浅层平板载荷试验，设计值180kPa，按照2倍计算是360kPa，那么他需要多少吨的堆载物？

软件 2024-07-10

平板载荷试验的基本方法

一、试验仪器设备

载荷测试设备由：①承压板；②加荷装置；③沉降观测装置等部件组成(图2-1)。

1.承压板

承压板是模拟基础传力给地基的设备，为了获得比较准确的地基测试参数，理论上承压板的刚度和尺寸应尽量与基础相近。在实测中，刚度相近比较容易达到，采用刚性大的加筋厚钢板或钢筋混凝土板即可；但承压板尺寸与实际基础相近则难于达到，由于整个地基土的测试面积太大，其上施加的总荷载势必加大，既造成试验设备庞大又使试验条件难以达到。而承压板面积太小，则影响地基土沉降量预测和极限荷载值的准确性。

图2-1 静力平板载荷试验系统

1—承压板；2—量测系统；3—堆载；4—地锚反力系统；5—载荷台；6—混凝土载荷台；7—桁架；8—千斤顶；9—反力拉杆；10—传力柱

国内外对承压板尺寸效应作了大量研究，当承压板面积在一定范围内时，沉降值S随承压板直径D增加而加大，但当承压板直径D过小，则出现沉降值S随D减小而增加的现象。而当承压板直径D大于一定值后，沉降值S随D值增加而加大的趋势变得不明显。处于上述两个明显转折点的承压板直径D值分别为30cm和50cm左右，这也是静力载荷试验中经常选用直径30～50cm承压板的原因。

承压板是平板载荷试验系统中的重要部件，一般为铸钢件。受现场条件限制，承压板也有采用现场混凝土浇筑和预制两种，其底面一般用厚钢板。对承压板的要求是：要有足够的刚度；满足在加荷过程中承压板本身的变形小；而且其中心和边缘不能产生弯曲和翘起的要求，故其形状一般为圆形(也可为方形)。根据经验，土质松软(如：软土、新近沉积土、人工杂填土)或上硬下软的双层地基土，宜采用较大尺寸；土质较硬时，承压板宜选用较小尺寸；对密实粘性土和砂土，承压板面积一般为1000～2500cm²；对一般土，承压板面积多采用2500～5000cm²。

为计算方便，我们给出几种常用不同面积的圆形—方形承压板直径和边长换算值(表2-1)。

2.加荷装置

加荷装置包括：压力源(千斤顶、堆载物)；载荷台架；反力构架等。加荷方式有两种，即：重物静力加荷和液压千斤顶加荷。

重物静力加荷法：在载荷台上放置重物(如钢锭、铅块、建筑砌块等)，以此向地基土加荷载。此法虽显笨重，劳动强度大，但其荷载稳定，常在大荷载测试时采用。

表2-1 圆形—方形承压板直径和边长换算表

液压千斤顶反力加荷法：用液压千斤顶加荷，用地锚系统提供反力，其加荷控制及搬运方便，劳动强度相对较小，但可提供的反力有限，故适于小荷载测试。采用液压千斤顶加荷，必须注意两个问题：①液压千斤顶的行程必须满足地基沉降量的要求，必要时，可采用上、下两个千斤顶重叠放置，以增加液压千斤顶行程，来满足特殊地基沉降量要求；②地锚系统反力要大于最大加荷。由于受力后地锚上拔，设备本身变形，千斤顶漏油和承压板下沉，使试验过程中千斤顶的压力不易稳定，会出现压力减退现象。为保持相对恒压，一般采用千斤顶液压自动伺服系统，以保持压力稳定。

地锚系统、反力构架或载荷台架，其构件和总体组合强度不能过低，应是试验最大荷载1.5～2倍。

3.沉降量测系统

沉降量测系统由千分表(以前多使用指针式千分表，现在一般使用带计算机数据接口的电子千分表，既可以观测，又可以实现数据自动采集)及固定支架或沉降传感器及自动记录仪组成。其量测精度不应低于±0.01mm。

二、试验要点和要求

载荷试验设备重、部件多、试验周期长，因此，要格外注意人身和设备安全。不同类型的仪器都配有其性能和使用说明书，使用前应仔细阅读并要配有专人掌握使用。试验步骤如下：

1.检查仪器及配套件性能

试验前检查仪器设备的性能是否正常；准备好电源、照明和试验用的各种工具。

2.试验点选择

要考虑建筑物需要和地基土的特点以及场地条件，进行试验设计和选用适合的试验方式及其承压板面积。载荷试验宜采用圆形刚性承压板，根据土的软硬不同选用合适的尺寸：土的浅层平板载荷试验承压板面积不应小于2500cm²；对软土和粒径较大的填土不应小于5000cm²；土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用5000cm²；试验点一般应布置在有代表性的地点、二级以上工程建筑物的重要部位、地基土主要持力层及能够发挥地基潜力的关键土层上。每个场地的试验点不宜少于3个，当场地内土体不均时，应适当增加。

3.开挖试坑

浅层平板载荷试验的试坑宽度或直径不应小于承压板宽度或直径的3倍；深层平板载荷试验的试井直径应等于承压板直径。当试井直径大于承压板直径时，紧靠承压板周围土的高度不应小于承压板直径；当挖至距试验深度15～20cm处预留防扰动保护层，停止快速开挖，用平铲修整至测试深度后，在承压板下铺设不超过20mm的砂垫层找平，要求尽快安装试验设备，并减少对土的扰动。

4.安装设备

现以拉锚(杆)式千斤顶加荷静力平板载荷试验系统为例，简要介绍试验系统的安装：

(1)确定建筑场地中的试验点位置，标出试验点的中心位置。要求试验点以2m为半径的场地平整，以便操作和保证有足够和均衡的反力；

(2)按照地锚水平拉杆长度，确定各个地锚安装位置并组织安装。安装地锚时，逐一安装地锚水平拉杆并紧固之。施工时，切忌雨水流入试坑。一般应先架设防雨、防晒帐篷，并在帐篷外挖好排水沟；

(3)按要求开挖试坑、取样；平整坑底并在承压板下铺设不超过20mm的砂垫层找平；

(4)用拉线法找出试验中心点，安装承压板(应使承压板轻轻就位，既要水平，又要垂直、居中，最终通过传力柱把试验施加的载荷呈中心荷载方式作用在承压板上)→安装位移传感器→千斤顶→传力柱和拉杆帽→在地锚和传力柱间安装反力拉杆并使之均匀受力→安装电子千分表；

(5)进行试验前的全面检查，确认没有问题后，便可开始试验。

试验须填写原始记录(表2-2)：

表2-2 浅层平板载荷原位试验记录表

(1)加荷方式：载荷试验加荷方式应采用分级维持荷载沉降相对稳定法(常规慢速法)。有地区经验时，可采用分级加荷沉降非稳定法(快速法)或等沉降速率法。加荷等级宜取10～12级，不应少于8级，荷载量测精度不应低于最大荷载的± 1%；

对慢速法，当试验对象为土体时，每级荷载施加后，以间隔5min、5min、10min、10min、15min、15min测读一次沉降，以后每间隔30min测读一次沉降；当连续两小时每小时沉降量都小于0.1mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，可施加下一级荷载。

按照经验，各类土的加荷等级增量，可参考表2-3。

(2)最终荷载的确定：应根据试验目的、设备条件等而定。如：为了确定地基变形参数、比例界限承载力，或因设备条件限制，则在比例界限压力点出现后，再加压2～3级即可终止；又如，在设备条件允许情况下，为确定地基土承载力，最好做到破坏阶段，以求出地基的极限荷载值。

表2-3 各类土加荷等级增量表

(3)终止试验条件：当出现下列现象之一者即可认为地基土达到破坏阶段，并可终止试验：①承压板周边的土出现明显侧向挤出，周边土出现明显隆起或径向裂缝持续发展；②本级荷载的沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷载与沉降曲线出现明显陡降；③在某级荷载下24h沉降速率不能达到相对稳定标准；④总沉降量与承压板直径(或宽度)之比超过0.06。

锅炉蒸汽流量表显示单位为吨，那么表上统计的数值是蒸汽的体积单位还是重量呢？

1．什么是真空热水锅炉？答：所谓真空热水锅炉，又称真空相变热水锅炉。就是指正常工作时, 锅炉内部介质压力低于大气压，通过相变换热方式加热冷水的锅炉。 2．真空热水锅炉的组成结构原理？答：真空热水锅炉炉体分上下两部分，其中下半部分结构类似于三回程湿背式锅壳蒸汽锅炉，即炉胆和烟道组成的受热面；而上半部分为真空室（负压蒸汽室），其空间内装设有管式汽-水热交换器，用来加热流过换热器中的循环水。运行原理：真空热水锅炉运行时，在真空负压下炉体内的热媒水吸收燃料燃烧释放的热能，沸腾汽化为低温蒸汽，低温蒸汽上升遇到不锈钢换热器中的系统循环水，加热循环水送给用户用于采暖或卫生热水。水蒸气自身被冷却凝结成水滴

平板静力载荷试验成果应用

一、确定地基承载力特征值

地基承载力特征值f_ak(characteristic value of subgrade bearing capacity)特指由载荷试验测定的地基土压力变形曲线，线性变形内规定的变形所对应的压力值，其最大值为比例界限值。

1.拐点判别法

根据拐点型荷载—沉降曲线的特点，其比例界限值的所处位置情况，进行如下判定：

(1)当极限荷载点P_u与比例界限点P₀，相距较远(一般认为P_u/P₀≥2)，且P₀以后的曲线曲率变化呈舒缓状的，一般以P₀为地基承载力特征值(f_ak)。此时地基土的强度能完全满足工程设计要求，而且地基在此荷载范围内的地基变形量也能充分保证建筑物的变形要求。地基土即使偶受超载，由其超载引起的变形也基本上以弹性变形为主，不会危及建筑物安全。常见的这类地基土，多为密实砂土、硬塑以上的粘性土等。

(2)当极限荷载点P_u与比例界限点P₀，相距较近(一般认为P_u/P₀＜2)，且P₀以后的曲线曲率变化呈陡降状的(一般多为脆性破坏类型的土，如某些黄土、红土等)，若以P₀为地基承载力特征值，就不能满足建筑物的地基强度和建筑物的变形安全要求，此时，地基承载力特征值f_ak建议取值为：

f_ak=

(国家《建筑地基基础设计规范》〈GB50007—2002〉推荐) (2-18)

视建筑物的不同设计和使用要求，在确定地基土的地基承载力特征值f_ak时，应根据实际情况对地基承载力特征值在P₀附近进行符合实际情况的调整，如：对于一些有特殊要求的建筑物，如核设施工程中的核心构筑物场地，尽管极限荷载点P_u与比例界限点P₀，相距较远(P_u≥2P₀)，但为确保建筑物地基在强度、地基变形方面的绝对安全，此时，地基承载力特征值f_ak建议取值：

土体原位测试与工程勘察

而在一般工程中，对于一些变形要求不甚高的构筑物，为了充分发挥地基潜力，在保证安全、合乎国家有关设计规范和强制性法规的前提下，可适当提高地基承载力特征值的取值，此时，f_ak建议取值为：

土体原位测试与工程勘察

2.相对沉降判别法

根据大量统计和工程经验，在非拐点圆滑型P—S曲线中，用沉降量相对于承压板宽度(或直径)之比值，可以确定地基承载力。

对于有一定强度的中、高压缩性土，P—S曲线呈非线性，无明显拐点，曲线斜率随荷载增加而增加，直至破坏。有时，由于设备条件限制，试验做不到完全破坏阶段。这种土变形量很大，即使是以极限荷载除以安全系数，有时变形还是可能超过建筑物允许值。基于这种情况，国内外对这种土采取了按控制变形量给出地基承载力的方案，即：限定P—S曲线上S与对应承压板宽度或直径D的比值，就是限定了地基的最大变形量，在确定的经验取值区间内，在P—S曲线上找到S/D在P—S坐标中对应的荷载作为地基承载力。如表2-6及图2-5所列示。

表2-6 用沉降判别法确定地基承载力

图2-5 用沉降判别法确定地基承载力

二、计算地基变形模量E₀

土的变形模量E₀是指土在单轴受力、无侧限情况下的应力与应变之比，与室内有侧限条件下压缩试验求得的压缩模量E_b0不同，其值可由载荷试验成果P—S曲线的直线变形段按弹性理论公式求得，且仅适用于土层属于同一层位的均匀地基土。

按照弹性理论计算，当承压板处于不同深度时，其变形模量的计算公式有所区别，当试验为浅层平板载荷试验时，地基土的变形模量E₀的计算有如下关系式：

土体原位测试与工程勘察

式中：I₀为刚性承压板形状系数，圆形承压板取0.785，方形承压板取0.886；E₀为土的变形模量(MPa)；P、S分别为P—S曲线直线段内任一点的荷载值(kPa)及相应沉降值(mm)；D为承压板的宽度(或直径)(m)；μ为土的泊松比，其值见表2-7。

而当P—S曲线为圆滑型的非拐点曲线时，我们仍可用上式求得该地基土的模量，只不过此时所求模量为割线模量。计算参数依表2-8选择。

三、预估建筑物沉降量

在建筑物基础宽度2倍深度以内土质相对均匀时，利用平板载荷试验，可以预估建筑物沉降量。

表2-7 各类土的泊松比(μ)值

表2-8 非拐点曲线计算E₀时计算参数取值范围

对砂土地基，建筑物沉降量估算，可按公式(2-22)计算：

土体原位测试与工程勘察

对粘性土地基，建筑物沉降量估算，可按公式(2-23)计算：

土体原位测试与工程勘察

式中：S′为预估的基础沉降量(cm)；S为载荷与基础底面压力值相等时的承压板的沉降量(cm)；B为基础短边宽度(cm)；D为承压板宽度(cm)。

四、由载荷试验测定湿陷性黄土湿陷起始压力P_sh

我国湿陷性黄土(全新世Q₄黄土、晚更新世Q₃黄土、部分中更新世Q₂黄土的土层)主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区。此外，新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区和山东、辽宁、黑龙江等省的局部地区亦分布有湿陷性黄土。

湿陷性黄土遇水浸湿时，引起的湿陷变形。这是一种下沉量大、下沉速度快的失稳性变形，对建筑物危害性大。

《岩土工程勘察规范》特别规定，当不能取试样做室内湿陷性试验时，应采用现场载荷试验确定湿陷性，且湿陷性土的地基承载力宜采用载荷试验或其他原位测试确定起始压力(图2-6)。

1.(多点)单线法静力载荷试验

在同一场地的相邻地段和相同标高进行试验，应在天然湿度的土层上设3个或3个以上静载荷试验点，分级加荷，分别加至各自的规定荷载，下沉稳定后，向试坑内浸水至饱和，附加下沉稳定后，试验终止。

2.饱水单线法静力载荷试验

只做一台载荷试验。将设备安装好后，即向试坑内浸水，使3.5倍承压板直径(或宽度)深度内的土层达到饱和(取样确定)，浸水后土层含水率达饱和含水率的85%～90%时，即可认为达到饱和。接着按相对稳定法进行载荷测试，附加下沉稳定后，试验终止。

3.双线法静力载荷试验

在同一场地的相邻地段和相同标高，设2个静载荷试验点。其中1个点应设在天然湿度的土层上分级加荷，加至规定荷载，下沉稳定后，试验终止；另1个点应设在浸水饱和的土层上分级加压，加至规定压力，湿陷下沉稳定后，试验终止。

图2-6 静力载荷试验测定湿陷性黄土湿陷起始压力(P_sh)

现场采用静载荷试验测定湿陷性黄土的湿陷起始压力，应符合下列要求：

(1)承压板的底面积宜为0.50m²，试坑边长或直径应为承压板边长或直径的3倍，承压板底面下宜用10～15mm厚的粗、中砂找平。厚的砂砾石滤层；坑内注水时，坑内水面应至少高于滤层顶面3cm；沉降观测装量的固定点不得受浸水影响；

(2)每级加荷增量不宜大于25kPa，试验终止荷载不应小于200kPa；

(3)每级加荷后，按每隔15min、15min、15min、15min各测读1次下沉量，以后为每隔30min观测1次，当连续2h内，每1h的下沉量都小于0.10mm时，可认为承压板下沉已趋稳定，即可施加下一级荷载；

图2-7 确定湿陷性黄土的湿陷起始压力(P_sh)

P_sh1—P—S_sh曲线上第一拐点对应的湿陷起始压力；P_sh2—P—S_sh曲线上第二拐点对应的湿陷起始压力

(4)试验结束后，绘制判定湿陷起始压力的P—S_sh曲线图。但有时P—S_sh曲线呈非拐点圆滑型曲线，不便直接确定湿陷起始压力P_sh值。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)规定，按湿陷系数δ_s=0.015 所对应的压力确是，相当于在P—S_sh曲线上的S_sh/D=0.017时所对应的荷载为湿陷起始压力P_sh值，即：取浸水下沉量(S_sh)与承压板直径或宽度(D)之比值等于0.017所对应的荷载作为湿陷起始压力值，见图2-7a所示。

须注意的是：当P—S_sh曲线上出现两个转折点P_sh1和P_sh2时，可取两个转折点之间的中值所对应的压力，作为湿陷起始压力。如图2-7b所示。

深层平板载荷试验

目前，国内、外深层载荷试验常用的方法有两种：一种是深层平板载荷试验；另一种是螺旋板静载试验(如前述)。

深层平板载荷试验适于确定地基土埋深＞3m的深部地基土层及大直径桩桩端土层在承压板下应力主要影响范围内的承载力。它具有试验结果可靠度较高的优点，是国家规范规定的必要测试项目。但往往因其施工工程量过大且时间较长，除非特别需要和规范强制测试项目外，很难大规模普及。

近年来，国内、外推广了对深层平板载荷试验的应用范围、设备改进等方面的工作，并确立了相关试验规范，这里分别介绍国内的有关深层平板载荷试验的规范(条例)和常见的试验方法。

1.深层平板载荷试验简介

目前，国内常用的深层平板载荷试验有用人工挖孔方法进行的载荷试验和用机械成孔的载荷试验。此试验方法大多用于较重要构筑物地基土持力层、较大孔径基桩和墩底持力层的承载力测试中，故而试验准备的工作量很大。图2-12为进行ϕ800mm基桩桩端持力层的地基承载力深层平板载荷试验示意图。

图2-13是由长春工程学院吴银柱等研制的为解决大深度地基承载力测试的深层平板载荷试验装置，其最大测试深度可达到100m。该装置的机械化施工程度较高。

2.深层平板载荷试验要点

深层平板载荷试验的技术规范如下[依据建设部《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)]：

(1)深层平板载荷试验的承压板，采用直径为0.8m的刚性板。与浅层平板载荷试验(平面应力应变问题)要求不同的是：深层平板载荷试验时(三维空间应力应变问题)紧靠承压板周围外侧的土层高度，应不少于80cm；

(2)加荷等级：可按预估极限承载力的1/10～1/15分级施加。第一级荷载应把设备自重计算在内；预估极限承载力可参考室内土工试验或现场其他原位试验成果；

(3)最大加荷量：一般情况下，试验的最大加荷量应不小于测点地基土的极限荷载；当持力层土层坚硬、沉降量很小时，最大加载量不小于设计要求的2倍；

(4)沉降观测要求：每级加荷后，其第一个小时内按间隔10min、10min、10min、15min、15min测读沉降值，从第二小时以后为每隔半小时测读一次沉降。当在连续两小时内，每小时的沉降量小于0.1mm时，则认为本级荷载下的沉降已趋稳定，方可施加下一级荷载；

图2-12 ϕ800mm基桩桩端持力层地基承载力深层平板载荷试验装置

图2-13 SP—1型深层平板载荷试验装置

(5)终止试验原则：当出现下列情况之一时，可终止加载：①沉降量S急骤增大，荷载—沉降(P—S)曲线上有可判定极限承载力的陡降段，且沉降量超过0.04 D(D为承压板直径)；②在某级荷载下，24h内沉降速率不能达到稳定；③本级沉降量大于前一级沉降量的5倍；

(6)承载力特征值的确定，应符合下列规定：①当P—S曲线上有比例界限时，取该界限所对应的荷载值为地基土的承载力特征值f_ak；②满足前述终止试验原则之一时，其对应的前一级荷载确定为极限荷载。当该极限荷载值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作为地基土的承载力特征值f_ak；③不能按上述二款要求确定时，可取S/D=0.01～0.015所对应的荷载值作为地基土的承载力值，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试验点不应少于3 点。当试验实测值的极差不超过平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值f_ak。

3.深层平板载荷试验的变形模量E₀

按照《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)要求，地基土变形模量E₀(MPa)由下式计算：

土体原位测试与工程勘察

式中：D为承压板的直径或边长(m)；P为P—S曲线线性段的压力(kPa)；S为与P对应的沉降量(mm)；ω为与试验深度和土类有关的系数(可按表2-8选用)。