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4.4 資料整理

4.4.1 載荷試驗資料整理工作應按下列步驟進行:

1 原始數據檢查、核對和計算,繪制P—ss—t曲線草圖。

2 用比例關系方程式(式4.4.1-1)對荷載與沉降量誤差進行修正,用最小二乘法(式4.4.1-2、式4.4.1-3)確定s0c

式中 s′——各級荷載下的實測沉降值(mm);

s0——直線方程在沉降s軸上的截距(mm);

c——直線方程的斜率;

Pi——第i級荷載下的單位壓力(kPa);

n——荷級。

3 根據計算的s0c按下式計算各級荷載下修正沉降值s,繪制修正后P—ss—t曲線。

在數據整理過程中,首先應對觀測沉降量進行誤差修正,cs0一般通過最小二乘法對實測的P—sˊ曲線進行擬合。實踐表明,最小二乘法擬合后的P—s曲線能夠代表試驗土層的應力應變關系。

4.4.2 地基承載力界限壓力值和特征值宜按下述原則確定:

1 當試驗的P—s曲線上直線段和轉折點較明顯時,可取其轉折點所對應的壓力為比例界限壓力;當P—s曲線轉折點不明顯時,可在s—lgt曲線、lgP—lgs曲線上,取曲線急劇轉折點所對應的壓力為比例界限壓力。

2 淺層平板載荷試驗達到本規范第4.3.5條第14款規定時,可取破壞前的最后一級荷載為其極限荷載;深層平板載荷試驗和螺旋板載荷試驗達到本規范第4.3.6條第13款規定時,可取其前一級荷載為極限荷載。

3 試驗點地基承載力特征值宜按下述原則確定:

1)當修正后的P—s曲線轉折點明顯時,取該比例界限點對應的荷載值;

2)當極限荷載小于比例界限壓力2倍時,可取極限荷載值的1/2;

3)淺層平板載荷試驗和螺旋板載荷試驗P—s曲線轉折點不明顯時,對不同壓縮性的天然地基可在修正后P—s曲線上分別按表4.4.2中的s/d值對應的荷載值確定:

表4.4.2  各類地基s/d的取值

4)深層平板載荷試驗P—s曲線上無明顯拐點時,可取s/d=0.010.02對應的P值;對黏性土取較大值,砂類土取中值,卵石、強風化巖取較小值;

5)濕陷土載荷試驗取P—ss曲線比例界限點對應的壓力為濕陷起始壓力;若P—ss曲線沒有明顯比例界限點時,可取浸水下沉量ss與承壓板直徑d或寬度b的比值等于0.023所對應的壓力為濕陷起始壓力值;

6)當巖基極限荷載小于比例界限壓力3倍時,可取極限荷載值的1/3。

4 當不少于3個的試驗點的承載力特征值的極差不超過平均值的30%時,可取其平均值為該地基土層的承載力特征值。

界限值是有明確物理意義的,也是載荷試驗獲得的最基本的數據。地基承載力則是人為按一定條件定義的,是根據界限值再確定的。

1P—s曲線轉折點明顯時,該轉折點代表地基的臨塑荷載起點。

2P—s曲線轉折點不明顯時,按s/d確定的承載力特征值fak,即為限制變形的正常使用極限狀態的應力。

3 濕陷性土靜載荷試驗P—ss曲線比例界限點所對應的壓力,代表了濕陷性土的結構強度,在該壓力的作用下若浸水,土體結構強度將喪失,土體顆粒將發生位移并重新排列,產生較大的附加沉降。

4.4.3 淺層平板載荷試驗地基變形模量E0 應根據P—s曲線的初始直線段,可按均質各向同性半無限彈性介質理論計算:

式中 E0——變形模量(無側限)(kPa);

I0——剛性壓板的形狀系數,圓形承壓板取0.785,方形承壓板取0.886;

P——P—s曲線線性段承壓板下單位面積的壓力(kPa);

s——與荷載P相對應的沉降量(m);

d——承壓板直徑或等代直徑(m);

μ——土的泊松比,卵、碎石為0.27,砂類土為0.30,粉土為0.35,粉質黏土為0.38,黏土為0.42,不排水飽和黏性土為0.50。

4.4.4 深層平板載荷試驗地基變形模量E0可按下式計算:

式中 ω——深層載荷試驗計算系數,可按表4.4.4選用:

表4.4.4  深層載荷試驗計算系數ω

注:d/z——承壓板直徑與承壓板底面深度之比。

4.4.5 確定地基土基準基床系數Kv應符合下列要求:

1 基準基床系數Kv應根據直徑為300mm的圓形承壓板載荷試驗P—s曲線按下式計算:

式中 Kv——基準基床系數(MPa/m);

P——實測P—s關系曲線比例界限壓力,如P—s關系曲線無明顯直線段,P可取極限壓力之半(kPa);

s——為相應于該P值的沉降量(m)。

2 采用非標準承壓板確定基準基床系數Kv應按下列公式換算:

式中 Kv′——非標準基床系數(MPa/m);

d——承壓板的直徑(m)。

確定地基土基床系數Ks,一般按太沙基建議的方法進行基礎尺寸和形狀的修正。對于砂性土地基,僅需進行基礎尺寸修正;對于黏性土地基,則需進行基礎尺寸和基礎形狀兩項修正。

1 根據實際基礎尺寸修正后的地基土基床系數Kv1按下式計算:

式中 Kv——基準基床系數(MPa/m);

b——基礎底面寬度(m)。

2 根據實際基礎形狀修正后的地基基床系數Ks按下式計算:

式中 l——基礎底面的長度(m)。

4.4.6 循環荷載板載荷試驗資料整理應符合下列規定:

1 根據測試數據繪制應力—時間曲線、變形—時間曲線、變形—應力曲線、彈性變形—應力曲線。

2 各級荷載作用下地基彈性變形量應按下式計算:

式中 Si——各級加荷時地基變形量(mm);

SPi——各級卸荷時地基塑性變形量(mm)。

3 各級荷載測試的地基彈性變形量,可按下列公式進行修正:

式中 Se′——經修正后的地基彈性變形量(mm);

S0——校正值(mm);

C——彈性變形—應力曲線的斜率(mm/kPa);

PL——地基彈性變形的最后一級荷載作用下的承壓板底面總靜應力(kPa);

n——荷級次數;

Sei——第i級荷載作用下的彈性變形量(mm);

PLi——第i級荷載作用下的承壓板底面靜應力(kPa)。

4 地基彈性模量可按下式計算:

式中 E——地基彈性模量(MPa);

D——承壓板直徑(mm);

μ——地基土泊松比;

Q——承壓板上總荷載(kN)。

5 地基抗壓剛度系數可按下式計算:

式中 Cz——地基抗壓剛度系數(kN/m3)。

地基彈性模量可按彈性理論公式進行計算,關鍵是要準確測定地基土的彈性變形值。對于土的泊松比值,可以進行實測,也可按表1數值選取。一般密實的土宜選低值,稍密或松散的土宜選高值。地基剛度系數,是根據循環荷載板試驗確定的彈性變形值Se′與應力PL的比值求得。該方法簡單直觀,比較符合地基土的實際狀況。

表1  各類土的泊松比μ

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