旁压试验

旁压试验等体积增加测试方法研究：王福高敬赵艳良等　５３　

文章编号：１６７２—７４７９（２０１１）０６—００５３—０３　

旁压试验等体积增加测试方法研究　

王　福　高　敬　赵艳良　陈志英　

（１．铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津３００２５１；２．河北省水利水电勘测设计研究院，天津３００２５１）　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｅｑｕａｌ　Ｖｏｌｕｍｅ　Ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ＰＭＴ　

Ｗａｎｇ　Ｆｕ　Ｇａｏ　Ｊｉｎｇ　Ｚｈａｏ　Ｙａｎｌｉａｎｇ　Ｃｈｅｎ　Ｚｈｉｙｉｎｇ。　

摘要针对美国ＡＳＴＭ标准中关于旁压试验测试方法的规定，分析了国内外旁压试验测试方法　

的差异性。通过对国内通用ＰＹ一４型进行设备改进和操作调整，实现了ＡＳＴＭ标准中的等体积增加测　

试。通过与传统试验方法的对比，初步分析了该方法的优点。　

关键词　旁压试验ＡＳＴＭ标准　等体积增量测试方法ＰＹ一４型旁压仪　

中图分类号：ＴＵ４１３．４　文献标识码：Ｂ　

１　概述　

德国工程师１９３０年发明了第一台旁压仪，由于当　

时材料科学的制约（半刚性塑料和人造橡胶尚未发　

明），在旁压试验技术上遇到了很多问题。１９５５年，法　

国道桥工程师梅纳（Ｍ６ｎａｒｄ）制造了三腔式旁压仪的　

初型，后来发展为今天在国际上广为使用的法国梅纳　

旁压仪。我国于二十世纪六七十年代仿制旁压仪，并　

取得了成功，后来发展为国内普遍采用的ＰＹ型和较　

新的ＰＭ型旁压仪　。ＰＹ型旁压仪因其结构简单、　

操作方便在国内使用较广。　

收稿日期：２０１１—１Ｏ—ｌ２　第一作者简介：王福（１９７３一），男，２００８年毕业于哈尔滨铁道职业技　术学院土木工程专业，工程师。　上述旁压设备均能实现旁压测试的初衷，即原位　

横向载荷试验，但在旁压仪结构和测试方法方面存在　

差异。ＡＳＴＭ标准在美国标准体系中充当了国内规范　

的作用，它是由美国材料试验协会（Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）发布的基础性标准和要求。　

李仁美：旁压试验在隧道工程原位测试中的应用　・１３１・　旁压试验在隧道工程原位测试中的应用　李仁美　（湖南省地球物理地球化学勘查院湖南邵阳４２２０００）　摘要　结合工程实例介绍旁压试验在隧道工程中的应用，并与标准贯入试验结果进行对比，证　明用于工程设计取得较好效果。在旁压试验结果中介绍了部分土层的力学性能参数，为类似工程提供　参考。　关键词　旁压试验原位测试　隧道工程　１　引言　在隧道工程勘察设计中，需获取场区岩土的物理　力学性质指标，传统测试是依靠钻探、取样和室内试　验等方法。但随着工程建设的快速发展，特别是较大　而复杂工程项目的增多，工程地质显现多样性、差异　性，传统的方法难以适应需求。为此，工程上要求勘　察能够提供科学可靠的、能够反映岩土原始状态的力　学参数，这就要求在隧道工程的勘测中引入旁压仪原　位测试技术。　旁压试验又称横压试验，于１９３０年前后由德国　工程师Ｋｏｇｌｅｒ发明。１９５７年，法国道桥工程师梅那　（Ｍ６ｎａｒｄ）成功地研制了三腔式旁压仪。利用旁压试　验成果，可以计算地基土的承载力、压缩模量和基床　系数等重要参数…　。　２基本原理和分析方法　旁压试验原理是通过向圆柱形旁压器内分级充气　加压，在竖直的孑Ｌ内使旁压膜侧向膨胀，并由该膜　（或护套）将压力传递给周围的土体，使土体产生变　形直至破坏，从而得到压力与扩张体积（或径向位　移）之间的关系，根据这种关系对地基土的承载力、　变形性质进行评价。　旁压试验理想化为圆柱孑Ｌ穴扩张，属于轴对称平　面应变问题。典型的旁压曲线（Ｐ—　）可分为三　段，见图１。Ｉ（初始）阶段。弹性膜自由膨胀阶段；　图１典型的旁压曲线图　Ⅱ（似弹性）阶段。压力与体积变化量大致呈直线　关系；１１１（塑性）阶段。随着压力的增加，体积变化　量也迅速增加。　Ｉ一Ⅱ阶段的界限压力相当于初始水平应力Ｐ　；　Ⅱ一Ⅲ阶段的界限压力相当于临塑压力Ｐ　；１１１阶段末　尾渐近线的压力为极限压力Ｐ　。　３工程应用　厦门市机场路一期工程为分离式车行隧道，全长　３　８４０　ｍ；总体呈南北走向。隧道为双向六车道特长　隧道，净宽１３．５　ｍ，净高５．０　ｍ，为浅埋、大跨非直　线隧道。旁压试验部分计算成果见表１及图２。　。　表１　旁压试验部分计算成果表　

旁压试验估算地基土水平基床系数方法探讨

摘要：根据某工程旁压试验的测试结果，结合地区经验，探讨采用旁压试验估算地基土水平向基床反力系数的方法。

关键词：旁压试验；地基土水平向基床反力系数

地基土水平向基床系数为土抗力与水平位移之间的比例系数，对于多支撑式基坑挡墙围护结构设计，目前多采用的分析方法是竖直弹性地基梁法，作为此种方法中的重要参数，地基土水平基床系数的取值对基坑围护结构设计的科学合理性具有重要意义。本文主要探讨采用预钻式旁压试验确定地基土水平向基床系数的方法。

一、影响基床系数的因素

基床系数的大小与土体的类别、物理力学性质、结构物基础部分的形状、大小、刚度、位移有关以外，还和埋深、应力水平、应力状态、地下水、时间效应等因素有关，这些因素共同决定了基床系数是一个不容易确定的指标。[1]细粒土与粗粒土之间所表现的特性有显著的差异性，细粒土稠度增加，粗粒土密实程度的提高都会使基床系数增加[2]；基床系数与基础尺寸密切相关，基础尺寸越大，基床系数就相应减小，有关试验研究表明，因土的复杂性，

土体的变形量与基础尺寸并不完全是呈线形关系变化，即基床系数与基础尺寸的关系不一定是线形关系。[3]

二、预钻式旁压试验简介

预钻式旁压试验（pmt）是通过旁压器在预先打好的钻孔中对孔壁施加横向压力，使土体产生径向变形，利用仪器量测压力与变形

的关系，测求地基土的力学参数。旁压试验可理想化为圆柱孔穴扩张课题，并简化为轴对称平面应变问题。典型的旁压曲线可分为三个阶段：

ⅰ阶段：初始阶段；

ⅱ阶段：似弹性阶段，压力与体积变化量大致呈直线关系；

ⅲ阶段：塑性阶段，随着压力的增加，体积变化量也迅速增加。

ⅰ-ⅱ阶段的界限压力相当于初始水平应力p0；ⅱ-ⅲ阶段的界限压力相当于临塑压力pf；ⅲ阶段末尾渐近线的压力为极限压力pl。

第２０卷第５期　２００６年１０月　资源环境与工程　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．２０　Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．６２　

文章编号：１６７１—１２１Ｉ（２００６）０５—０５２７—０４　

旁压试验在地铁工程勘察中的应用　

孙　敬　，詹　松　，钟嘉高。　

（１．广东有色工程勘察设计院，广东广州５１００８０；２．广东省公路勘察规划设计院，广东广州５１０２７５；３．中国地质大学研究生院，湖北武汉４３００７４）　

摘要：简要介绍旁压试验的结构７Ｌ．：ｒ－作原理，并将其应用于地铁工程勘察的原位测试中，通过对旁压试验的　成果整理分析，以确定地基土的强度和变形特性，为地铁工程勘察设计提供参考。　关键词：旁压试验；旁压曲线；特征值；地铁　

中图分类号：ＴＵ４１３．４；Ｕ２３１　．１　文献标识码：Ａ　

０引言　２试验资料整理　

旁压试验是工程地质勘察中的一种原位测试方　

法，简称ＰＭＴ，也称横压试验。１９５７年由法国道桥工　

程师梅那（Ｍｅｎａｒｄ）发明，它可以根据确定的土的临塑　

压力和极限压力以评价地基土的承载力；可确定土的　

原位水平应力或静止侧压力系数；估算土的旁压模量、　旁压剪切模量、侧向基床反力系数；估算软粘土不排水　

抗剪强度以及估算地基土强度等。成为工程勘察和基　

础设计的实用、可靠的方法之一ｌｌ　Ｊ。　

１试验设备及方法　

旁压试验原理是在竖直的孔内使旁压仪的旁压膜　

膨胀，并由外膜将压力均匀传给周围土体，使土体产生　

变形直至破坏，得到压力与径向变形的关系，从而获得　

地基土水平向的承载强度和变形性质　’　。　

ＰＭ一２型预钻式旁压仪由旁压器、注水系统、压力与变　

形测量系统、压力施加装置等构成，旁压器测量腔外径为　

９０　１Ｔｌｆｌ、有效长度为３３　ｍｎｑ，固有腔体积为２　１３０　ｅｍ　，其压　

力等级可达７．０　ＭＰａ，适用于强度较高的地层。　

试验时先用工程钻机在需要检测土层中成孔至试验　

深度以下１．５　ｍ左右，孔径比旁压器外径大２　１Ｔｌｆｌ～３　ｒａｉｎ，　绝不允许过大，孔壁要求垂直、光滑、圆整，并尽量减少对