豆关于求取p，i直.根据梅纳尔理论.户J值是当p旁压曲线通过?海塑压力后.趋于铅直，那与纵坐标平行部渐近线相对石室的压力值。相当于最大体积增量v，(=V，斗2Vo)时

23、对应的压力值。窑外求取户2值的方法较多，主E双对数法、倒数曲线法和相对体积法等。近年来，还发展了一些数解法也规程中推荐了梅纳尔的倒数曲线法。该法是把临塑压力户/以后曲线部分各点的体积v(或699 $)骂汪德j数1/11(!剖，作户1!1I关系汹线近似直线)，在直线上取1一且可对应的压力值却为极限压力户，。2，气十11，极pl!压力户与原位土鹤不排水抗剪强度C摊约关系，在假定孔穴周雷主体为理想弹塑性材料宇IJ!J, 户户c.1十inEtE式中E.一土鹤不排水变形模量，kPa; p. 土部?白松比，对饱和士为Q.5。(5.自.3) 5. (1.4 目前，湾内采用两称确定地基容许承毅力的方法，即将塑

24、压力法和极限压力法e以往格塑压力法有三种!qJ:=扣，q. = 户f户。，如=户/-Yh。在qk=户/式中，没有减去倒压力，不宣采用。白=户jYh又因其深度效应问题尚未解决，吕前只适用于浅基。因此，在想程中推荐了q.=Pr-P。这个基本公式。对于红粘土、软淤泥等，旁应试验曲线通过i拖塑压力后呈现急剧拐弯，采用级饭压力法为宜。其n算公主主过去曾用梅纳尔公k (卢，-p,) 布一-p式，即qA=q，+一予f一-e简化为qA=qO+YIF ro。该式已包含了深宽修正因素怜=1.白，qo=Yh)，与非=户广-，公式不协调。p,-p 因此，推荐qa=-72F为安全系数取23)公式。各类土的安全系数根据统

25、计列入表5.O. 4以供参考。袤5.O. 4 各类土的安全系鼓主类主圭墨数1统计数土类安全军数绞计数1高液限粘贯土气帖土2.6 黄土2.7 74 中液限粘E主主橙质粘土人2. 6 114 黄土挨骂E粘主2. 1 49 低撞限粘量主4帮质粉士J. 0 89 填土2. 5 12 校摇带3.8 15 5. (1.7 旁压试验采用快速法，稽当于不排水条件，根据弹俊理论，推导出了旁压模量Emo7白白由于影碗旁压摸量的因素较多，各类土的载荷试验变形模量L与旁压模最E们室内压缩模量E，与旁压模量Ern之间除个别地区外，吕前还建立不起来完整的相关关系8因此，在规程中没有提出相关关系式建议各地区可根据具体情况采用E，=2 (l十严吼+Vm)35公式，或建立本地区的旁压模量计算公式。对于自钻式旁压试验.仍可用煤程的公式计算旁压楼量。由于预钻式和自钻式的初始条件不同，主体被扰动的程度也不同，因此，提供旁压模量对应注明旁压仪类型。701