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旁壓試驗
鎖定
- 中文名
- 旁壓試驗
- 外文名
- Pressuremeter Test
- 別 名
- 橫壓試驗
- 簡 稱
- PMT
- 發明人
- 寇克婁
- 學 科
- 土木工程
旁壓試驗類型
旁壓試驗按旁壓器放置在土層中的方式分為:預鑽式旁壓試驗、自鑽式旁壓試驗和壓入式旁壓試驗。
自鑽式旁壓試驗(簡稱SBPMT)是在旁壓器下端裝置切削鑽頭和環形刃具,以靜壓力壓入土中,同時,用鑽頭將進入刃具的土切碎,並用循環泥漿將碎土帶到地面,到預定深度後進行試驗。
旁壓試驗原理
旁壓試驗原理是通過向圓柱形旁壓器內分級充氣加壓,在豎直的孔內使旁壓膜側向膨脹,並由該膜(或護套)將壓力傳遞給周圍土體,使土體產生變形直至破壞,從而得到壓力與擴張體積(或徑向位移)之間的關係。根據這種關係對地基土的承載力(強度)、變形性質等進行評價。
旁壓試驗可理想化為圓柱孔穴擴張課題,屬於軸對稱平面應變問題。典型的旁壓曲線(壓力p-體積變化量V曲線或壓力p一用測管水位下降值S曲線)如圖1《 典型的旁壓曲線》所示,可劃分為三段:
Ⅰ段(曲線AB):初始階段,反映孔壁受擾動后土的壓縮與恢復。
Ⅱ段(直線BC):似彈性階段,此階段內壓力與體積變化量(測管水位下降值)大致成直線關係。
Ⅲ段(曲線CD):塑性階段,隨着壓力的增大,體積變化量(測管水位下降值)逐漸增加,最後急劇增大,直至達到破壞。
旁壓曲線I段與Ⅱ段之間的界限壓力相當於初始水平壓力p0,Ⅱ段與Ⅲ段之間的界限壓力相當於臨塑壓力pf,Ⅲ段末尾漸近線的壓力為極限壓力p1。
進行旁壓試驗測試時。由加壓裝置通過增壓缸的面積變換,將較低的氣壓轉換為較高壓力的水壓,並通過高壓導管傳至試驗深度處的旁壓器,使彈性膜側向膨脹導致鑽孔孔壁受壓而產生相應的側向變形。其變形量可由增壓缸的活塞位移值S確定,壓力P由與增壓缸相連的壓力傳感器測得。根據所測結果,得到壓力P和位移值S(或換算為旁壓腔的體積變形量V)間的關係,即旁壓曲線。根據旁壓曲線可以得到試驗深度處地基土層的初始壓力、臨塑壓力、極限壓力,以及旁壓模量等有關土力學指標。
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旁壓試驗設備
旁壓試驗所需的儀器設備主要由旁壓器、變形測量系統和加壓穩壓裝置等部分組成。
1.旁壓器
旁壓器又稱旁壓儀,是旁壓試驗的主要部件,整體呈圓柱形,為三腔式圓柱形骨架,外套彈性膜。分上、中、下三腔,中腔為測試腔,連接地上液體管路部分;上下為輔助腔,連接地上氣體管路部分。旁壓器下入試驗位置,加壓後上下輔助腔迅速膨脹貼緊鑽孔側壁,用於固定旁壓器,並使之保持豎直狀態;中部測試腔按試驗要求在不同氮氣壓力下,隨注入其中的液體而變形。
2.變形測量系統。主要有水位測管和導壓管組成。水位測管為有機玻璃材質,內截面積11.75 cm²,其主要功能是顯示旁壓器的體積變化。水位測管兩側分別設置了S、△V、△R三個標尺刻度。S為標準長度,最小刻度1 mm,表示由於旁壓器變形,引起水位測管液麪下降值;△V為體積增量,表示由於旁壓器變形,引起水位測管內液體體積變化值;△R為半徑增量,表示旁壓器變形根據測試段長度換算得到的旁壓器半徑增量。
3.加壓穩定裝置。主要由氮氣源、調壓閥、壓力錶組成。氮氣源為高壓氮氣,其最低壓力值,宜大於試驗預估最大壓力1~2 MPa;當氮氣源壓力過大時,為保護試驗設備和人員安全,建議配置減壓閥後連接旁壓儀。調壓閥為壓力精密調節裝置,可以在輸入穩定壓力後,調節輸出壓力從0到最大值,該部分是旁壓試驗的主要控制部分。為方便讀數,配置大小量程兩塊壓力錶.小量程壓力錶範圍為0~1 MPa,當試驗壓力大於1 MPa時,關閉小量程壓力錶下方閥門,使用大量程壓力錶讀數,後者的範圍是0~4 MPa。
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旁壓試驗作用
通過對旁壓試驗成果,並結合地區經驗,可用於以下岩土工程目的:
(1)測求地基土的臨塑荷載和極限荷載強度,從而估算地基土的承載力;
(2)測求地基土的變形模量,從而估算沉降量;
(3)估算樁基承載力;
(4)計算土的側向基牀係數;
(5)根據自鑽式旁壓試驗的旁壓曲線推求地基土的原位水平應力、靜止側壓力系數。