1、基本原理

静力载荷试验就是在一定面积的承压板上向地基逐级施加荷载，并观测每级荷载下地基的变形特性，从而评定地基的承载力、计算地基的变形模量并预测实体基础的沉降量。它所反映的是承压板以下1.5～2.0倍承压板直径或宽度范围内地基强度、变形的综合性状。由此可见。该种方法犹如基础的一种缩尺真型试验．是模拟建筑物基础工作条件的一种测试方法．因而利用其成果确定的地基容许承载力最可靠、最有代表性；当试验影响深度范围内土质均匀时，此法确定该深度范围内土的变形模量也比较可靠。

 2、载荷试验的装置

载荷试验的装置由加荷与传压装置、变形观测装置及承压板等部分组成图。其中承压板一般为方形或圆形板；加荷装置包括压力源、载荷台架或反力架，加荷方式可采用重物加荷和油压千斤顶反压加荷两种方式；变形观测装置有百分表、变形传感器和水准仪等。

图为几种常见的载荷试验设备。

3、基本要求

试验用的承压板，一般采用刚性的圆形板或方形扳，面积可采用0.25～0.5m²。对于软土．由于容易发生歪斜，且考虑到承压板边缘的塑性变形，宜采用较大尺寸的承压板。

加荷的方法，一般采用沉降相对稳定法。若有对比的经验，为了加快试验周期，也采用沉降非稳定法（快速法）。

各级荷载下沉降相对稳定的标准一般采用连续2h内每小时的沉降量不超过0.1mm。

试验应进行到破坏阶段。当出现下列情况之一时，即可认为地基土已达到极限状态，此时可终止试验：

（1）承压板周围的土体有明显的侧向挤出、隆起或裂纹；

（2）24h内沉降随时间近似等速或加速发展；

（3）沉降量超过承压板直径或宽度的1/12；

（4）沉降急剧增大，p-s曲线出现陡降阶段。

4、载荷试验结果的应用

载荷试验的主要成果为的沉降量-时间（s-t）曲线和荷载-时间（p-s）曲线图，可应用于以下几个方面：

（1）确定地基的承载力

根据试验得到的p-s曲线确定地基的承载力。强度控制法、相对沉降控制法或极限荷载法来确定，具体确定方法详见相关规范。

（2）确定地基土的变形模量Eo

可用下式计算地基土的变形模量Eo：

（8-1）

式中：

B——承压板直径；

p₀——比例界限荷载（亦称临塑荷载，为 曲线直线段的终点对应的荷载）；

s₀——比例界限荷载对应的沉降量；

u——土的泊松比。

（3）估算地基土的不排水抗剪强度Cu

饱和软粘性土的不排水抗剪强度Cu可以用快速法载荷试验（不排水条件）的极限压力按下式进行估算。

（8-2）

式中：

——快速荷载试验所得极限压力；

——承压板周边外的超载或土的自重应力；

N_t承压系数。

（4）估算地基土基床反力系数

根据试验的p—s曲线可按下式估算载荷试验基床反力系数：

（8-3）

式中：为曲线直线段的斜率。如关系曲线无直线段，可以取临塑荷载的一半，为相应的沉降值。

按公式（8-4）计算出基准基床反力系数：

粘性土：

（8-4a）

砂  土：

（8-4b）

式中：B——承压板的直径或宽度（m）。

再根据基准基床反力系数可确定地基土的基床反力系数：

粘性土：

（8-5a）

砂  土：

（8-5b）

式中：B_F——承压板的直径或宽度（m）。

在应用载荷试验的成果时，由于加荷后影响深度不会超过2倍承压板边长改直径，因此时对于分层土要充分估计到该影响范围的局限性。特别是当表面有一层“硬壳层”、其下为软弱土层时，软弱土层对建筑物沉降起主要作用，它却不受到承压板的影响，因此试验结果和实际情况有很大差异。所以对于地基压缩范围内土层分层时，应该用不同尺寸的承压板或进行不同深度的静力载荷试验，也可以采用其它的原位测试和室内土工试验。

1、基本原理

静力触探（CPT）是用静力将探头以一定的速率压入土中，同时用压力传感器或直接用量测仪表测试土层对探头的贯入阻力，以此来判断、分析地基土的物理力学性质。该方法的依据是探头的贯入阻力的大小与土层的性质有关，可以用一些经验关系把贯入阻力与土的物理力学性质联系起来，建立经验公式；或根据对贯入机理的认识做定性的分析，在此基础上建立半经验的公式。利用这些公式，根据测出的贯入阻力的大小，即可达到了解土层的工程性质的目的。

静力触探具有测试连续、快速，效率高，功能多，兼有勘探与测试双重作用的优点。且测试数据精度高，再现性好。但它的缺点是对碎石类土和密实砂土难以贯入，也不能直接观测土层。

静力触探试验适用于粘性上、粉土、疏松到中密的砂土；对于碎石土，杂填土和密实的砂土不适用。

2、静力触探设备

俗称静力触探仪，一般由贯入系统、量测系统和静力触探头三部分组成。

贯入系统：包括加压装置和反力装置，它的作用是将探头匀速、垂直地压入土层中；

量测系统：用来测量和记录探头所受的阻力；

静力触探头：内有阻力传感器。

根据贯入系统中加压装置的加压方式，静力触探仪可分为：电动机械式静力触探仪、液压式静力触探仪和手摇轻型链式静力触探仪。

常用的静力触探仪探头分为单桥探头、双桥探头和孔压探头，如图所示。单桥探头所测到的是包括锥尖阻力和侧壁摩阻力在内的总阻力，双桥探头可分别测出锥尖阻力和侧壁摩阻力，孔压探头在双桥探头的基础上再安装一种可测孔隙水压力的装置。

3、静力触探成果应用

根据静力触探试验的测量结果，可以得到下列成果：比贯入阻力-深度（）关系曲线、锥尖阻力-深度（）关系曲线、侧壁摩阻力-深度（）关系曲线和摩阻比-深度（）关系曲线。对于孔压探头，还可以得到孔隙水压力-深度（）关系曲线，如图所示。

静力触探主要有以下5方面的应用：

（1）划分土层：利用静力触探试验得到的各种曲线，根据相近的、来划分土层，对于孔压探头，还可以利用孔隙水压力来划分土层。

（2）估算土的物理力学性质指标：根据大量试验数据分析，可以得到粘性土的不排水抗剪强度和之间的关系、比贯入阻力与土的压缩模量和变形模量之间的关系、估算饱和粘土的固结系数、测定砂土的密实度等。国内外许多部门已提出许多实用关系式，应用时可查阅有关规范和手册。

（3）确定浅基础的承载力：根据静力触探试验的比贯入阻力，可以利用经验公式来确定浅基础的承载力。这些经验公式建立在静力触探试验结果与荷载试验求得的结果进行对比的基础上，因此只适用于特定地区和特定土性。

（4）预估单桩承载力：利用静力触探试验结果估算桩承载力在国内已有一些比较成熟的经验公式。

（5）判定饱和砂土和粉土的液化趋势：饱和砂土和粉土在地震作用下可能发生液化现象，可利用静力触探试验进行液化判断。

1、基本原理

圆锥动力触探（DPT）是利用一定的锤击动能，将一定规格的探头打入土中，根据每打入土中一定深度所需的能量来判定土的性质，并对土进行分层的一种原位测试方法。所需的能量体现了土的阻力大小，一般可以以锤击数来表示。

动力触探试验具有设备简单、操作及测试方法简便、适用性广等优点，对难以取样的砂土、粉土、碎石类土，对静力触探难以贯入的土层，动力触探是一种非常有效的勘探测试手段。它的缺点是不能对土进行直接鉴别描述，试验误差较大。

动力触探适用于强化风、全风化的硬质岩石，各种软质岩石和各类土。

2、动力触探的试验设备和类型

动力触探试验设备主要由导向杆、穿心锤、锤座、触探杆以及尖锥头（探头）等五部分组成，见图。

我国根据锤击能量把圆锥动力触探划分为轻型、中型、重型和超重型四类，详见表。

3、动力触探成果的应用

动力触探的成果主要是锤击数和锤击数随深度的变化曲线，它可在以下几方面得到应用：

（1）划分土层；

（2）确定砂土和碎石土的相对密实度；

（3）确定土的变形模量；

（4）确定地基承载力；

（5）确定单桩承载力。

标准贯入试验（SPT）是利用一定的锤击动能，将一定规格的贯入器打入钻孔孔底的土层中，根据打入土层中所需的能量来评价土层和土的物理力学性质。标准贯入试验中所需的能量用贯入器贯入土层中30cm的锤击数N63.5来表示，一般写作N，称为标贯击数。

标准贯入试验实质上是动力触探试验的一种。它和圆锥动力触探的区别主要是它的触探头不是圆锥形，而是标准规格的圆筒形探头，由两个半圆管合成，形状和尺寸见图。且其测试方式有所不同，采用间歇贯入方法。

标准贯入实验的优点是设备简单，操作方便，土层的适应性广，且贯入器能取出扰动土样，从而可以直接对土进行签别。

标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土。它的适用目的有评价砂土的密实度和粉土、粘性土的状态，评价土的强度参数、变形参数、地基承载力、单桩极限承载力、沉桩可能性以及砂土和粉土的液化势。

十字板剪切试验（VST）是用插入软粘上中的十字板头，以—定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，然后换算成土的抗剪强度的一种原位测试方法图，它包括钻孔十字板剪切试验和贯入电测十字板剪切试验。它是一种快速测定饱和软粘土层快剪强度的一种简单而可靠的原位测试方法，这种方法测得的抗剪强度值相当于试验深度处天然土层的不排水抗剪强度，在理论上它相当于三轴不排水剪的粘聚力值或无侧限抗压强度的一半。

十字板剪切试验具有对土扰动小、设备轻便、测试速度快、效率高等优点，因此在我国沿海软土地区被广泛使用。

十字板剪切试验的原理是：对压入粘土中的十字板头施加扭矩，使十字板头在土层中形成圆柱形的破坏面，测定剪切破坏时对抵抗扭剪的最大力矩，通过计算可得到土体的抗剪强度。

十字板剪切试验适用于饱和软粘土。可应用于计算地基承载力，确定桩的极限端承力和摩擦力，确定软土地区路基、海堤、码头、土坝的临界高度，判定软土的固结历史。

旁压试验（PMT）是将圆拄形旁压器竖直地放入士中，通过旁压器在竖直的7L内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压膜（或护套）将压力传给周围土体（或岩层），使士体或岩层产生变形直至破坏，通过量测施加的压力和土体变形之间的关系，即可得到地基土在水平方向上的应力应变关系。图为旁压测试示意图。

根据将旁压器设置于土中的方法，可以将旁压仪分为预钻式旁压仪、自钻式旁压仪和压入式旁压仪。预钻式旁压仪一般需有竖向钻孔，自钻式旁压仪利用自转的方式钻到预定试验位置后进行试验，压入式旁压仪以静压方式压到预定试验位置后进行旁压试验。

和静载荷试验相对比，旁压试验有精度高、设备轻便、测试时间短等特点，但其精度受到成孔质量的影响较大。

旁压试验适用于测定粘性土、粉土、砂土、碎石土、软质岩石和风化岩的承载力、旁压模量和应力应变关系等。

旁压试验的成果主要是压力和扩张体积（）曲线、压力和半径增量（）曲线。典型的 曲线图它可分为三段：I段——初步阶段；II段——似弹性阶段（压力与体积变化大致成线性关系）；III段——塑性阶段。

现场剪切试验包括现场直剪试验和现场三轴试验。其中现场直剪试验又可分为土体现场直剪试验和岩体现场直剪试验。

1、现场直剪试验

现场直剪仪由加荷、传力和量测等三个系统组成图。现场直剪试验的原理和室内直剪试验基本相同，但由于该法的试验岩土体远比室内试验大（又称为大剪试验），能包括宏观结构的变化，且试验条件接近原位条件，因此结果更接近实际工程情况。

现场直剪试验可分为岩土体本身、岩土体沿软弱结构面和岩体与混凝土接触面的剪切试验三种，进一步可以分成岩土体试样在法向应力作用下沿剪切面破坏的抗剪试验、岩土体剪断后沿剪切面继续剪切的抗剪试验（摩擦试验）和法向应力为零时岩体剪切的抗切试验。

在进行现场直剪试验时，应根据现场工程地质条件、工程荷载特点、可能发生的剪切破坏模式、剪切面的位置及方向、剪切面的应力等条件，确定试验对象及相应的试验方法。

现场直剪试验的成果主要是根据剪应力与剪切位移曲线、剪应力与垂直位移曲线等，从而确定岩土体的抗剪强度。

2、现场三轴试验

现场三轴试验可综合研究岩土体的力学性质，能测定模量、泊松比及强度值，适用于岩体、碎石土等。现场三轴试验分为等侧（）三轴试验和真三轴（）试验，应根据岩体围压的实际情况选用。

试验前应了解岩土体的应力状态及工程荷载条件，以便确定围压和轴向压力的大小和加荷方式。

试验应布置在有代表性的地段或工程稳定性的关键部位。一般在试洞内进行。图为试验的布置方案。

试验成果的分析方法基本和室内三轴试验相同，即：

（1）绘制莫尔圆，求出岩体的抗剪强度；

（2）绘制应力-应变曲线，求出岩体的弹性模和泊松比。