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李东文:螺旋板载荷试验评价地基承载力的局限性
螺旋板载荷试验评价地基承载力的局限性
李东文
(黑龙江省塞地建筑科学研究院,哈尔滨150080)
摘要】地基基础设计等级为甲级的岩土工程劫察,评价地基承载力时除进行室内试验、原位测试外,还
要求用载荷试验这个手段。但相关规范对使用哪一种载荷试验确没有明确规定。本文从两种载荷试验评价承载
力方法可靠程度,试图说明用载荷试验评价地基承载力只能用平板载荷试验。
【关键词】岩土工程勘察;平板载荷试验;螺旋板载荷试验;地基承载力
中图分类号】TU413
【文献标识码】B
文章编号】1001-6864(2010)07-0077-03
1问题提出
2问题分析
地基基础设计等级为甲级的岩土工程勘察,除提
为什么同一…土层所作的两次螺旋板载荷试验结
供土的物理力学性质指标、原位测试外,还要求有载荷果相差比较悬殊呢,从图1中两条螺旋板试验曲线分
试验参数。换句话说,当地基基础设计等级为甲级时,析,均有同一特征:曲线不如平板载荷试验曲线圆滑,
评价地基土的地基承载力时应有载荷试验指标。《岩有明显的凹凸,这说明,从宏观上属于同一性质的地基
土工程勘察规范》引用了平板载荷试验及螺旋板载荷土,放在螺旋板的板直径这一微小尺寸上衡量,是不均
试验,但只在平板载荷试验叙述了确定承载力的方法,匀的。而地基土在微观上“不均匀”这一特征是客观
而《建筑地基基础设计规范》干脆只列了平板载荷试普遍现象。以面积200cm2的螺旋板为例,这时螺旋板
验,没有将螺旋板载荷试验列入。
直径为160mm,按沉降控制法s/d=0.01~0.015,s=
而各个规范也没有明确讲明用哪种载荷试验来1.60~2.40mm,这么微小的沉降量,很容易受仪器本
评价地基承载力。
身误差及操作误差所影响,因此,也就不难理解即使在
螺旋板载荷试验设备轻便,安装简易,适用土层种同一土层作螺旋板载荷试验,两次试验结果相差较大
类较多,试验深度较大且地下水以下土层也能试验,因的现象了。
此被许多勘察单位在进行岩土工程勘察过程中应用
而平板载荷试验,由于其尺寸较大,即使是
它来评价土层地基承载力。
0.25m2规格的平板,其直径也达到564mm,其s=5.64
由于在螺旋板试验曲线上各拐点不明显,因此确-8.46mm,对于绝大多数地基土,其微观上的不均匀
定地基承载力往往用相对沉降控制法,通常套用平板部分已不构成影响平板载荷试验结果,因此,平板载荷
载荷试验相对沉降控制法,即取s/4=0.01-0.015所试验曲线多数圆滑,拐点明显。
对应的荷载(s-沉降量,mm;d-承压板直径,mm)
笔者于2003年曾参与哈尔滨地区地基承载力研
但大量试验数据表明,螺旋板载荷试验用这种方法确究课题,由笔者及哈尔滨地区其他6家勘察单位做了
定的地基承载力离散性较大,甚至在同一试验点,同
80余组平板及螺旋板载荷试验。从试验结果来看:用
土层,两次试验结果也有较大差异,如图1所示
平板载荷试验结果确定地基承载力是无深度及宽度
压力pkP
压力p/kPa
因素的“基本值”,与勘察报告中各土层地基承载力意
10040080012001600025.-1225325425
义相同,也可被设计者按其需要进行深度及宽度修正,
024680
使之变成“设计值”;螺旋板载荷试验结果确定地基承
载力是有深度因素的非基本值,这个“深度因素”相当
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于上覆土的自重压力,即po=rnd,(P。为上覆土自重
B fak=250kpa
压力,rn为上覆土平均重度,kN/m2,d为试验深度),
图1同一土层两个螺旋板试验曲线对比
与勘察报告中各土层地基承载力意义不同,设计者使
A线,按上述方法确定地基承载力J。=325kPa,B用会很不方便。而即使这个值,在许多螺旋板载荷
线,按上述方法确定地基承载力。=250kPe。两者相试验结果上看大部分数值偏小,甚至从曲线上看根本
没显示出来,如图2所示。
差达30%,远超出可供评价分析许可范围。
从图2试验结果看,这个P0值的误差就是因为无
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低温建筑技术
2010年第7期(总第145期)
压力PkPa
际承载力相差很大,且自身曲线也不规律。
050100150200250300350400450500
分析80个螺旋板载荷试验P-S曲线发现,大多
02
数曲线没有明显的比例界限直线段和拐点,但具有如
下典型特征:
8
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(1)多数曲线不通过坐标圆点,但P。小于上覆
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土压力且随着试验深度增加而差值增大。由于螺旋板
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ーE-Y-1载荷点H-Y-2载荷点[-11-2载荷点
试验是在钻孔中进行,试验荷载小于试验点原上鞭土
ーH-11-1我荷点→19-1H-5-2
自重压力时,观测到的沉降量很小,其P-S曲线延长
图2多组螺旋板试验曲线上的P。值
线不通过坐标圆点是正常的,但试验结果表明,如果将
法控制对被测试地基土的扰动造成的。
P-S曲线延长线与横坐标相交点作为P。点,其值多
上述80多组载荷试验中,有几组是在同一场地同数小于上覆土压力值,且相差很大。甚至有的試验结
深度、土层用平板载荷试验及螺旋板载荷试验作的果P。接近于零。分析其原因有二,其一可能是螺旋板
对比试验,其中一组试验结果如图3所示。
旋入土中时操作不当,对试验土层有扰动;其二是螺旋
压力
板面积太小,用传统的面荷载下土体变形理论解释螺
050100150200250300350400450
旋板的沉降过程可能不合适
(2)部分曲线看不出明显的挠曲,甚至出现下
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凹。这种类型曲线约占全部试验点的37%,从曲线中
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分不出天然地基的变形阶段,看不出地基土的破坏
特征。
(3)少数曲线呈现出S形。这在平板载荷试验
螺旋板荷点平板裁荷点
中是不应该出现的,且难以解释。
图3平板与螺旋板载荷试验曲线对比(粉质粘土)
3相关规范与手册对螺旋板试验方法的认同
地基承载力取值对照如下表
查阅了部分国内规范对螺旋板试验方法的规定
发现,现行CB50021-2001《岩土工程勘察规范》将其
表1
平板載荷试验成果
列人载荷试验方法中,但没有给出试验方法标准或试
试验士试验地基承载力
不规力静力验方法要点.T64-98《公路工程地质勘察规范》、
类
编号别深度特征值/kPa
触法
JTJ204-97《港口工程地质勘察规范》、GB50287-99
e、⊥法标惯法
《水利水电工程地质勘察规范》在提到原位试验方法
8粉质粘土4.00
175
206
220
270
时均未提及螺旋板载荷试验。《工程地质手册》(建筑
表2
螺旋板试验成果
工业出版社第四版)提到了螺旋板载荷试验,但明确
说明可以测求砂土的压缩模量、固结系数和粘性土的
按74规范承载力
不排水抗剪强度、变形模量,并给出了试验方法和计算
试验试验地基承载力
容许值/kPa