工程檢測方法——地基承載力檢測方法及其分析

本文主要介紹地基承載力檢測方法及其分析。木文旨在與同行相互學習、共同進步,希望對日後的相關工作提供一定的借鑑作用。

針對目前地基承載力檢測的現狀,有必要詳細討論地基承載力的檢測方法以及如何正確運用,木文查閱了目前公路橋涵、建築地基、岩土勘察以及鐵路等方面設計施工規範中相關內容,通過分析比較,並結合公路工程實踐,提出了相應的地基承載力檢測方法,可作為橋涵地基檢測的依據。

工程檢測方法——地基承載力檢測方法及其分析

01 檢測方法

1)靜載荷試驗

靜載荷試驗也稱平板載荷試驗,是在一定面積的承壓板上向地基逐級施加荷載,測求地基土的壓力與變形特性的原位測試方法。它反映了壓板下數倍承壓板直徑或寬度範圍內地基土強度、變形的綜合性狀,可以測求地基土和各種複合地基的承載力。試驗設備主要包括加荷穩定系統、反力系統、觀測系統及處理分析系統,成果圖主要為荷載(Q)—位移(S)曲線。

2)波速測試法

彈性波在土中的傳播速度是反映土的動力特性的一項重要參數。由此可以確定地基的動剪切模量和動彈性模量,進而求出地基承載力。通過對加固前後彈性波速度的比較,可檢驗地基的加固效果。由於土中壓縮波速度受到含水量的影響,不能真實反映土的動力特性,故通常以剪切波或瑞利波速為主。測試方法有跨孔法、單孔法、面波法。

3)動力參數法.

該方法是根據動力學原理,分別測出複合地基中樁和土的自振頻率和初速度,計算出樁和土的抗壓剛度係數,再根據抗壓剛度係數和承載力的關係計算出樁土各自的承載力,最後按樁土承載力分擔公式,計算出複合地基承載力。

4)附加質量法

附加質量法,在形式上是載荷板試驗的模擬,即通過在載荷板上附加一定的質量塊,用重錘激振旁土,測出每級荷載作用下“附加質量—載荷板—地基”所組成體系的自振頻率,建立自振頻率與附加質量之間的關係,進而求出地基動剛度或剛度係數,再根據動靜關係求出地基承載力。

工程檢測方法——地基承載力檢測方法及其分析


02 檢測方法的分析

1)動載荷測樁

動載荷測樁法具有經濟、高效的優點,隨著樁基技術的發展,在工程中採用承載力高達數萬千牛以上的大型樁已屢見不鮮,古老的靜載荷試驗方法已難以滿足樁承載力和質量檢測等方面的需要。因此,對於動力測樁法的研究、應用與推廣具有重要意義。

2)波速測試法

該方法主要是通過用測試樁和樁間土的剪切波速或瑞利波速,進而求出複合地基承載力的一種方法。瑞利波是在地表進行施測,具有方便、快速、成本低的特點,隨著電子技術和計算機技術的發展,近十年在國內得到了迅速的發展,該方法是利用樁和土動力學性質,測得樁和樁間土的瑞利波速,利用地基承載力與波速的相關關係,推算出地基承載力。

由於瑞利波速度反映某i頻率波長深度內地層的平均波速,因此可用平均值來表示地層的物理力學性質,改變激振器的振動頻率,瑞利波的波長也隨之改變,頻率增大,波長變小;頻率降低,波長增大,勘探深度加深,所以瑞利波法可以分層計算某一深度地層的平均物理力學參數,瑞利波法測試地基的剪切波速度的理論和方法技術已趨成熟,然而如何把波速參數轉換成承載力值,仍需要針對不同的地基類型,做大量的實驗研究工作,建立其數學物理方程以及經驗數據庫,提高該方法的實用性。

3)動力參數法

利用動力參數法檢測樁基承載力,已有可靠的理論和較為成熟的經驗及應用實踐,但是用於檢測複合地基承載力尚處在試驗階段,欲保證承載力的測試精度,必須保證參數和動靜關係的可靠性。在動參數中,自動頻率及參數質量的確定至關重要,但是在頻譜分析圖中,有效頻率幅值不一定是最大的,因而不一定形成頻譜分析圖中的主頻峰,另外帶寬不合適,會使有效頻率隱藏或模煳,也會給有效頻率的確定帶來困難。有效頻率確定不準,會給承載力的計算帶來很大的誤差,故該方法在確定有效頻率時,需要有相當的經驗。在動參數可靠的基礎之上,應根據不同的地基類型,通過相當數量的動靜實測對比,進行統計分析,以確定可靠的動靜轉換系數,以保證檢測成果的可靠性。

工程檢測方法——地基承載力檢測方法及其分析

4)附加質量法

附加質量法是建立在單自由度線性振動體系模型之上的一種方法。故實體與模型是否有較好的等效性是決定該方法能否應用的關鍵。凡是實測地基系統與該方法的理論型模型足夠相似或等效,採用該方法就能獲得良好的效果,故該方法適用於彈性較好,滿足單自由度體系的天然地基,各種複合地基及單樁承載力的測定;對於橡皮土、板結層、橫向彈性不對稱等類地基,效果不太理想,但是該方法可以利用自身的特點,檢驗方法的有效性,“多級附加質量法”可以利用自振頻率隨附加質量增大而減小的規律去檢驗具體的測點與模型的等效性,如果這種規律明顯,證明等效性是好的,測出的參數是可靠的。這種方法具有廣泛的適用性、足夠的可靠性、設備簡單、測試速度快等優點。


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