荷载板试验

更新时间:2023-04-11 20:09

荷载板试验是原位测试方法之一。原位试验是指在岩土体原有的位置上,在保持土的天然结构、天然含水量以及天然应力状态条件下测定岩土性质。

试验原理

荷载板试验就是在欲试验的土层表面放置一定规格的方形或圆形承压板,在其上逐级增量持续时间相同或接近,测记每级荷载板作用下荷载板沉降量和稳定值,加载至总沉降量为25mm,或达到加载设备的最大容量为止,然后卸载,记录土的回弹值,持续时间应不小于一级荷载增量的持续时间。根据试验记录绘制荷载P和沉降量S的关系曲线(图1)。分析研究地基土的强度与变形特征,求得地基土容许承载力与变形模量等力学数据。

试验操作

地基在荷载作用下达到破坏状态的过程可分为三个阶段(图2)

压密阶段(直线变形阶段)

相当于P-S曲线上的oa段,p-s曲线接近于直线,土中各点的剪应力均小于土的抗剪强度,土体处于弹性平衡状态,这一阶段荷载板沉降主要是由于土中孔隙的减少引起,土颗粒主要是竖向变位,且随时间渐趋稳定而土体压密,所以也称为压密阶段。曲线上相应于a点的荷载称为比例界限Pr。

剪切阶段

相当于p-s曲线上的ab段。这一阶段p-s曲线已不再保持纯属关系,沉降的增长率( △S/△P)先随荷载的增加而增大。在这个阶段,除土体裁的压密外,在承压板边缘已有小范围局部土体的剪应力达到或超过了土体的抗剪强度,并开始向周围土体发生剪切破坏(产生塑性变形区);土体的变形是由于土中孔隙的压缩和土颗粒剪切移动同时引起的,土颗粒同时发生竖向和侧向变位,且随时间不易稳定,故称之为局部剪切阶段。随着荷载的的继续增加,土中塑性区的范围也逐步扩大,直到土中形成连续的滑动面,由荷载板两侧挤出而破坏。因此,剪切阶段也是地基中塑性区的发生及发展阶段。相应于P-S曲线上b点的荷载称为极限荷载Pu。

破坏阶段

相应于P-S曲线上的段bc。当荷载超过极限荷载后,荷载板急剧下沉,即使不增加荷载,沉降也不能稳定,同时土中形成连续滑动面,土从承压板下挤出,在承压板周围土体发生隆起及环状或放射状裂隙,故称之为破坏阶段。该阶段在滑动土体范围内各点的剪应力达到或超过土体的抗剪强度;土体变形主要由土颗粒剪切变位引起,土粒主要是侧向移动,且随时间不能达到稳定,地基土失稳而破坏。

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