SL 237-049-1999 土工试验规程-载荷试验.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载荷试验SL237-049-1999 1 目的和适用范匡1. 0.1 载荷试验项目包括平板载荷试验和螺旋板载荷试验，它是在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载，m测地基土的承受压力和变形的原位试验。其成果一舷用于评价地基土的承载力，也可用于计算地基土的变形模量s现场测定湿陷性黄土地基的湿陷起始压力。1. O. 2 平板载荷试验运用于各类地基土。它所反缺剖稳当于承压板下1.52. 0倍承压板直径(或宽度的深度范围内

4、地基士的强度、变形的综合性状a1. O. 3 螺旋板载荷试验适用于粘土和砂土地基，用于深层或地下水位以下的土层。Z引用标准GBI1540694 士体磁坏。5.3.6 土体破坏后，卸除2日载和位移.x!ll草草装置，再将螺旋承压板旋钻至下一个预定始试验深度，按本规程5.3.3至5.3.5的规定进行试验。5.4计算和截留5.4.1 按本规程3.4.1和3.4.2的规定.送行计算并绘制p-sillJ线，主口理5.4. 1。P, m s. 4. pS重曲线392 5.4.2 根据各级荷载下民沉鸟F海S与时间z的数据绘和s ./t囱线，如因5.4.2。5.4.3 挎征信必确定e1 原位有效自重压力户。t

5、取户-5囱线始直线段与户轴始交点作为h值。2 I拖塑压力Pn招应于p-s重曲线的直线段终点的压力。3极限压力p相应于卢S跑线未尾室线段起点的压力，4 囡结度达90%所需时间沉降坐标纵坐标)约交点作为理论零点，其延长段交于沉降稳定值的渐近线(横坐标)上，如图5.4.2的z段，再作与初始直线斜率1.13 倍的直线，该直线与s/T曲线均交点所对应的时!因为阳。5.4.4按式(5.4.4-1)计算变形模量z1 1.13X ! L一一J一一一-iI 尸.Jt m 5.4, 2 S r，曲线j户i1aEu -m九!t户/ (5.4.4-1) 根据户s草草线可以求得变形模量系数ln:m A(户-p,) A

6、p. D 一一一一一5户GSJBo式中E，-螺旋板试验士的变形模量，kPa; (5.4.4-2) 户施加的压力值，取直线段内任一压力值，kPa; 户G一一原位有效自重压力，kPa; p. 标准压力，= 100kPa; 5 对应户的沉降量，cm; D 螺旋承压板直径，CID; A一一元量纲沉降系数，与p，、户拥有关，查图5.4. 4; 应力指数，超密结饱和土取U砂与粉士取1/2;正常困结饱和粘土、取a=O;m 变形模量系数，对正常饱和粘土一般为5500 5.4.5按式(5.4.5)估算径向团结系数:02 V2 C=T问子=0.335 :- (5 , 4.5) ;是10-,:J 393 式中Ch

7、国结系数，cm2/s; R 螺旋承压扳半径Cffi; Z阳一一回结度达90%的所需时间，s罗T 相应于90%团结度的时间因数，T90=O.3350 5. 1 记录5.5. 1 本试验记录格式直到本规程表3.5. 1。394 号:据晤主1.0 摇晤0.5 。1.5 盖在1.。主主0.5 。饱和酷J贾土，精土E，=恤JP;王P, =50kPa 100 200 300 400 者敢自重压力PQ(kPa)(a) 正常健租粘土，榜质结土 , =50kPa P.=100kPa P, =200kPa E.=mp 100 200 300 400 有效自重压力Po(kPa)(b) 图5.4.4沉降系数A值载荷试

8、验SL237 -049-1999 1. ij. 2 平板荷载试验由于它只反陕承压板以于大约L52. 0倍承压板重径或宽度的深度内土层约应力、应变和时间之间的综合性状，因而只屑于浅层地基和地下水位以上的地层。同对，承压板影响范围内前土层应均)。1.咽.3对于深层载荷试验，以往曾采用在钻孔底部透行。在于孔底土体的扰动，板与土体之间的接触难于控制，间传应力复杂难于分析、限制了试验成果必应用，该方法早已不用3因此，螺旋板载荷试验代替深层平板载荷试验。3.1.1 承压板面积的选择。载荷试验所得的荷载与沉降路线的形状滚决于承压扳始大小、土层的组成以及恕我的特性、速率军智频率等。承压板的尺寸效应，包括形状和

9、大小是主要影购理素之。在试验土层和加载条件一定峙，承压板的大小，影响地基土体的破坏形式。在以往许多对不同面积的承压板荷载试验的成果中，得出当承压毅商积在定范围内，沉降量5随承压板直径D(或宽度B)灼增大而增大a当承压板西积大3llJ一定尺寸后，沉降量不隧承压板直径的增大而增大。当面军R太小时，沉降量盖章承压板直径的减小反而增大g上述两个转折点济对应的承压板宣径值分别为30血和500cm。湾外采用的标准承压板室径为0.305m (l英尺。国内采用的承压板重重积为O.250. 50 m。从生产实践出发，将Q.lm作为承压板面积的下限是合理的。在大多数情况T，扇窗积O.l O.25m豹承压板进行试验

10、所获得自告成果是可靠的。关于承压扳始形状，从浅基承载力9号理论计算来说，对其极限承载力是有影婉的。但方彩和图形的影到自承载力部形状系数是相同剖，因而，承压额的形状可以采用相同面积的方形或圆形。702 3. 1.2 关于加载准确度的河题。罪草原苏联标准rocn2374-77规定相对误差不大于四%以外，其他居家没有碗碗规定。在国内GB7-89 建筑地基基础设计规范有关载荷试验的条款中.也没有荷载准确度剖规定。原SD128-026-86土工试验规程去第三分量击中载荷试验中规定=出力相对误差不大于5%。考虑到GB50021-9H岩土工程勘察规范约荷载试验条款中，规定加夜的测量精度应达最大荷载的1%95

11、同时，在计算格对误差E苦，由于被测量值的不同，稳对误差值也不同，这对选择仪表的准确度等级不便。因此，以引用误差表述。本规程修改为出力误差不得大于全量程的1%。这种规定要求液压荷载源所用的压力表应采用1.0级的，或采用相应准确度负荷传感器和测力计比，这比原规程(SD128-86)规定必等级要高些。对液压荷载源来说，要求具有良好约稳压效果。因此，压力稳定性必须考虑液压系统的密封俭，液压脉动及迟滞爬行等因素的影响组3.3. 1 试坑底面宽度。我国多数标准规定试坑底西宽度不小子承压板宽吉3倍e在影响范围的试验土层，应属于同一土层，即从工程地震观点出发，土层的地E童年代、成因类型、地基士类别、主要物理力

12、学性质方面属于同一层次。对于非均匀土层，例如，在冲积相的多层地层或人工改良的复合地基上进行载荷试验，在分析和应用试验成果对，需借助于理论知识和实践经验镇重对待。3.3.4, 3.3.5 关于加载方式和等级。载菊试验的加载方式有等级烟荷相对稳定法.沉降非稳定法快速法和等沉降速率法。加载方式取决于载荷试验的目的。若仅确定地基承载力，可以采用沉降才在稳定法快速法或等沉降速率法。它所反缺的是不排水或不完全排水条件始变形特性。但必须有比对的资料。在这次规程修改对，只列了沉降招对稳定法，IlP一般所谓的慢速法e加载等级从整理分析pS跑线的需要来看，一般情况下，一个试验有8刊级，便能较好地反映户S辛苦征，同

13、时，也巧有45点在似弹性变形段内。因此，本主革程建议按预估极限荷载的1/81/10作703 为荷载增量的原则是合适的。关于第一级荷载量，本主里程不考虑挖除试坑土约自重压力，其理由民室内压缩试验的荷载不考虑土岳重压力一样。主自重的影响会反映在户5曲线上。但设备的重量应汁入荷载中。3.3.6 沉降观测2定时进行沉降观测的目的在于获得沉降随时间发展过程，以便确定加荷时间。3.3.7 破坏标准=浅层平板载荷试验是在模拟浅基的荷载作用下进行拙。实践和研究表明=土的性状、荷载特性、基础宽度和理深等f1;j素对地基部破坏形态有影响。不同的土类，具有不同的剪切破坏特征。虽然可以将地基的破坏类型归纳为整体剪切破

14、坏、卖人剪切破坏、局部剪切破坏三种，但在试验中准确判断，有对比较困难。本规程所列终止试验的四种情况，只能认为适用于一般情况。对于特殊士层，应根据经验分析判断e3.4.2 户5也线的校正问题。在载荷试验中，由于各种因素的影响，使户5也线偏离坐标原点。我因各系统有的娩程，以及原苏联79年的标准提出，不论户5曲线的形态如何，一律按p-5曲线前段呈线性关系用平均主线法进行校正。欧、美各国的标准并没有明确规定要进行校正g户-5囱线是否校正，主要看是否对变形模量、f海塑压力积极限压力影魄的程度s从1悔塑压力和极限压力来看，校正与否影响不大s对于变形模量，主盟程所列的公式中.p值规定的比较灵活，到按实际所需

15、的压力取值，而S则为所需压力户相对应的沉降量，同时零点的校正实质上应该是对第一级荷载下车E应的沉降量校正问题。鉴于上述理由，校正与否对变形模量的计算影响也是不大的。困此，规程中没有明确规定对户-5囱线必须进行校正。如果户5囱线用于进行其他分析研究，需对其进行校正肘，可以参考有关文献所建议的方法，如平均直线法引三点法以及高次多项式拟合法等进行校正。3.4.3 磷定格塑压力及极限压力的方法。在本规程中，除对曲线704 具有明显直线段及转折点的户-5曲线，规定可直接周转折点确定将塑压力外，对其他形状的路线禾作规定e为了便于确定转折.5 点，可绘带19户lgS，JP-L等其他辅助曲线。A户对于极限压力

16、确定方法z1 当沉降急、回j增加，承压板渴望出现裂缝和隆起，说明受荷地基发生整体剪切破坏，这属于强度破坏的极限状态e2 沉降速率加速或等速沉降，表明地基土产生塑限破坏或来I人剪切破坏，这是变形破坏极限状态。3 关于极限沉降标准.GB7-89 建筑地基基础设计规范规定s如承B板面积为0.25-0.50m，对低压缩性土和砂土，可取沉降量对承压板尺寸之比(5/b)等于0.01-0.015所对应的荷载值3对高压缩性土可取5!b等于0.02所对应的荷载值。该值为承载力基本值的确定方法。而极限沉降标准吕前有取5等于Q.1 b 和S等于Q.白6b两个标准。3.4.4 变形模量的计算方法。变形模量的计算是在地

17、基土可侧向变形条件下，由弹性理论求得，仅适用于试验土层属于同一层次的均匀地墓。实际上土体的应力应变关系是非线性的.主此，不少研究者探索用部线模量、弦线(或切线)摸重用于计算地基变形。4.3.1-4.3.3 本规程列入了三章中浸水试验方法，即单线法、双线法、饱水单线法。对测定湿陷起始压力，三种方法均可，但饱水单线法只需作一点，不受土层均匀程度差别的影响g单线法可在某一预定荷载时浸水，对测定某级荷载浸水湿陷量比较明确:双线法在理论上可以测定最大荷载以内任一荷载的湿焰量，对全面观察土层在不同压力下的湿路往是较经济的方法。由于双线法和多点单线法要进行平行试验，受土层的不均匀的影响较大。关于浸水饱和程度

18、的鉴定。本规程以饱和含水率为标准，1!Il试验土层在浸水前后取原状土祥测定密度等指标，推算饱和含水，率。浸水后含水率达饱和含水率的85%90，即认为饱和。705 对于单线法，困为先加荷后浸水，般只m湿路速率控制。当湿陷速率达到招对稳定标准，那认为饱和程度也达到了要求。4.4.2稳定湿焰起始压力的九十P.方法。1 在pS，l!线上有转折点时，在囱线上千字J，S切线，其交点对应的压力即为湿陷起始压力。若曲线上出现两个转折S.点，如图4.4. 2所示，则在A、B两点之间滚值.Z 当曲线上x明显转折点时，可根据曲线的形态取5PA 2 B P B 00 4.4.2 确定起始湿陷压力示意图小于、等于自.0

19、2b所对应的压力作湿陷起始压力。M湿略性小的土，取值大些g对湿陷性较大的主，取信小些。5. . 1 螺旋毅的尺寸系列比较多，本规程建议采用GBjT154凶-94第二篇7.6中所列尺寸。也巧根据不同土层及现有仪器的尺寸规格选用e为了消除压杆与土的摩擦力对成果剖影响，在紧接螺旋板上端与压杆之间连接一测力传感器直接测量施加于螺旋板上的荷载。5.3.2 螺旋板载荷试验的可靠性，主要取决于螺旋板旋钻时对土体的拨动，为尽量保证土体弱原有状态，应控雷号螺旋板每旋转一周钻进一个螺距。5.3.6试验点沿深度的问距一般为1阻，对均匀土层也可以2:1m!司距一个试验点。根据已有鸡试验，最大试验深度达到m，5.4.3

20、 从理论上讲哩在原位有效自重压力知之前，螺旋板没有或只有很小的沉降.但实际上往往有少量沉降产生，这可能与土体部扰草草有关。因此，取pS掏线的室线段与p铀的交点作为户。值。5二4.4在地层内部用螺旋板载荷试验的结果计算变形模量的理706 户籍P, P 5 图5.4.4-1地层内蜀盘沉降计算模式论模式如图5.4.4-L该rn表示z在螺旋板处于某一深度，该处的主覆有效自重压力为户。，作用在螺旋板上的附加压力户在该种应力条件下，螺旋板下一直径为D、厚度为dz土体的变形量(黯螺旋板的沉降量)5应是有效上覆力户。、附加压力户(户一户J、螺旋板直径D和士的模量E刻画数。p , D 弘一丸A-m 一D =L

21、P一A-m -5 或(5.4.4-1) m;户户名DA jbn -一s p , 5户a式中灼m为无因次的模量系数事A为无因次的沉降系数，与PO，P 有关，可查就程图5.4. 4。在于士的变形摸量与土的类男IJ、应力状态和应力水平有关，因而用一系数A来统一沉降表达式;同时，用理想化的应力条件来定义模量而用无黯次的模量系数m来表示。这样，变形模量的普遍表达式即为2(5.4.4-2) ( P I E. mP_1 执1Pa 1 (5.4.4-3) 707 一定的应力指数对应于一定的主类和土的状态。若将应力指数取值为1，1/2，。三值，则相应的土类如士的状态为z1 等于1，冽EK等于mP。这意味着沉降系

22、数A近似常数，约等于0.720常模量的概念显示士体具有弹性性质。这类土包括岩石、硬冰溃土、超题结士以及饱和粘住士的初始不排水条件。2 a等于1/2，相应于模L1it Eu于mJP豆。从规程图5.4.4句中可看出z沉降系数A随着户忽和户J的增加而减小，这种模量很大程度上相应于砂质土和粉质士e模量系数m从较小的数50开始达到几百。3等于0，gm Kc等于mpo从规程图5.4.4(b)中看/ S飞回5.4.4-2典型土类状态与模量关系p 出2沉降系数A涎着户。的增加而急速减小。该种线性模量相应于正常国主言的饱和粘士和很细的粉质土c模量系数m可从5变化31IJ50 。上述三种典型土类的摸量与应力状态的

23、关系主口图5.4.4-20根据地层内螺旋板载荷试验，测得载荷户与螺旋板的沉降值S，再依据土类从规程图5.4.4查得沉降系数A，即可求得地层的变形模量系数mo最后利用m求得变形模量Eo5.4.5 关于团结系数的计算。利用螺旋板载荷试验所观泌的沉降隧时间变化的囱线计算固结系数，是根据径i萄园结理论中所定义的时间数乞，即zTy=主z或C，二千R(5.岳.5-1)式中T 径向排水时间困数，元因次数;c一一水平向留结系数.cmz/s;. 708 R螺旋承压板半径，.cm; r一街载增加后的历时.s。径向国结微分方程式zi iJ豆1du, E7=CAl括十-;:-; J (5.4.5-2) 假定承压板下土

24、层的边界条件如图5.4.5所示噜则对团结微分方程进行求解得到j医结度U，与T，的关系，因T，与Ur诸参数董事是无君主次的，主司将己与T，的理论关系曲线同试验所得的沉降与时间曲线板比较，就可以得出T，与t的相应值，从而求得CoU，与T，的理论关系，在面结度达60%之前近似于抛物线，其表达式为zuf=口r或Ur=cd; (5.4.5-3) !l: 西结度大于60 J时间因数T，与团结度E人的关系为zp 不j降水itjJ 平排水ur=10.692exp1ST) (5.4.5-4) 当图结度U.90%时T.二O.335 , 所以z00 5. 4. 5 试验土N!.02: D2 Cf=T四二二-二三O.335 :二坷。回边界条件(5.4.5-5) 709