伞型浅层平板载荷试验装置在某场地勘察中的应用

张 勇 纪成亮 于生飞

(山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250100)

0 引言

载荷试验在工程勘察中应用广泛，是一种重要的岩土原位测试方法，一般认为是各种原位测试中最可靠的方法。浅层平板载荷试验是在一定面积的承压板上向浅部地基土逐级施加荷载，测求地基土的压力与变形特性的原位测试方法，可以反映承压板下1.5倍～2.0倍承压板直径或宽度范围内地基土强度、变形的综合性状。载荷试验设备主要由稳压加荷装置、反力装置和沉降观测装置组成，常见的反力装置有堆载、锚定及自反力装置等。本文通过锚定式反力装置中的伞型浅层平板载荷试验装置对某电厂工程场地的浅层地基土进行载荷试验，并分析研究了地基土的承载力特征值、变形模量、地基基床系数等参数，取得了良好的效果。

1 工程概况

1.1 项目背景

某电厂工程位于安徽省西北部的亳州市利辛县，新建2台百万千瓦级超超临界燃煤机组。拟建场地位于淮北冲积平原的南缘，淮河中游北岸的一级阶地上，地势平坦开阔。

1.2 场地工程地质条件

2 试验方案

2.1 试验目的

本试验的试验目的主要是：确定天然地基土的地基承载力；确定天然地基土的变形参数；确定地基基床反力系数。

2.2 试验方法

试验分8级～10级加荷，加荷方式采用分级维持荷载沉降相对稳定法(常规慢速法)。

每级加载后，按间隔10 min,10 min,10 min,15 min,15 min测读一次沉降，以后为每隔30 min测读一次沉降量，当在连续2 h每小时的沉降量不大于0.1 mm时，可认为沉降已达相对稳定标准，施加下一级荷载。

当出现下列情况之一时，可终止试验：

1)承压板周围的土明显地侧向挤出，周边岩土出现明显隆起或径向裂隙持续发展；

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24 h沉降速率不能到相对稳定标准；

4)总沉降量与承压板直径(或宽度)之比超过0.06。

2.3 试验装置

本试验采用的试验装置如表1所示。

表1 试验装置的设备明细表

本工程为粘性土场地，经过现场测试，采用地锚提供反力的装置减少了堆载运输的工作量，现场地锚安装简易，锚定稳固可靠。所使用主要仪器参数如表2所示。

表2 主要设备参数表

试验装置安装完毕后如图1所示。

2.4 试验概况

按照GB 50021—2001岩土工程勘察规范(2009版)第10.2.2条规定：“载荷试验应布置在有代表性的地点，每个场地不宜小于3个点，浅层平板载荷试验应布置在基础底面标高处”。本次勘测针对①层粘土进行了1组伞型浅层平板载荷试验，共3个试验点，详见表3。

表3 试验概况

本试验执行的标准主要为GB 50021—2001岩土工程勘察规范(2009年版)和GB 50007—2011建筑地基基础设计规范。

3 试验结果及分析

3.1 p—s曲线

根据试验所测得的数据，绘制各试验点的p—s(荷载—沉降)曲线如图2所示。

3.2 地基承载力特征值的确定

ZH1测点比例界限为160 kPa，最大加载量为400 kPa，因此取承载力特征值160 kPa；

ZH2测点无明显比例界限，最大加载量为600 kPa，沉降量与载荷板直径之比s/b=0.01对应的承载力为189 kPa，因此取承载力特征值189 kPa；

ZH3测点无明显比例界限，最大加载量为320 kPa，沉降量与载荷板直径之比s/b=0.01对应的承载力为145 kPa，因此取承载力特征值145 kPa。

试验结果如表4所示。

表4 载荷试验结果一览表

4 地基土变形参数分析

4.1 变形模量

根据GB 50021—2001岩土工程勘察规范(2009年版)变形模量E0(MPa)可按下式计算：

其中，I0为刚性承压板的形状系数，圆形承压板取0.785；方形承压板取0.886；v为土的泊松比，碎石土取0.27，砂土取0.30，粉土取0.35，粉质黏土取0.38，黏土取0.42；d为承压板直径；p为p—s曲线线性段的压力，kPa；s为与p对应的沉降，mm。综合上述分析，该场地地基变形模量E0确定如表5所示。

表5 载荷试验变形模量计算成果表

4.2 基准基床系数

根据GB 50021—2001岩土工程勘察规范(2009年版)10.2.6条：

其中，p为p—s曲线线性段的压力，kPa；s为与p对应的沉降，mm。

综合上述分析，该场地地基土基准基床系数确定如表6所示。

表6 地基土基准基床系数计算成果表

5 结语

本文通过伞型浅层平板载荷试验装置对某电厂工程场地的浅层地基土进行了浅层平板载荷试验，并分析研究了地基土的承载力特征值、变形模量、地基基床系数等参数，试验表明：

1)该种试验装置轻便可靠，对粘性土场地具有良好的适用性和经济性；

2)本场地①层粘土的天然地基承载力特征值为165 kPa，变形模量为12.3 MPa，基准基床系数为3.4×104kN/m3。