1.地基变形的三个阶段
现场平板载荷试验时,地基在局部荷载作用下,从开始施加荷载并逐渐增加至地基发生破坏,地基的变形大致经过以下三个阶段,如图4-11所示。
(1)直线变形阶段(压密阶段)。当基底压力p ≤pcr(临塑压力)时,压力与变形基本成直线关系(oa 段)。在这一阶段土的变形主要是由土的压实、孔隙体积减小引起的。此时土中各点的剪应力均小于土的抗剪强度,土体处于弹性平衡状态。因此这一阶段称为压密阶段,如图4-12(a)所示。我们把土中即将出现剪切破坏(塑性变形)点时的基底压力称为临塑压力(或比例极限)。
(2)局部剪切阶段(塑性变形阶段)。当pcr<p<pu时(ab 段),地基中的变形不再
是线性变化,压力与变形之间成曲线关系。在这一阶段,随着压力的增加,地基除进一步压密外,在局部还出现了剪切破坏区(也称为塑性区),如图4-12(b)所示。
(3)失稳阶段(完全破坏阶段)。当p≥pu时(bc 段),压力稍稍增加,地基变形急
剧增大,这时塑性区扩大,形成连续的滑动面,土从荷载板下挤出,在地面隆起,这时地基已完全丧失稳定性,如图4-12(c)所示。
图4-11 荷载试验p~s 曲线
图4-12 地基塑性区发展示意图
(a)直线变形阶段;(b)局部剪切阶段;(c)地基失稳阶段
从地基变形的三个阶段,可得出作用于地基上的荷载有两个特征值。
临塑荷载:第一、二阶段的分界荷载,即地基即将产生塑性区的荷载,以pcr表示。
极限荷载:第二、三阶段的分界荷载,即地基处于完全破坏的极限状态时的荷载(即将形成连续的塑性变形区时的荷载),以pu表示。
2.平板载荷试验确定地基承载力(www.xing528.com)
平板载荷试验前,先在现场挖掘一个正方形的试验坑,其深度等于基础的埋置深度,宽度一般不小于承压板宽度或直径的3 倍,承压板的面积不应小于0.25m2,对于软土不应小于0.5m2。开挖的试验坑,应保持试验土层的天然湿度和原状结构,并在试坑坑底铺设约20mm厚的粗砂、中砂层找平。
图4-13 载荷试验装置
试验时,荷载由千斤顶经承压板传给地基,如图4-13所示,荷载分级施加,且不少于8 级,最大加荷量不少于设计要求的2倍。每级加荷后,按间隔 10min、10min、10min、15min、15min,以后每隔30min 测读一次沉降量,当在连续2h 内,每小时沉降量小于0.1mm 时,则认为已趋稳定,可加下一级荷载。如果出现下列情况之一时土体被认为已经达到破坏状态,此时即可终止加荷:
(1)荷载板周围的土有明显侧向挤出。
(2)荷载p 增加很小,但沉降量却急剧增大,荷载—沉降(p~s)曲线出现陡降段。
(3)在某一级荷载下,24h内沉降速率不能达到稳定标准。
(4)沉降量与承压板宽度或直径之比(s/b)大于或等于0.06。
当满足前三种情况之一时,其对应的前一级荷载定为极限荷载。
由试验结果可绘制p~s 关系曲线,并推断出地基的极限荷载与承载力特征值。承载力特征值按载荷试验p~s 关系曲线确定,标准应符合下列要求:
(1)当p~s 曲线上有比例界限时,取该比例界限所对应的荷载值。
(2)极限荷载小于对应比例界限的荷载值的2 倍时,取极限荷载值的一半。
(3)当不能按上述两款要求确定时,当压板面积为0.25~0.50m2,可取s/b=0.01~0.015所对应的荷载,但其值不应大于最大加载量的一半。
(4)同一土层参加统计的实验点不应少于三点,当试验实测值的极差不超过其平均值的30%时,取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak。
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