在建筑工地现场，选择具有代表性的部位进行载荷试验，是工程地质勘察工作中一项基本的地基土原位测试。载荷试验一般包括平板载荷试验和螺旋板载荷试验。浅层平板载荷试验适用于浅层地基土；深层平板载荷试验适用于深层地基土和大直径桩的桩端土；螺旋板载荷试验适用于深层地基土或地下水位以下的地基土。本书主要介绍浅层平板载荷试验。
试验前在现场试坑中竖立荷载架，使施加的荷载通过承压板传递到地层中，以便测试浅部地基附加应力影响范围内土的力学性质，包括土的变形模量、地基的承载力、土体的变形特性等。
开挖试坑的边长不应小于承压板边长或直径的3倍，开挖至检测深度（一般是设计基底标高）。为了保持被检测的地基土的天然湿度与原状结构，应注意做到检测之前在坑底预留20～30 cm厚的原土层，待设备安装时挖去找平，在试坑中心根据承压板大小铺设不超过20 mm厚度的密实中粗砂垫层，砂垫层尺寸应比承压板每边大出约50 mm，然后小心平放承压板，防止斜角着地。承压板要有足够的刚度，面积不应小于0.25 m2，对于软土不应小于0.5 m2。
平板载荷试验装置构造一般由加荷稳压装置、反力装置及观测装置三部分组成。加荷稳压装置包括承压板、立柱、加荷千斤顶及稳压器；反力装置包括地锚系统或堆重系统等；观测装置包括百分表及固定支架等。
加载方式可直接在荷载平台上加铸铁块或沙袋等重物，如图4-11（a）所示；也可用油压千斤顶加荷，反力由基槽承担，这种方式适用于基础埋深较大的情况。如基础埋深较浅，千斤顶的反力可由锚桩反力提供，如图4-11（b）所示。
图4-11 浅层平板载荷试验载荷架示例
加荷应分级进行，施加的总荷载一般要达到或超过地基土的极限荷载。第一级荷载（包括设备自重）宜接近开挖浅坑所卸除的土重，与其相应的承压板沉降量不计；其后每级荷载增量，视土质而定，按《城市轨道交通岩土工程勘察规范》（GB 50307—2012）中的规定进行取值，如表4-3所示。加荷分级不应少于8级。试验地基土是否满足设计要求时，可加荷至地基土设计承载力特征值的2倍；最后一级荷载是判定承载力的关键，应细分二级加荷，以提高成果的精确度。
表4-3 荷载增量取值
荷载试验的观测标准：
（1）每级加载后，按间隔10、10、10、15、15 min，以后为每隔0.5 h读一次沉降量。当连续2 h内，每小时的沉降量小于0.1 mm时，则认为已趋稳定，可加载下一级荷载；
（2）当出现下列情况之一时，即可终止加载：① 承压板周围的土有明显的侧向挤出（砂土）或发生裂纹（黏性土和料土）；② 沉降量s急剧增大，荷载-沉降（p-s）曲线出现陡降段；③ 在某一级荷载下，24 h内沉降速率不能达到稳定标准；④ 总沉降量与承压板宽度或直径之比大于等于0.06。
满足终止加载的前三种情况之一时，其对应的前一级荷载定为极限荷载。(www.xing528.com)
根据各级荷载及其相应的相对稳定沉降的观测数值，即可采用适当的比例尺绘制荷载p和稳定沉降s的关系曲线，称为p-s曲线；还可绘制各级荷载下的沉降与时间的关系曲线，称为s-t曲线，如图4-12所示。
图4-12 载荷试验曲线
载荷试验得到的p-s曲线有很多种，典型的p-s曲线通常可分为三个变形阶段：
（1）直线变形阶段（压密阶段）：当荷载较小时，p-s基本上呈直线关系，这时的变形主要是由于土的压密所造成的，对应p-s曲线上的oa部分。在这一阶段，地基内各点的剪应力都小于土体的抗剪强度，处于稳定状态。
（2）局部剪切阶段：荷载超过比例界限后，地基土中的荷载与沉降之间不再保持直线关系，对应p-s曲线上的ab部分，曲线上的斜率逐渐增大，曲线向下弯曲，表明荷载增量相同的情况下沉降增量越来越大。地基的变形由两部分组成，一部分仍是由于土的压密所产生的变形，但其所占比例随荷载增加而急剧减小，另一部分是由于地基土在荷载板边缘下局部范围内剪应力达到土体的极限抗剪强度后，引起土粒间相互错动的剪切位移，使荷载板下的土体出现塑性变形区。随着荷载的增加，塑性变形逐步向地基的纵深处发展，但尚未连成一片，荷载板沉降量显著增大，这个阶段也被称作塑性变形阶段。
（3）完全破坏阶段：当荷载继续增大，压板连续急剧下沉，对应p-s曲线上的b点以后的部分。地基土的变形主要是由塑性变形的滑动产生的。塑性变形区已连成一片，形成一连续滑动面，地基土从荷载板下向侧面挤出，在试坑底部形成隆起的土堆。荷载板持续下沉，地基已完全破坏，丧失稳定。
浅层平板载荷试验的优点是压力的影响深度可达1.5b～2b（b为压板边长），试验结果能反映较大一部分土体的压缩性，比钻孔取样在室内做压缩试验受到的扰动小得多，土中应力状态在承压板较大时与实际基础情况比较接近。其缺点是试验工作量大、费时久，所规定的沉降稳定标准也带有较大的近似性，对影响深度以下的土层变形特性不能反映出来。据有些地区的经验，它所反映的土的固结程度仅相当于实际建筑施工完毕时的早期沉降量。
对于埋深不小于3 m的地基土层及大直径桩桩端土层，应考虑深层平板载荷试验。承压板的面积宜选用0.5 m2，岩石载荷试验承压板的面积不宜小于0.07 m2。深层平板载荷试验的试井直径应等于承压板直径，试坑或试井底的岩土应避免扰动，保持其原状结构和天然湿度。每级加荷测度时间间隔及稳定标准与浅层平板载荷试验一样，但是终止加载标准不一样：① 沉降s急剧增大，荷载-沉降（p-s）曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过0.04d（d为承压板直径）；② 在某级荷载下，24 h内沉降速率不能达到稳定标准；③ 本级沉降量大于前一级沉降量的5倍；④ 当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不小于设计荷载的2倍。
上述载荷试验中，如基础埋深很大，则试坑开挖很深，工程量太大，不适用。若地下水较浅，基础埋深在地下水位以下，则载荷试验无法使用。在这类情况下，可采用旁压试验。
在建筑场地试验地点钻孔，将旁压器放入钻孔中至测试高程。用水加压力，使充满水的旁压器圆筒形橡胶膜膨胀，压向四周钻孔孔壁的土体，如图4-13所示。分级加压，并测记施加的压力与四周孔壁土体变形值。旁压试验可以计算出地基土的变形模量、压缩模量和地基承载力。
图4-13 旁压仪示意图
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