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扁铲侧胀仪试验及其应用扁铲侧胀试验（简称DMT ）是意大利学者Marchettis.于七十年代发明的一种原位测试技术，可作为一种特殊的旁压试验，是用静力（有时也用锤击动力）把一扁铲探头贯入到土中某一预订深度，利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张进行试验，量测不同侧胀位移时的侧向压力，可用于土层划分与定名、不排水剪切强度、判定土的液化、静止土压力系数、压缩模量、固结系数等的原位测定。
其优点是试验操作简捷，重复性好，可靠性高且较经济。
目前已在国外被广泛用于浅基工程，桩基工程，边坡工程等。
扁铲侧胀试验最适宜在软弱、松散土中进行。
一般适用于软土、一般粘性土、粉土、黄土和松散～中密的砂土。
不适用于含碎石的土、风化岩等。
因此，扁铲侧胀试验对土体而言具有较强的实用性。
1.测试仪器扁铲侧胀仪是由1 只扁铲形插板(图1) 、1 个控制箱(图2) 、气电管路、压力源、贯入设备、探杆等组成。
扁铲形探头长230～240 mm 、宽94～96 mm 、厚14～16 mm ；探头前刃角12～16°，探头侧面钢膜片的直径60 mm ，膜片厚约0.2mm ，通过穿在杆内的一根柔性气-电管路和地面上的控制箱相连接。
探头采用静力触探设备或液压钻机压入土中。
图1.扁铲形插板 图2.侧胀仪控制箱面板图2.资料整理读数A ，B ， C 经过仪器的率定数值修正，可转为p 0 ， p 1 ， p 2 。
)B z B (05.0)A z A (05.1p m m 0∆---∆+-= B z B p m 1∆--= A z C p m 2∆+-=其中p 0 为初始侧压力； p 1 为1. 1 mm 位移时膨胀侧压力； p 2 为终止压力(回复初始状态侧压力) 。
由p 0 ， p 1 ， p 2可获得如下4 个DMT 指数： 土类指数 I D = ( p 1 - p 0 ) /( p 0 - u 0 )水平应力指数 K D = ( p 0 - u 0 )/ 0Vσ'侧胀模量E D = 34. 7 ( p1 - p0 )孔隙压力指数U D = ( p2 - u0 ) /( p0 - u0 )σ'为有效上复土压力。
扁铲侧胀试验相关内容论述摘要：本研究借助对扁铲侧胀试验分析，对扁铲侧胀试验进行介绍，探讨了扁铲侧胀试验的相关内容。
关键词：扁铲侧胀；基坑勘察1.扁铲侧胀试验（DMT）的定义、机理、特点和方法扁铲侧胀试验（Flat Dilatometer Test，简称DMT）又可称为扁胀试验或平板旁压试验，是由意大利Slivano Marchetti教授在20世纪70年代末提出的一种先进原位测试方法。
该方法是利用静力或锤击动力将一扁平铲形探头贯入土中，达到预定的试验深度后，利用气压使扁铲探头上的圆形钢膜片侧向膨胀，通过测得的压力值和位移之间的关系，来获得土层物理力学参数的一种现场试验。
扁铲侧胀试验对地基土的扰动性较小，因为它是在现场直接对土体进行试验，相比用取土器取样进行试验，降低了对土的扰动，试验数据也更加稳定，试验结果也更能反映土体实际的应力状态；扁铲形探头在贯入土体的过程中，引起的地基土的变形相对于其他形状探头引起的变形要小，这样也减少了对土体的扰动。
扁铲侧胀试验适用的土类也比较多，比如普通黏性土、软土、粉土、黄土以及松散或稍密的砂土。
扁铲侧胀试验还具有操作简单、试验迅速、准确性高、经济性好、可连续性强以及可重复性好等优点。
这也是DMT技术在国外得到广泛应用和在国内有着良好发展前景的原因[1]。
扁铲侧胀试验前后应进行探头率定。
然后得到钢膜的标定值△A和△B，△A的范围应为5～25kPa之间，△B的范围应为10～110kPa之间。
试验时，利用静力（或锤击动力）将扁铲探头匀速贯入土中，探头的贯入速度应控制在2cm/s左右。
当探头到达预定试验深度后，通过测控箱加压使钢膜膨胀，然后读取压力计数值，在充气膨胀过程中得到两个读数即读数A（钢膜中心向外膨胀0.05mm时的气压值）和读数B（钢膜中心膨胀1.10mm时的气压值）；再通过测控箱上的气压调控器释放气压，在释放气压过程中得到读数C即钢膜中心回缩1.10mm（钢膜中心位移为0.05mm）时的气压值，试验过程中，要使读数A和读数B始终满足；否则，应停止试验，找出原因。
一、概述DMTM-1型扁铲测控仪是专门为岩土工程勘察扁铲侧胀试验提供信号自动控制，试验数据自动采集处理和贮存的智能化仪器。
扁铲侧胀仪试验（DMT）系一项新兴的原位测试技术方法，它具有旁压、静探二者试验的功能，测试快速、准确、获得参数多、数据重现性能好；在当今世界上扁铲侧胀试验采用信号自动控制，数据自动记录处理贮存是属首创，DMTM-1型仪器研制成功，使DMT试验设备更完整，性能更可靠，技术更先进，不仅大大节省人力，提高了自动化程度和测试效率，而且对进一步推广DMT试验技术应用有着深远意义。
DMTM-1型扁铲测控仪结构精致，外形美观，体积小、重量轻、精度高、耗电少、抗干扰能力强；液晶汉字显示监视直观，薄膜轻触键盘操作，使用十分方便。
1、主要特性独特的人机界面、操作简单接口方便。
独特的采样控制信号处理，采样精度高。
微功耗设计更适合野外工作。
模块化设计使结构更合理、维护更方便。
有较强的抗干扰能力。
RS-232串行接口实现信息传输和系统的扩展。
机内数据可保存十年之多。
高可靠性设计。
高性能价格比。
2、仪器的主要组成及工作原理DMTM-1型扁铲测控仪由机箱、操作面板、液晶显示屏、电源及电路板模块等组成。
机箱机壳由冷轧钢板数控冲压成型，保证了强度和增强了仪器的电磁屏蔽性能。
操作面板采用全封闭薄膜轻触式键盘，防尘、抗湿并操作十分方便。
采用大屏幕240×128点阵式反射式液晶显示器，窗口面积为114×64mm，现场直观性能好。
电源采用6V DC蓄电池装置在机内，充足电后可连续使用12小时以上。
本仪器配附件10V 500mA交流适配器，可采用外部供电，并可对机内蓄电池充电。
电路板结构模块化，主要由传感器接口模块、A/D转换模块、处理器控制模块、显示器模块、面板操作模块及通讯接口模块组成，电工作原理见图1结构框图。
仪器主要实现对扁铲测控系统中压力传感器受气压变化的检测，同时采用特殊的采样控制信号对扁铲工作进行实时检测监控。
扁铲侧胀仪试验及其应用扁铲侧胀试验（简称DMT ）是意大利学者Marchettis.于七十年代发明的一种原位测试技术，可作为一种特殊的旁压试验，是用静力（有时也用锤击动力）把一扁铲探头贯入到土中某一预订深度，利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张进行试验，量测不同侧胀位移时的侧向压力，可用于土层划分与定名、不排水剪切强度、判定土的液化、静止土压力系数、压缩模量、固结系数等的原位测定。
其优点是试验操作简捷，重复性好，可靠性高且较经济。
目前已在国外被广泛用于浅基工程，桩基工程，边坡工程等。
扁铲侧胀试验最适宜在软弱、松散土中进行。
一般适用于软土、一般粘性土、粉土、黄土和松散～中密的砂土。
不适用于含碎石的土、风化岩等。
因此，扁铲侧胀试验对土体而言具有较强的实用性。
1.测试仪器扁铲侧胀仪是由1 只扁铲形插板(图1) 、1 个控制箱(图2) 、气电管路、压力源、贯入设备、探杆等组成。
扁铲形探头长230～240 mm 、宽94～96 mm 、厚14～16 mm ；探头前刃角12～16°，探头侧面钢膜片的直径60 mm ，膜片厚约0.2mm ，通过穿在杆内的一根柔性气-电管路和地面上的控制箱相连接。
探头采用静力触探设备或液压钻机压入土中。
图1.扁铲形插板 图2.侧胀仪控制箱面板图2.资料整理读数A ，B ， C 经过仪器的率定数值修正，可转为p 0 ， p 1 ， p 2 。
)B z B (05.0)A z A (05.1p m m 0∆---∆+-= B z B p m 1∆--= A z C p m 2∆+-=其中p 0 为初始侧压力； p 1 为1. 1 mm 位移时膨胀侧压力； p 2 为终止压力(回复初始状态侧压力) 。
由p 0 ， p 1 ， p 2可获得如下4 个DMT 指数： 土类指数 I D = ( p 1 - p 0 ) /( p 0 - u 0 )水平应力指数 K D = ( p 0 - u 0 )/ 0Vσ'侧胀模量E D = 34. 7 ( p1 - p0 )孔隙压力指数U D = ( p2 - u0 ) /( p0 - u0 )σ'为有效上复土压力。
式中u0 为静水压力；V3.成果应用由试验得到的4个DMT参数，可用来判别土的特性，并且可以用这些参数来建立起经验公式，而这些经验公式在我们进行岩土工程设计时发挥着重要的作用。
下面就介绍一下扁铲侧胀试验在岩土工程中的应用。
3.1 土类的划分土类的划分在岩土工程中发挥着重要的作用，在扁铲侧胀试验中，可以利用I D参数来对土类进行划分，因为I D可以反映出土体的软硬状态及强度大小。
不同土类的物理力学性质是不同的，在一般情况下，粘性土的强度小于粉土的强度，而粉土的强度又小于砂土的强度。
早在1980年，Marchetti就提出依据扁胀指数I D来划分土类，如表1.在1981年，Marchetti和Crapps将表1绘制成图3，用来划分土层。
图3 土类的划分用土性参数I D来划分土类，必须考虑地区和沉积环境等影响，因此各地要用I D来划分土层，必须建立各自的经验公式。
由于上海软土地层比较发育，给扁铲侧胀试验提供了前提条件，上海一些学者通过扁铲侧胀试验，提过了上海地区主要土层的I D范围。
具体介绍如下。
朱火根，施亚霖利用收集上海地区157 个扁铲试验孔近17 600 份数据的实测资料，对不同土类的I D值范围进行统计，分析和归纳出粘土、粉土和粉砂的I D值范围，为利用I D 值划分土类提供了依据。
这些统计结果表明，不同土性软土的I D值具有各自的取值范围及一定的兼容性，通过粘性土、粉性土、砂性土三个大类统计获得的土性(材料) 指数I D 值正态分布曲线（图4）发现：粉性土和砂性土的正态分布曲线较为扁平，即粉性土和砂性土的I D较为离散，同时粉性土和相邻的粘性土和砂性土的兼容性非常大。
说明了土性(材料) 指数I D指标参数可以作为划分土性的指标之一，但详细准确地划分土性尚应结合土试和静探等其他勘察手段综合确定。
图4土的大类统计表综合图文献还提出了造成离散性的原因是：（1）上海浅部地层均属第四系滨海相沉积，夹层、互层的水平、交错层理相对比较发育，土体为非均质体；(2)上海地区浅部粉土和粉砂，由于成因和时代不同，其密实度存在较大差异；(3)静止孔隙水压力的影响。
文献提出了上海各土性I D值得分布规律，如表2唐世栋也提出了I D划分上海地区土类的范围，正常固结粘土的I D值范围为[0.1，0.6]，保证率88%；粉砂的I D值范围为[2.6，3.6]，保证率84%。
若以粘土和粉砂之间的区间[0.6，2.6]来界定粉土的I D值范围时，保证率为61%。
但统计发现，若根据钻孔和静探资料划分的粉土层，其I D值在[0.0，4.0]都有。
由上可以发现，用I D划分上海土类时，由于上海地层属于滨海相沉积，所以造成了上海地区粉土层较薄、夹层、不均匀有关，从而导致I D在划分土类时的离散性。
3.2 液化判别传统的液化判别方法有标准贯入试验和静力触探试验，它们都有一定的缺点。
比如标准贯入试验中的N 和区分土性的粘粒含量并不同步，击数受试验点下面土层的土性、取试样的误差等影响较大，试样的粘粒含量并不真正与标贯击数N 相匹配，因此准确率受一定影响，而静力触探试验的缺点首先在于无法定量区分土性，需要借助土工试验的颗分试验来确定试验段的土性和粘粒含量，易造成判别误差和失误。
其次，锥尖阻力q c 与状态参数( sp) (控制砂样剪切时体积的增减变化) 的关系并不是唯一的，q c 与sp 的关系很大程度上取决于应力水平。
扁铲作为一种新的原位测试，由于K D 与土的相对密实度D r 、静止土压力系数K 0、应力历史、沉积年代、胶结等有关，而这些因素也影响砂土的液化势，所以K D 可以来评定砂土的液化势。
同时也克服一些传统方法的缺点。
美国伯克利地震工程研究中心( ERRC) 的Seed 和Idriss (1971) 提出了液化判别的简化方法( simplifiedprocedure) ，是目前普遍接受的方法之一，并一直在 不断改进和完善。
Seed 和Idriss (1971) 提出按式下式来 计算等效循环应力比(Cyclic Stress Ratio ，简记为CSR) ：CSR = av τ/0Vσ' 其中av τ为地震作用平均水平剪应力，kPa ；0Vσ'为有效上覆压力，kPa 。
由于水平应力指数K D 对过去的应力、应变历史的反应十分敏感，Marchetti(2005) 提出了用水平应力指数( K D) 来计算CRR 的方法，从而来判别土是否液化320.1070.07410.21690.1206D D D CRR K K K =-+-当饱和砂土的抗液化强度大于等效循环应力比时，即CRR > CSR 时，不液化，反之则液化。
判别曲线（按7.5度烈度计算）见图5图5 CRR( CSR) - K D 曲线国内陈国明（2003年）选择对上海浅层粉性土场地进行扁铲侧胀试验，应用和发生地震剪应力(按7 度烈度计算) 的关系，结合国内的使用习惯， 提出了考虑粘粒含量的粉土液化判别公式如下：[0.8.4()0.9(s wDcr DO s w s w d d K K O O d d d d α-=--++-其中， K Dcr 为液化临界水平应力指数； K D0 为液化临界水平应力指数基准值，此处为2.5 ； ds 为扁铲试验点深度，m ； d w 为地下水位，m ； I D 为材料指数，当I D ≤1.0 时，为不液化土， I D > 2.4 时， 取I D = 2.4 ；α为系数，按表3 取值( d w 为中间值时，可以线性内插) ， 当K D 小于K Dcr 时，判别为可液化土，反之不液化。
表3 系数α的取值可以发现扁铲侧胀试验提供了一种新的、更灵敏的测试手段。
现有的经验表明：用I D 和K D 来判别液化是合理，而且I D 和K D 在试验点上同步测得，因此用I D 和K D 来判别液化也是准确的。
3.3静止侧压力系数Ko扁铲侧胀试验在测试土体水平向参数时有其独特的适用性。
它比室内土工试 验方法更为简便、迅速。
由于在原位土体中进行试验，其结果更能反映土体的实际应力状态。
进行扁铲试验时，扁胀探头压入土中，对周围土体产生挤压，故并不能由扁胀试验直接测定原位初始侧向应力。
但通过经验可建立静止侧压力系数Ko 与水平应力指数K D 的关系。
水平应力指数K D 是扁铲试验的一个非常重要的指标， 它可以被认为是一个由贯入所导致放大的K 0 值。
Marchetti 最初于1980 年通过对软土地区的扁铲侧胀试验与其他试验的对比研究， 建立了K D 与K 0 之间的关系式：当 1.2D I ≤时 0.4700.61.5D k k ⎛⎫=- ⎪⎝⎭Lunne( 1988 年) 根据试验结果提出： K D 与K 0 的关系对新近黏土( <6 万年) 和老黏土( >7 千万年) 是不同的， 并于1989 年提出补充：对新黏性土()0.54'000.34/0.5D u v k k C σ=≤3.4 计算地基承载力近年来，扁铲侧胀试验在我国发展迅速，在实际工程中的应用也越来越多。
由于扁铲侧胀试验对土体的扰动小，试验数据较为稳定，因此，对采用扁铲侧胀试验计算地基土的承载力的研究越来越受到岩土工程界的重视。
有学者通过试验得出计算地基承载力的经验公式，如下所示12ak D f E ββ=+其中：ak f 为用扁铲侧胀试验计算的地基承载力特征值(kPa) ；E D 为侧胀模量(kPa) ；1β，2β为土性系数。
而1β，2β为和土的性质密切相关，并且各个地区有不同的取值，下面提供的是上海地区的经验取值，如表4。
试验确定的地基承载力范围与用其他方法确定的地基承载力范围基本一致，因此可以用扁铲侧胀试验计算地基承载力 3.5 其它应用除以上应用外，扁铲侧胀应用还可以用来评价应力历史、计算土的不排水抗剪强度、土的变形参数、水平固结系数和侧向受荷桩的设计。
有了这些应用之后扁铲侧胀试验可以用来计算地基的变形，计算地基的沉降等。
4. 结论扁铲侧胀试验技术以其方法的简单、快速、经济及获得多样参数等特点， 正在国内广泛开展应用。
扁铲侧胀试验由于采用扁型探头， 与圆探头相比具有对土的扰动减小、精度较高的特点， 且获得的水平压力指数等均好于旁压试验。
另外， 扁铲侧胀试验还可以用于砂土的液化评价及桩的侧向承载力的确定、对软土的 地基极限承载力进行估算、对地基土强夯效果进行检测等因此扁铲侧胀试验在岩土工程勘测的应用有较大的潜力和应用前景。
