旁压试验,旁压测试成果的应用

旁压测试在实质上是一种横向载荷试验。旁压测试与载荷变形观测、成果整理及曲线形状等方面，都有类似之处，甚至有相同之处。但旁压测试的设备重量轻，测试时间短，并可在地基土的不同深度上(尤其是适用于地下水位以下的土层)进行测试，因而其应用比载荷测试更广泛。目前国内外旁压试验成果的应用主要有以下几个方面： 一、确定地基承载力 我国目前基本上采用临塑荷载和极限荷载两种方法，来确定地基土体的容许承载力。 水利部行业标准《土工试验规程》(SL237-1999)规定的方法如下： 1.临塑压力法 大量的测试资料表明，对于土质均匀或各向同性的土体，用旁压测试的临塑压力Pf减去土层的静止侧压力P0所确定的承载力，与载荷测试得到的承载力基本一致。在国内在应用旁压测试确定地基承载力f0时，一般采用下式： f0=Pf-P0(6-19) 式中：f0为地基承载力(kPa)。 2.极限压力法 对于红粘土、淤泥等，其旁压曲线经过临塑压力后，急剧拐弯；破坏时的极限压力与临塑压力之比值(PL/Pf)小于1.7。为安全起见，采用极限压力法为宜： 土体原位测试与工程勘察 式中：F为安全系数，一般取2～3。 对于一般土体，宜采用临塑荷载法，对旁压曲线过临塑压力后急剧变陡的土，宜采用极限荷载法来确定地基土承载力。 建设部行业标准《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ-72-2004)规定，推荐地基承载力特征值fak，按下式计算： fak=λ1(Pf-P0) fak=λ2(PL-P0) (6-21) 式中：λ1、λ2为修正系数。 λ1对于一般粘性土，可结合各地区工程经验取值；具体取值可参照建设部行业标准《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ-72-2004)：λ2对于粘性土取0.42～0.50；粉土取0.30～0.43；砂土取0.25～0.37。也可根据经验取值，但λ1不应大于1.0；λ2不应大于0.5。 二、确定单桩竖向容许承载力 桩基础是最常用的深基础，其承载力由桩周侧面的摩阻力和桩端承载力两部分提供。考虑到旁压孔周围土体受到的作用是以剪切为主，与桩的作用机理比较相近，因此，分析和建立桩的承载力和旁压试验结果之间的相关关系是可能的。于1978年，Baguelin提出了估算单桩的容许承载力的计算式： 土体原位测试与工程勘察 式中：[qd]为桩端容许承载力(kPa)；[qf]为桩侧容许摩阻力(kPa)。 建设部行业标准《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ-72-2004)建议：打入式预制桩的桩周土极限侧阻力qsis，可根据旁压试验极限压力查表(表6-3)确定。而桩端土的极限端阻力的值qps可按下式计算： 粘性土：qps=2PL 粉土：qps=2.5PL 砂土：qps=3PL 表6-3 打入式预制桩的桩周土极限侧阻力qsis(kPa) 对于钻孔灌注桩的桩周土极限侧阻力qsis为打入式预制桩的0.7～0.8倍；桩的极限端阻力qps为打入式预制桩的0.3～0.4倍。 三、确定地基土层旁压模量 地基土层旁压模量是反映土层中应力和体积变形(可表达为应变的形式)之间关系的一个重要指标，它代表了地基土水平方向的变形性质。 由于加荷方式采用快速法，相当于不排水条件，依据弹性理论，对于预钻式旁压仪，根据梅纳德(Menard)理论，在P-V曲线上的近似直线段，土体基本上可视为线弹性介质，根据无限介质中圆柱形状孔穴的径向膨胀理论，孔壁受力ΔP作用后径向位移Δr和压力ΔP的关系为： 土体原位测试与工程勘察 式中：G为剪切模量。 旁压试验实测孔穴体积的变化所引起的径向位移变化Δr为： Δr=ΔV /2πrL (6-24) 式中：L为旁压器测试腔长度(图6-12)。 图6-12 求旁压模量原理图 将式(6-24)代入式(6-23)可得： 土体原位测试与工程勘察 在式(6-25)中，可取r为P-V曲线上近似直线段中点所对应的旁压孔穴半径rm。这时，相应的孔穴体积为V，则： V=Vc+Vm (6-@26) 式中：Vm为近似直线段中点对应的体积增量(cm3)；其他符号意义同前。 弹性理论中剪切模量G与弹性模量E之间的关系式为： 土体原位测试与工程勘察 若将旁压测试中的E用Em来表示，将式(6-25)和式(6-26)代入式(6-27)，则可得到： 土体原位测试与工程勘察 式中：Em为旁压模量(kPa)；μ为土的泊松比； 为P-r曲线上直线段的斜率(kPa/cm3)；其余符号意义同前。 由上式可知，计算旁压模量通常用下式表示： 土体原位测试与工程勘察 式中：Em为旁压模量(kPa)；μ为泊松比；Vf为与临塑压力Pf所对应的体积(cm3)；Vc为旁压器量测腔初始固有体积(cm3)；V0为与初始压力P0对应的体积增量(cm3)；ΔP/ΔV为旁压曲线直线段的斜率(kPa/cm3)。 国内也有采用测管水位下降值，即将体积值除以测管截面积，则式(6-29)可改为： 土体原位测试与工程勘察 式中：Sc为与测试腔原始体积相当的测管水位下降值(cm)；S0，Sf为P-S 曲线上直线段所对应的测管水位下降值(cm)；ΔP/ΔS为旁压曲线直线段的斜率(kPa/cm)。其余符号意义同前。 通常旁压模量 Em和变形模量 E0的关系，梅纳德(Menard)建议用下式来表示： Em=α·E0(6-31) 表6-4 土的结构系数α常见值 式中：α为土的结构系数，其取值在0.25～1.0之间，具体见表6-4所列。 对于自钻式旁压试验，仍可采用上两式来计算旁压模量。由于自钻式旁压试验的初始条件与预钻式旁压试验长期保持不同，预钻式旁压试验的原位侧向应力经钻孔后已释放。两种试验对土的扰动也不相同，故两者的旁压模量并不相同。因此，在工程中应说明试验所用的旁压仪器类型。 四、确定土的变形模量 变形模量是计算地基变形的重要参数，它是表示土体在无侧限条件下受压时，土体所受的压应力与相应压应变之比。变形模量与室内试验求得的压缩模量之间的关系，如下式所示： 土体原位测试与工程勘察 式中：E0为土的变形模量(kPa)；ES为土的压缩模量(kPa)；μ为泊松比。 用旁压测试曲线直线段计算的变形模量公式，由于是采用的加载比较慢，实际上考虑了排水固结的变形。而土的旁压模量也是所测曲线直线段斜率的函数，规范规定，旁压模量的测试方法，采用快速加荷的方式，所以土的旁压模量与土的变形模量不是相同的。 五、估算地基沉降量 图6-13 两个变形区 Ⅰ区为球形应力张量引起的变形区；Ⅱ区为偏斜应力张量引起的变形区 采用旁压试验法来预估沉降量可将沉降分为两个部分(图6-13)，其计算式为： S=SA+SB 式中：SA为球形应力张量引起的沉降；SB为偏斜应力张量引起的沉降。 偏斜应力张量引起的沉降又可分为两部分，即 SB=SBe+SBp(6-33) 式中：SBe为弹性沉降；SBp为非弹性沉降。 对任意的形状基础，球形应力张量引起的沉降计算公式为： 土体原位测试与工程勘察 式中：P为基底压力(kPa)；B为基础半径或半宽(cm)；E0为变形模量，可根据式(6-31)中的旁压模量换算；λA为形状系数；当基础为圆形基础时；λA为1。其他基础的形状系数见表6-5所示。其他符号意义同前。 偏应力张量引起的弹性变形和非弹性变形的总变形量为： 土体原位测试与工程勘察 式中：B0为基础的参考半宽：取30cm；α为土的结构系数(有一些参考书称为流变系数)，由表6-4决定；λB为形状系数；当基础为圆形基础时：λA为1。其他基础形状系数见表6-5所示。其他符号意义同前。 表6-5 形状系数λ值 由上式分析可得到总地基土体变形量为： 土体原位测试与工程勘察 应注意的是：用旁压试验法估计的沉降量，往往比采用弹性理论计算法得到的沉降量要小。 目前，在国内、外一些生产单位的科研部门，利用旁压试验P-V曲线来模拟载荷试验的P-S曲线；也可以通过对比地基处理前后旁压曲线的临塑荷压力和旁压模量的数值来检验经过地基处理后(强夯、堆载预压、真空预压等)加固的效果。

如前所述，旁压测试实质上是一种横向载荷试验。旁压测试与载荷测试在加压方式、变形观测、成果整理及曲线形状等方面都有类似之处，甚至相同之处；其用途也基本相同。但旁压测试设备重量轻，测试时间短，并可在地基土的不同深度上（特别是地下水位以下的土层）进行测试，因而其应用比载荷测试更广泛。 1.确定地基容许承载力 （1）临塑压力法：大量的测试资料表明，用旁压测试的临塑压力Pf减去土层的静止侧压力P0，所确定的承载力与载荷测试得到的基本承载力基本一致。国内在应用旁压测试确定地基承载力时，一般采用下式： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 （2）极限压力法：对于红粘土、淤泥等，其旁压曲线经过临塑压力后急剧拐弯，破坏时的极限压力与临塑压力之比值（PL/Pf）小于1.7。为安全起见，采用极限压力法为宜： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中，F为安全系数，一般取2—3。 以上P0、Pf、PL及fk的单位均为kPa。 2.确定单桩轴向容许承载力 工程中常以基础侧边的摩阻力和横向抗力是否能有效地发挥来区分浅基础和深基础。对浅基础，在设计中忽略侧边阻抗的作用；对深基础则不然。桩基础是最常用的深基础，其承载力由桩周侧的摩阻力和桩端承载力两部分提供。由于这种共同作用的性质比较复杂，目前在工程计算中常把这两种作用分开来考虑，然后叠加求总的承载力。 考虑到旁压孔周围土体受到的作用是以剪切为主，与桩的作用机理比较相近，因此，分析和建立桩的承载力和旁压试验结果之间的相关关系是可能的。目前，国内、外都在进行这方面的努力，并已取得了某些成绩。 Baguelin等于1978年提出，可用下式估算桩的容许承载力（承载力标准值）。 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：［qd］——桩端容许承载力（kPa）; ［qf］——桩侧容许摩阻力（kPa）； 利用旁压试验结果求桩基承载力的方法，还有很多，不再一一介绍。 3.确定地基土层旁压模量 地基土层旁压模量是反映土层中应力和体积变形（可表达为应变的形式）之间关系的一个重要指标，代表地基土水平方向的变形性质。 根据Ménard的理论，在P-V曲线的V0m-Vf近似直线段，土体基本上可视为线弹性介质，按Lamé的柱状孔穴膨胀理论，孔壁受力△P作用后，径向位移△r和压力△P的关系为： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中，G为剪切模量。 旁压试验实测孔穴体积的变化所引起的径向位移变化为： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中，L为旁压器测试腔长度，见图5—26。 将（5—37）式代入（5—36）式可得： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 图5—26　求旁压模量原理图（图中代号意义见正文） 在（5—38）式中，可取r为P-V曲线上近似直线段中点所对应的旁压孔穴半径rm。这时，相应的孔穴体积为V，则： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：Vc——旁压器中腔初始体积（cm3）; Vm——近似直线段中点对应的体积增量（cm3）。 按弹性理论，剪切模量G与弹性模量E之间的关系式为： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 并将旁压测试中的E用Em来表示，将（5—38）式和（5—39）式代入式（5—40），则（5—40）式变为： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：Em——旁压模量（kPa）； μ——土的泊松比，见表5-3； 曲线上直线段斜率（kPa/cm3）；]]c——与测试腔原始体积相当的测管水位下降值，PY型旁压仪为32.1cm; S0,Sf——P-S曲线上直线段两端点所对应的测管水位下降值（cm）； 曲线上直线段斜率（kPa/cm）。]]0（或S0）。V0是填充孔壁与旁压器壁之间的孔隙和土扰动部分的再压缩引起的结果，而不能计入原状土弹性变形（直线段）内，故应从Vf中减去V0，而变为（5—42）式。Ménard（1975）和《PY型预钻式旁压试验规程》（JGJ69-90）等均采用（5—43）式。 土体原位测试机理、方法及其工程应用 在硬土或成孔规则的钻孔中测试，按（5—43）和（5—42）式计算出的Em值相差较小；否则较大，不容忽视。 根据（5—40）式，很易推出旁压剪切模量GM。 或　 用GM或Em推求E0、Es的经验式，都处于探索之中，其精度有待检验。其中，Ménard的土的结构系数法有一定代表性（表5—5）。 4.确定土的变形模量 变形模量是计算地基变形的重要参数，表示在无侧限条件下受压时，土所受的压应力与相应压缩应变之比。变形模量与室内试验求得的压缩模量之间的关系如下式所示。 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：E0——土的变形模量； Es——土的压缩模量； μ——土的泊松比。 用原位测试确定变形模量的方法主要有载荷测试，其计算公式可参见（4—7）式，确定旁压模量用（5—42）式。从两公式可看出，不论是用载荷测试所求出的土的变形模量，还是用旁压测试求出的土的旁压模量都是所测曲线直线段斜率的函数。人们很自然地会联想到，这个旁压模量是否就是土的变形模量。法国的Ménard在1960年前后按这个思路进行了不少工作，但结果使他很不满意。这样计算出的地基沉降远比实测值为大。 为什么旁压模量不同于变形模量，为什么在一般情况下旁压模量远比变形模量值为小，下面讨论和分析这个问题。 首先，载荷测试在土体中产生压缩作用，不产生拉应力；旁压测试则可能在土体中产生拉应力，使土体中出现径向裂缝。实际上，旁压模量是综合反映了土层拉伸和压缩的不同性能；而变形模量只反映了土的压缩性质。再者，旁压是侧向加荷，Em反映的是土层水平方向的力学性质；而载荷试验是竖向加荷，E0反映的是土层垂直方向的力学性质。在一般工程地质条件下，二者差别不大，水平方向的旁压模量和垂直方向的旁压模量之差值，一般小于5%。但当土层在两个方向上的力学性质差别较大时，就不是这样了。最后，土的扰动也是一个很主要的因素。预先成孔的旁压测试，在同样的压力下，其土的变形量远比载荷测试大，因此Em＜E0。 Ménard提出.用土的结构系数α将旁压模量和变形模量联系起来。 土体原位测试机理、方法及其工程应用 他根据大量对比试验资料认为，式中α值在0.25—1之间。它是土的类型和Em/PL比值的函数，如表5—4。 表5-4　土的结构系数α常见值 我国工程界在利用载荷测试求得的变形模量估算基础沉降量方面已经有了一套比较成熟的、公认的方法和理论，并且与各部门制定的规程精神一致。但用旁压测试求得的旁压模量估算基础沉降量的经验却不足，还未被规范所采纳。因此，分析和建立变形模量和旁压模量之间的关系，是利用旁压测试结果来计算沉降问题的重要一环，下面介绍几种方法。 （1）旁压系数法求变形模量。1960年，我国黄熙龄等人通过旁压测试与载荷测试的对比和理论分析，提出变形模量与旁压曲线直线段的斜率△P/△S有如下关系： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：E0——变形模量； r——计算压力下的孔壁半径； m——旁压系数。 表5—5　常见土的旁压模量和极限压力值 将由载荷测试得到的E0值代入（5—48）式，则： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中符号意义同前。 旁压系数m值与仪器规格、土类等有关。如粘性土中的m值为44，黄土为31等。 （2）原苏联规程法：该规程所采用的方法实质上也属于旁压系数法的范畴。它认为变形模量E0和旁压试验结果△P/△r有下述关系： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：r0——旁压孔的起始半径（cm）; k——系数； 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中，rf为旁压曲线上的临塑压力时的旁压孔的半径（cm）。 通常K值应与载荷测试对比后确定。对于次重要的建筑物，如没有对比试验资料时，可采用下表的数值。 表5—6中的k值适用于慢法测试。当采用快法试验时，应加以修正系数。修正系数可由快、慢法的对比测试确定。 表5—6　k值 注：对于残积粘性土，k值应减少20%。 5.浅基础的沉降计算 根据对旁压模量计算公式的推导，可以清楚地理解旁压模量和变形模量之间的区别与联系。下面将介绍如何用旁压模量计算基础沉降量的问题，它是发挥旁压技术优越性的重要方面。 Ménard的两区沉降计算法 图5-27　两个变形区 Ménard将基础下的土体按其变形状态分成Ⅰ、Ⅱ两个区（图5—27）。Ⅰ区为紧靠基底的半球（此球半径为基础宽度的一半），其变形由应力球形张量控制。该区变形所产生的沉降量S1主要为土的体积压缩，可采用变形模量E0按弹性理论的方法进行计算。Ⅱ区为半球以外的区域，变形机理和旁压器周围土体中的情况类似。该区的沉降量s2主要由应力偏张量所引起，应采用旁压模量（或剪切模量）进行计算。 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：S1——Ⅰ区沉降量（cm）; P——基底压力（kPa）; R——基础半径或半宽（cm）; E0——变形模量，可按（5—47）式换成Em（kPa）； μ——土的泊松比。 式（5—51）适用于圆形基础。当基础为方形或矩形时，尚应乘以大于1的形状系数λ1（见表5—7）。 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：s2—Ⅱ区沉降量（cm）; R0——基础的参考半宽＝30cm, a——土的结构系数，由表5—4决定； 其它符号意义同前。 式（5—52）适用于圆形基础。当基础为方形和矩形时，式右端尚应乘以大于1的形状系数λⅡ（见表5—7）。 表5—7　形状系数A值 总沉降S的公式为： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中符号意义同前。 式（5—53）适用于基础埋深h与基础宽度B的比值大于1的情况。当h/B＜1时，应将计算的沉降值S再乘以增大系数β（β＝1.2-0.2h/B）。 式（5—53）适用于均质土层地基。如为不均质土层，应采取下列适用于不同情况的修正方法。 （1）等代旁压模量法：当各分层土的极限压力PL值的差异小于30%时，可用等代模量EA和EB分别代替（5—53）式右端第一项和第二项中的E0和Em。EA和EB的求法如下（图5—28）。 图5—28　分层土的等代模量 Ménard将基底以下的地基土分成以基础半宽为厚度单位的若干层次。体变区Ⅰ所引起的沉降S1只涉及基底半宽深度范围内的土层，等代旁压模量EA就等于所划分的第一层土的旁压模量E1。畸变区Ⅱ引起的沉降s2影响的深度范围较大，其等代旁压模量取深度为0—16B（B为基础半宽）的各旁压模量的综合值，即： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中，E3-5的下角标“3—5”系指该模量为深度3B—5B之间各Em的综合等代值（余同），可按下式求得： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 同理，可计算E6-8和E9-16。 当E9-16未量测，但土层与E6-8者相近时： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 当E6-8也未量测时： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 则用等代旁压模量计算基础沉降量的公式为： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中符号意义同前。 例：某桥墩基础尺寸为长4m，宽2m，埋深2m，受中心荷载7500kN作用，旁压测试结果如图5—29。地基为正常固结粘土。用Ménard两区法模式计算基础的沉降值。 解：首先将地基分为5层（从基础底面开始）。根据（5—55）式有： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 土体原位测试机理、方法及其工程应用 图5—29　基础立面和旁压测试资料 同理，E6-8=24316kPa E9-16=41109kPa 故按式（5—54）有： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 根据（5—53）式，其中λⅠ=1.2，λⅡ＝1.53，查表5—4可得α＝0.67，并设μ＝0.333，则： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 （2）地基中存在软土层时，分以下两种情况： ①当基底支撑在厚度小于基础一半宽度的软土层上，而下层为硬土层时，仅需计算第一层的沉降，下面的硬土层的沉降可略去不计。 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：S——基础沉降量（cm）; Z0——软土层厚度（从基础底面算起）（cm）； α（Z）——Z深度处土的结构系数； σ（Z）——Z深度处附加应力（kPa）; Em（Z）——Z深度处的旁压模量（kPa）。 ②当软土层夹在两个硬土层之间时，此时软土层的沉降值仍可按（5-59）式计算；但积分的上、下限应改为上层硬土的底面到软土层的底面。若软土层的σ（Z）用其平均附加应力 表示时，则软土层比相同厚度的硬土层所增加的沉降量△S为： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：Z0——软土层厚度（cm）; Em，α——为软土层旁压模量和土的结构系数； E′m和α′——为硬土层的相应值，Em和σm单位均为kPa。 然后，将软土层当作硬土层（令Em=E′m），按式（5—53）求沉降量。则总沉降量Ss为： Ss=S+△S 6.用旁压曲线模拟载荷曲线 目前，国内、外地基的沉降计算常采用分层总和法，而变形模量（或压缩模量）是计算中的必要指标。因此，从旁压曲线P-V推求载荷曲线P-S，无论从校核地基土的承载力，还是从确定地基土的沉降量考虑，都具有较大的工程实用意义。下面介绍在均质地基中的推求方法，即相关曲线法。 经对比，旁压测试的P-V曲线和载荷测试的P-S曲线的形状很类似（图5—30）。如以旁压曲线直线段的起点算起，则两者都可分成类弹性区、塑性发展区和塑性区三个变形阶段。有人根据这个思路得出了以下结果。 图5—30　P-V曲线与P-S曲线相似性 （a）旁压P-V曲线；（b）荷载P-S曲线 如两者都以切线模量表达压力P与变形（V或S）的关系，则对旁压曲线有： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 对载荷P-S曲线则有： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：P——施加于载荷板或旁压孔壁的压力； Km=2（1＋μ）（Vc+Vm），意义同（5—41）式； Vc——为旁压器测试腔（中腔）体积； Vm——测试腔（中腔）体积增量； Ks＝ω（1－μ2）B，意义同（4—7）式。 根据（5—47）式，Em＝αE0，则有 土体原位测试机理、方法及其工程应用 将Ks和Km值代入上式后，且考虑到d（Vc＋△V）=dV，消去dP后可得 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中： 将（5—65）式积分，得： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中，V=Vc＋△V,V0=Vc＋△V0m。 则可据旁压曲线上相应的△V、△V0m和P求得载荷曲线P-S。 从以上推导中可以看出，系数Ks和Km的原意是直线段的模量和斜率的相关系数，而在推导中将其应用于整个曲线，难免会引起误差；但仍不失为一种新的尝试，有待进一步验证。为便于应用上述方法，现举例如下。 例：在西北某地黄土地基中进行载荷和旁压对比试验。地基土为均质，μ＝0.3。圆形载荷板面积为1000cm2（直径B=35.68cm），旁压仪为PY型（测试腔初始体积Vc=565.49cm3），观察时间为1、3、10min。试验结果见下表。试按相关曲线法，利用旁压测试结果求得载荷P-S曲线，并用表5—8第⑥项实测值校核。 解：由旁压试验资料绘出校正后的P-V旁压曲线，由曲线可得到： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 （1）将旁压曲线起点移至（P0m,V0m）处； （2）按（5-65）式计算η值：取α＝0.4，ω＝0.79，可得： η＝3.95cm （3）将旁压试验的P、△V变换成移轴后的换算值，即上表的③、④两项。 （4）按（5—66）式计算沉降值S: 土体原位测试机理、方法及其工程应用 所得数值列于上表第⑤项。最大误差为24%。 在实际基础荷载作用下，当地基土为分层土时，情况要复杂得多。 表5—8　PMT模拟PLT计算实例表

旁压试验的主要成果是旁压P-S、P-V曲线，可从曲线上求出一些和土的性质有关的参数。 1.数据校正 在绘制P-S曲线之前，须对试验记录中的各级压力及其相应的测管水位下降值进行校正： （1）压力校正，其公式为： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：P——校正后的压力（kPa）; Pm——压力表读数（kPa）; Pw——静水压力（kPa）; Pi——弹性膜约束力曲线上与测管水位下降值对应的弹性膜约束力（kPa）。静水压力，可采用下式计算（图5—22）： 无地下水时　 有地下水时　 式中：h0——测管水面离孔口的高度（m）; Z——地面至旁压器中腔中点的距离（m）; hw——地下水位离孔口的距离（m）； γw——水的重度（10kN/m3）; （2）测管水位下降值，其校正公式为： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 图5—22　静水压力计算示意图 式中：S——校正后的测管水位下降值（cm）; Sm——实测测管水位下降值（cm）； α——仪器综合变形校正系数（cm/kPa）；其它符号意义同前。 2.绘制压力P与测管水位下降值S曲线 （1）先定坐标。国外多以纵坐标为压力P（kPa），横坐标为测管水位下降值S（cm）。和一般材料的应力－应变曲线绘制格式相同。比例尺选用1cm代表100kPa或1cm测管水位下降值，也可根据具体情况选定。对于坐标系，也可以规定横坐标为压力P，纵坐标为水位下降值S，与载荷曲线绘制格式类似。对于同一个勘测或研究单位，最好统一格式，以便比较，但格式的差异不影响试验成果的解释。 （2）绘制曲线时，先连直线段，再用曲线板连曲线部分，曲线与直线的连接处要圆滑。 另外，有时用P-V曲线代替P-S曲线。设Vm为测管内的体积变形量（cm3），其换算公式为： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：A——测管内截面积（cm2）; S——测管水位下降值（cm）。 从S换算到V后，按下式对体积V进行校正： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：V——校正后的体积（cm3）; Vm——Pm+Pw所对应的体积（cm3）； 其它符号意义同前。 校正后，即可绘制P-V曲线。 3.曲线特征值的确定和计算 利用旁压试验确定地基土参数，首先要从旁压试验的P-S或P-V曲线上求取特征值。下面先分析一下典型的预钻式旁压曲线特征。 （1）旁压器在逐级受压的情况下，孔壁土体相应经历了三个变形阶段，反映在P-S（或P-V）曲线上，可以明显划分为三个区，见图5—23。 图5—23　预钻式旁压曲线及特征值 ①恢复区：该区压力逐渐由零增加到P0m，曲线下凸，斜率△P/△V由小变大，直到在P0m处趋于直线段。其原因是：开始时旁压器弹性膜膨胀，不受孔壁土体的阻力，只填充了膜与孔壁之间的空隙，进而将成孔后因应力释放而向孔内膨胀的土体挤压回原来位置。这个阶段的终点压力为P0m（对应的体积增量为V0m）。 从理论上讲，曲线中直线段的起点P0m应相当于测试深度处土的静止侧压力P0。但是，由于预先钻孔，因孔壁土体受到了扰动等，P0m值一般都大于P0值。Baguelin（1973）等比较了P0m和P0（P0由自钻式旁压曲线求得）随深度变化的情况。在粘土层的各个深度上，P0m都大于P0，但两条曲线基本平行，故它们的差值接近于一个常值。 ②似弹性区：指P-S曲线上的近似直线段，压力由P0m增至Pf，直线段的终点压力称为临塑压力Pf（也称屈服压力或比例极限），对应的体积增量为Vf。该区段内的土层变形，可视为线性变形阶段。各类土预钻旁压曲线的这一直线段，都比较明显。 ③塑性发展区：指孔壁压力大于Pf以后的曲线段。曲线呈上凸形，斜率由大变小，表明土体中的塑性区的范围不断发展和扩大。从理论上讲，当曲线斜率趋于零时，即使压力不再增加，体变也会继续发展，表明土体已完全达到破坏状态，其相应的压力称为极限压力PL。实测时，由于测管水量限制，常常不出现这种情况，而是用体变增量达到或超过某一界限值时所对应的压力PL表示，PL称为名义上的极限压力。 （2）根据预钻式旁压P-S曲线的特征，可以求取三个特征值： ①静止侧压力P0：可以用计算法或图解法求取P0值。 i.计算法： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：ζ——静止土侧压力系数，按土质而定；一般砂土、粉土取0.5，粘性土取0.6，淤泥取0.7； γ——土的重度，地下水位以下为饱和重度（kN/m3）; h——测试点深度（m）; u——测试点的孔隙水压力（kPa）；正常情况下，它极接近于由地下水位算得的静 水压力，即在地下水位以上，u=0；在地下水位以下，按下式计算： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 符号意义同前，此种方法要预估ζ。 ii.图解法：由于P0m值一般都大于P0值，因此基于图解法求P0的基本想法均是往小的方向修正P0m。应用较多的方法有： a.将旁压曲线直线段延长，与S（v）轴相交，由交点作P轴平行线与P-S曲线相交，其交点对应的压力即为P0。 b.上述作图法受成孔质量影响很大，一般无规律性。现又提出一种新的作图法（图5—24）。 图5—24　交点法求P0值（据王长科） 根据P-S曲线特征，开始的曲线段因土的扰动所致，直线段表示土处于未扰动状态的似弹性段，作曲线段的初始切线和直线段的延长线相交，其交点对应的压力即为P0，其物理意义比较明确（扰动和原状土接触点），表示土的原位水平应力值。该法考虑了成孔扰动的影响，合理简便。经检验，P0值随深度增加而增大，和理论计算值基本符合，而又比理论计算更符合实际，不用估算ζ值，完全由旁压曲线即可求得P0值。该法要求在试验初期采用小等级加荷，以便所测的旁压曲线能准确反映原状土和孔周扰动土的应力变形特性。 ②临塑压力Pf：可按下列方法之一确定： i.直线段的终点所对应的压力为临塑压力Pf。 ii.可按各级压力下的30s到60s的测管水位下降值增量△S60-30（或体积增量△V60-30），或30s到120s的测管水位下降值增量△S120-30（或△V120-30）同压力P的关系曲线辅助分析确定，即P－△S60-30或P－△S120-30，其折点所对应的压力即为临塑压力Pf。 ③极限压力PL：按下列方法之一确定： i.手工外推法：凭眼力将曲线用曲线板加以延伸，延伸的曲线应与实测曲线光滑而自然地连接，并呈趋向与S（或V）轴平行的渐近线时，其渐近线与P轴的交点即为极限压力PL。 ii.倒数曲线法：把临塑压力Pf以后的曲线部分各点的测管水位下降值S（或体积V取倒数1/S（或1/V），作P-1/S（或P-1/V）关系曲线（近似直线），在直线上取1/（2S0+Sc或（1/（2V0+Vc））所对应的压力即为极限压力PL。 iii.在工程实践中，常用双倍体积法确定极限压力PL。 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：VL——PL所对应的体积增量（cm3）; Vc——旁压器中腔初始体积（cm3）; V0——弹性膜与孔壁接触时的体积增量，即直线段与V轴交点的值（cm3），国内 常用测管水位下降值S表示，即： 土体原位测试机理、方法及其工程应用 式中：SL——PL所对应的测管水位下降值（cm）; Sc——与中腔原始体积相当的测管水位下降值，PY型国产旁压仪为32.1cm; S0——直线段与S轴的交点所代表的测管水位下降值（cm）。 VL或SL所对应的压力即为PL。 在试验过程中，由于测管中液体体积的限制，使试验往往满足不了体积增量达到2V0+Vc（即相当孔穴原来体积增加一倍）的要求。这时，需凭眼力用曲线板将曲线延伸，延伸的曲线与实测曲线应光滑自然地连接，取SL（或VL）所对应的压力作为极限压力PL。 以上P0、Pf、PL的单位均为kPa。

第1条 软土地区工程地质勘察应增加原位测试工作量，其布置应与钻探、室内试验的配合和对比，以提高勘察质量。原位测试成果的使用应考虑地区性和经验性。
第2条 原位测试一般包括静力触探试验、十字板剪切试验，标准贯入试验、旁压试验、载荷试验及波速试验等。选用原位测试方法应以土层情况、设计参数的要求以及建筑物等级等因素确定。
第3条 采用静力触探方法评价土的强度和变形指标时，应结合本地区经验取值。应用静力触探曲线分层时，应综合考虑土的类别，成因和地下水条件等因素。
第4条 十字板剪切试验适用于测定软土的抗剪强度。对重荷载的大型建筑，应测定其残余强度并计算其灵敏度。
第5条 标准贯入试验可用于评价土的均匀性和定性地划分不同性质的土层，以及软土中夹砂层的密实度和承载力。
第6条 旁压试验宜采用自钻式旁压仪。依据仪器设备和土质条件，选择适当的钻头、转速、进速、泥浆压力和流量、刃口的距离等以确定最佳自钻方式。
第7条 用载荷试验确定地基承载力时，承压板面积不宜小于5000 。承载力基本值的选用，应根据压力和沉降、沉降与时间关系曲线的特征，结合地区经验取值。
第8条 场地土的动力参数可采用弹性波速单孔法测试，测点间距宜采用1～1.5M。当地层复杂时，宜采用跨孔法。跨孔法的两测孔间距宜采用4～5M。并应测量孔斜。

原位测试：在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。
原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。
编辑本段
适用条件

　　1. 当原位测试比较简单，而室内试验条件与工程实际相差较大时。
　　2. 当基础的受力状态比较复杂，计算不准确而又无成熟经验，或整体基础的原位真型试验比较简单。
　　3. 重要工程必须进行必要的原位试验。
优缺点
　优点：可以测定难于取得不扰动土样的有关工程力学性质；可避免取样过程中应力释放的影响；影响范围大，代表性强。
　　缺点：各种原位测试有其适用条件；有些理论往往建立在统计经验的关系上等。影响原位测试成果的因素较为复杂,使得对测定值的准确判定造成一定的困难.

软土原位测试的一般规定

　　第1条 软土地区工程地质勘察应增加原位测试工作量，其布置应与钻探、室内试验的配合和对比，以提高勘察质量。原位测试成果的使用应考虑地区性和经验性。
　　第2条 原位测试一般包括静力触探试验、十字板剪切试验，标准贯入试验、旁压试验、载荷试验及波速试验等。选用原位测试方法应以土层情况、设计参数的要求以及建筑物等级等因素确定。
　　第3条 采用静力触探方法评价土的强度和变形指标时，应结合本地区经验取值。应用静力触探曲线分层时，应综合考虑土的类别，成因和地下水条件等因素。
　　第4条 十字板剪切试验适用于测定软土的抗剪强度。对重荷载的大型建筑，应测定其残余强度并计算其灵敏度。
　　第5条 标准贯入试验可用于评价土的均匀性和定性地划分不同性质的土层，以及软土中夹砂层的密实度和承载力。
　　第6条 旁压试验宜采用自钻式旁压仪。依据仪器设备和土质条件，选择适当的钻头、转速、进速、泥浆压力和流量、刃口的距离等以确定最佳自钻方式。
　　第7条 用载荷试验确定地基承载力时，承压板面积不宜小于5000 。承载力基本值的选用，应根据压力和沉降、沉降与时间关系曲线的特征，结合地区经验取值。
　　第8条 场地土的动力参数可采用弹性波速单孔法测试，测点间距宜采用1～1.5M。当地层复杂时，宜采用跨孔法。跨孔法的两测孔间距宜采用4～5M。并应测量孔斜。

1)化学消毒是指用化学消毒药物作用于微生物和病原体，使其蛋白质变性，失去正常功能而死亡。目前常用的有含氯消毒剂、氧化消毒剂、碘类消毒剂、醛类消毒剂、杂环类气体消毒剂、酚类消毒剂、醇类消毒剂、季胺类消毒剂等。
2)红外线（Infrared）是波长介于微波与可见光之间的电磁波，波长在760纳米（nm）至1毫米（mm）之间，比红光长的非可见光。红外线消毒是利用红外线作为热源产生的高温进行灭菌消毒。消毒方式是采用英电热管产生120摄氏度以上高温来消毒的。红外线是一种磁波，它以辐射方式向外传播，热效应好，可达到120度左右的高温，且特别易被生物体如各种病菌吸收。病菌吸收热能超过它的承受极限，自然会被活活“热”死。远红外线的特点：这种消毒方式具有速度快、穿透力强的特点，日常生活中常用的餐具、茶具都可进行高温消毒。物体能充分吸收热能，加热效率高，能在短时间内达到消费杀菌所需的120摄氏度高温。红外线高温消毒，符合国家二星级最高标准。

综上，化学消毒不包括红外线。

真空预压是使加固区域内的土体造成负压，使边界的孔压降低，土体中的原来孔压便与这些边界的孔压形成一定的压力差并且发生不稳定渗流，随着时间的增长，土体中的孔压逐渐降低，降低的孔压转变为土体的有效应力，真空度越高，沿深度衰减越小，则增加的有效应力越大，加固效果越好。对于天然地基，地基土一般处于K0固结状态，即σ′30=K0σ′10，由于孔隙水压力是球应力，所以真空预压时减少的孔压(增加的有效应力)是各向相等的，因此地基中土体单元的莫尔圆大小并没有改变，只是向右发生平移，当“荷载”卸除后，被加固土体由正常固结状态变为超固结状态，和加固前相比，强度增加了Δτ。由于真空预压时土体不会产生剪应力，因此即使真空荷载一次性施加上去，地基土也不会发生剪切破坏，从而可以缩短工期。真空预压时，周围土体由于产生收缩变形而开裂，裂缝一般平行于加固区的边线。随着时间的增长，土体固结度的提高，裂缝也在发展，逐渐变大加深，数量也逐渐增加。真空预压和堆载预压使地基产生沉降，一般在加固区的中心点产生的沉降值最大，使加固区表面呈锅底状，但它们的原因却有质的区别。真空预压使地面产生锅底状的原因除了有效应力因位置的差异之外，还有加固区土体向里移动的结果，正是这种收缩的特性使土体更利于挤密，在产生相同垂直变形的情况下，真空预压法的加固效果要好于堆载预压法。

原位测试：在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标。 原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。 编辑本段 适用条件 　　1. 当原位测试比较简单，而室内试验条件与工程实际相差较大时。 　　2. 当基础的受力状态比较复杂，计算不准确而又无成熟经验，或整体基础的原位真型试验比较简单。 　　3. 重要工程必须进行必要的原位试验。 优缺点 　优点：可以测定难于取得不扰动土样的有关工程力学性质；可避免取样过程中应力释放的影响；影响范围大，代表性强。 　　缺点：各种原位测试有其适用条件；有些理论往往建立在统计经验的关系上等。影响原位测试成果的因素较为复杂,使得对测定值的准确判定造成一定的困难. 软土原位测试的一般规定 　　第1条 软土地区工程地质勘察应增加原位测试工作量，其布置应与钻探、室内试验的配合和对比，以提高勘察质量。原位测试成果的使用应考虑地区性和经验性。 　　第2条 原位测试一般包括静力触探试验、十字板剪切试验，标准贯入试验、旁压试验、载荷试验及波速试验等。选用原位测试方法应以土层情况、设计参数的要求以及建筑物等级等因素确定。 　　第3条 采用静力触探方法评价土的强度和变形指标时，应结合本地区经验取值。应用静力触探曲线分层时，应综合考虑土的类别，成因和地下水条件等因素。 　　第4条 十字板剪切试验适用于测定软土的抗剪强度。对重荷载的大型建筑，应测定其残余强度并计算其灵敏度。 　　第5条 标准贯入试验可用于评价土的均匀性和定性地划分不同性质的土层，以及软土中夹砂层的密实度和承载力。 　　第6条 旁压试验宜采用自钻式旁压仪。依据仪器设备和土质条件，选择适当的钻头、转速、进速、泥浆压力和流量、刃口的距离等以确定最佳自钻方式。 　　第7条 用载荷试验确定地基承载力时，承压板面积不宜小于5000 。承载力基本值的选用，应根据压力和沉降、沉降与时间关系曲线的特征，结合地区经验取值。 　　第8条 场地土的动力参数可采用弹性波速单孔法测试，测点间距宜采用1～1.5M。当地层复杂时，宜采用跨孔法。跨孔法的两测孔间距宜采用4～5M。并应测量孔斜。