载荷试验主要用于研究地基土体在天然状态下的变形和强度性质，该试验是在建筑物的关键部位和土体软弱或不均匀的典型地段上、根据载荷板的形状和需要加载的荷重开挖试坑，根据拟建建筑物性质、对强度、变形的要求而在现场进行的一种大型的模拟试验。试验成果比较可靠，常作为其他类型试验对比分析的依据。该试验适用于各种土体，尤其对软土及不均一的地基土，更有实用价值。
1.试验设备和工作原理
试验设备主要由加荷与传压系统（千斤顶、传力杆等）、承压板和变形量测系统（百分表）三部分组成，如图9-8所示。
图9-8 载荷试验装置（千斤顶式）
（a）地锚横梁反力支架装置；（b）斜撑阻力板反力装置
1—承压板；2—百分表；3—千斤顶；4—传力杆；5—地锚；6—横梁；7—阻力板
加荷传压系统，目前普遍采用油压千斤顶加荷，通过锚式或斜撑式反力装置，将力传给承压板。常用百分表量测承压板的沉陷变形。
承压板用刚度较大的方形或圆形钢板。同一种土的沉陷量大小会因为承压板尺寸改变而变化，即存在承压板尺寸效应。最理想的承压板尺寸应等同基础尺寸，实际不容易达到。实践证明，一般细粒土承压板面积宜为50cm×50cm或70.7cm×70.7cm；软弱土层选用面积为100cm×100cm。承压板厚度一般为40～50mm。
该试验是通过施力装置给承压板逐级加荷，直到最后一级荷载土体破坏，测定各级荷载下沉降量随时间的变化至稳定，依据图9-9（b）的荷重压力P及相应稳定时的沉降量S，便可绘制压力—沉降量关系曲线，如图9-9（a）所示，据此，确定岩土体的有关力学参数。
图9-9 载荷试验曲线
（a）P—S曲线；（b）S—t曲线
P1、P2、…、Pr—各级荷载；Pa—临塑荷载；Pb—极限荷载；Ⅰ—压实阶段；Ⅱ—塑性变形阶段；Ⅲ—破坏阶段；a、b—拐点
试验的加荷方式和稳定（及破坏）标准是：第一级荷载（包括仪器重量）应接近试验被挖除的土体自重（沉降不计，但要定时观测沉降量）；等稳定后再加第二级荷载；第二级荷载稳定后再加第三级荷载，如此进行下去，直到土体破坏，试验便告结束。自第二级开始的各级荷载增量，宜于取预估地基承载力的1/10～1/8。每级荷载下若连续2h内每小时的沉降量小于0.1mm，认为达到稳定。当某一级荷载后出现承压板周围土体侧向挤出、沉降急剧增大或24h内沉降速率不能达到稳定标准，即认为土体已产生破坏。这时所对应的前一级荷载定为极限荷载。
2.试验成果及应用(www.xing528.com)
如图9-9（a）所示，标准的压力与沉降量关系（P—S）曲线上可以找到两个拐点a、b，此两点将曲线分为三个变形段：Ⅰ段为直线段，反映土体压实变形，该段最大荷载（Pa）称为临塑荷载；Ⅱ段为曲线段，反映土体开始塑性变形，并出现局部剪切破坏，称最大荷载（Pb）为极限荷载；Ⅲ段为曲线陡降段，此阶段沉降不能稳定，表明土体已产生破坏，所以出现连续剪切滑面。对于高压缩性土，曲线上a、b两拐点往往不甚明显，此时可通过作图法或最小二乘法找出拐点。载荷试验曲线，可作如下应用。
（1）确定地基承载力特征值fak。根据临塑荷载Pa与极限荷载Pb，常用如下方法确定承载力特征值。
1）当P—S曲线出现明显直线段时，采用Pa作为fak。
2）当P—S曲线无明显拐点时，中、高压缩性土采用沉降量S/承压板宽b＝0.02对应的荷载作为fak，低压缩性土和砂土采用S/b＝0.010～0.015对应的荷载作为fak。
3）当极限荷载能确定，且该值小于临塑荷载的1.5倍时，取极限荷载Pb值的一半作为fak。
（2）计算变形模量。根据弹性理论，设圆形板受均布荷载，中心沉降条件下，推导出下面计算式
式中 P——承压板上总荷载，kN；
S——与荷载P对应的沉降量，cm；
d——按承压板面积（F）换算的相应圆面积的直径，cm，d＝2·
；
μ——土的泊松比；
E0——变形模量，MPa。
此外，还可以根据曲线求得地基土引用压缩系数等指标。
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