第四章—旁压试验资料
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4.5 旁压试验
依据旁压曲线似弹性阶段(BC段)的斜率，由圆柱扩张轴对称平面应变的 弹性理论解，可得旁压模量EM和旁压剪切模量GM。
EM
2(1
μ)(Vc
V0
Vf 2
)Δp ΔV
GM
(Vc
V0
Vf 2
)Δp ΔV
μ——土的泊松比；
Vc——旁压器的固有体积； V0——与初始压力p0对应的体积； Vf——与临塑压力Pf对应的体积；
旋转调压阀手轮，给水箱施加0.15MPa左右的压力，以水箱盖中的皮膜受力鼓起 时为准，以加快注水速度。当水上升至(或稍高于)目测管的“0”位时，关闭阀2、阀 1，旋松调压阀，打开水箱盖。在此过程中，应不断晃动拍打导压管和旁压器，以排 出管路中滞留的空气。
4．调零：把旁压器垂直提高，使其测试腔的中点与目测管“0”刻度 相齐平，小心地将阀4旋至调零位置，使目测管水位逐渐下降至“0”位时， 随即关闭阀4，将旁压器放好待用。
图 p－V旁压曲线
3．曲线分析 P－V曲线可分为三段： ①段——首曲线段为初步阶段； ②段——似弹性阶段，压力与体积变化量大 致成直线关系； ③段——尾曲线段处于塑性阶段，随压力的 增大，体积变化量迅速增加。
三、特征压力值的确定
1．原位水平土压力（初始压力）p0 原位水平土压力p0值：直线段延长与纵轴相交于V0（或S0），
一、试验前准备工作 使用前，必须熟悉仪器的基本原理、管路图和各阀门的作用，并按下列 步骤做好准备工作： 1．充水：向水箱注满蒸馏水或干净的冷开水，旋紧水箱盖。注意，试 验用水严禁使用不干净水，以防生成沉积物而影响管道的畅通。 2．连通管路：用同轴导压管将仪器主机和旁压器细心连接，连接好气 源导管，旋紧。 3．注水、排气：打开高压气瓶阀门并调节其上减压器，使其输出压力 为0.15MPa左右。将旁压器竖置于地面，阀1置于注水加压位置，阀2置于 注水位置，阀3置于排气位置，阀4置于试验位置。
土工试验旁压试验
土工试验旁压试验48．1 一般规定48．1．1 土样为原位的黏性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、极软岩或软岩。
48．1．2 本试验方法为预钻式旁压试验。
48．2 仪器设备48．2．1 旁压仪由旁压器、加压稳定装置和变形测量装置及导管等部分组成，其结构框图见图48．2．1。
图48．2．1 旁压仪结构图1-安全阀；2-水箱；3-水箱加压；4-注水阀；5-注水管2；6-注水管1；7-中腔注水；8-排水阀；9-旁压器；10-上腔；11-中腔；12-下腔；13-导水管；14-导压管；15-导压管4；16-量管；17-调零阀；18-测压阀；19-600kPa压力表；20-辅管；21-低压表阀；22-调压器；23-手动加压阀；24-2500kPa压力表；25-贮气罐；26-手动加压；27-1600kPa压力表；28-氮气加压阀；29-2500kPa压力表；30-减压阀；31-25000kPa压力表；32-氮气源阀；33-高压氮气源；34-辅管阀48．2．2 本试验所用的仪器设备应符合下列规定：1 旁压器：为圆柱形骨架，外套有密封的弹性膜。
预钻式一般分上、中、下三腔。
中腔为测试腔，上、下腔为辅助腔。
上、下腔用金属管连通，而与中腔严密隔离。
自钻式一般为单腔，旁压器中央为导水管，用以疏导地下水，以利于将旁压器放到测试位置。
在弹性膜外按需要可加装一层可扩张的金属保护套(铠装保护)。
其规格应符合表48．2．2的要求。
表48．2．2 旁压仪规格2 加压稳压装置：压力源为高压氮气或人工打气，并附有加压稳定调节阀和压力表。
其量程和最大允许误差应符合表48．2．2的要求。
3 变形量测装置：一般由体变管或液位仪及辅管组成，其量程和最大允许误差应符合表48．2．2的要求。
也可采用横向变形传感器直接测出径向变形。
其技术条件应符合现行国家标准《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》GB／T 15406的规定。
4 导管：为尼龙软管，连接旁压器中腔与体变管相通，连接上、下腔与辅管相通。
岩土勘察技术——旁压试验
岩土勘察技术——旁压试验0 引言旁压仪试验是在现场钻孔中进行的一种水平向荷载试验，旁压试验原理是通过向圆柱形旁压器内分级充气加压，在竖直的孔内使旁压膜侧向膨胀，并由该膜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。
旁压试验于1930年起源于德国，最初是在钻孔内进行侧向载荷试验的仪器，这也就是最早的单腔式旁压仪。
1957年，法国工程师路易斯-梅纳研制成功三腔式旁压仪，因其应用效果良好而推广普及到全世界。
旁压仪在我国已有40多年的应用历史，而在各类岩土工程中得到推广和应用还只是近20多年的事。
随着我国“十三五”规划及“一带一路”的实施，一些超大工程和高层建筑物日益增多，这些工程要求勘察能提供准确、可靠的地基岩土的物理力学参数。
旁压试验作为一种原位勘察测试技术，可以在不同深度的土层或软岩中进行测试，提供土层或软岩的有效力学参数；与室内试验相比，有快捷、省力而又经济的特点；同时旁压试验的机理也在几十年的发展中日趋完善。
这些是旁压试验在我国岩土工程中得以推广的原因。
目前，旁压试验已经应用到黄土地基、软土地基、冻土地基和软岩地基的勘察测试中，为设计部门提供可靠的参数。
1 旁压试验基本原理1.1基本假定a 钻孔周围的岩土介质是均质无限体,孔穴呈圆柱形，孔穴扩张处于平面应变状态；b 孔周介质具有各向同性和弹塑性；c 介质是连续的并且处于平衡状态；d 孔穴扩张时，介质的应力应变关系能用増量弹性理论描述，屈服面服从摩尔一库仑方程；1.2弹性理论孔穴受到内压力p后开始扩张，扩张初期，孔周介质径向应力増加，环向应力减小，介质富有弹性可张性质，处于弹性应力状态。
处于弹性应力状态土的应力应变关系可用下式表示：（1）式中Δσθ、Δσr 、Δσz 分别表示环向、径向、竖向应力增量，以压为正，εθ、εr 、εz 分别表示环向、径向、竖向应变，以压为正；[D]表示增量弹性矩阵。
九、旁压试验资料
九、旁压试验1. 试验的目的及意义通过旁压试验，了解旁压仪的构造，掌握试验的操作步骤及技术要求，采用旁压曲线得到地基土的承载力、旁压模量、旁压剪切模量和不排水抗剪强度 。
2. 试验的适用范围预钻式旁压仪实验适用于孔壁能保持稳定的粘性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、风化岩和软岩。
3. 试验的基本原理旁压试验是将圆柱形旁压仪放置在地基土中，旁压仪内充气加压后产生侧向膨胀，对周围的土里产生水平向的压力，使土体产生变形直至破坏，从而得到压力p 与旁压仪扩张体力v 之间的关系曲线，即旁压曲线。
旁压试验分预转式和自转式两种。
由预转式旁压试验得到的旁压曲线特征值（初始压力0p 、临塑压力f p 和极限压力L p ），可用来确定地基承载力标准值k f 和旁压模量M E 、旁压剪切模量M G 等指标。
自钻旁压试验由于对土体扰动小，还可用于测求土的水平向压力0p ，静止侧压力系数0K 、孔隙压力和消散特征以及估算土的不排水强度等。
4. 试验仪器及制样工具试验采用江苏省溧阳市天目仪器厂生产的PY 型旁压仪，由旁压器、加压稳压装置和变形测量装置及导管等部分组成。
旁压器：是旁压仪的主要部件，为三腔式圆柱形骨架，外套有弹性膜。
分上、 中、下三腔，中腔为测试腔；上下腔互通但与中腔隔离，为辅助腔。
中央有导水管，用来排泄地下水，使旁压器能顺利的置于测试深度。
加压稳压装置：压力源为高压氮气，并附有加压稳压调节阀和压力表。
变形测量装置：主要包括体变管（量管）。
导管：为尼龙软管，连接旁压器中腔与体变管相通。
5.试验步骤（1）水箱注满蒸馏水或干净的冷开水；以保持管路清洁和减少水中的气泡。
水箱是不承受高压的。
因此，在整个试验过程中水箱安全阀最好一直打开，避免偶然操作错误将试验高压水放入，引起水箱胀裂；（2）接通管路；把旁压器1号注水管和2号、3号2根导压管的快速接头分別与测置面板上的插座对号插入；（3）向旁压器和变形测量系统注水；将旁压器竖立于地面，关闭调零阀，打开注水阀、测管阀，按逆时针方向把调压阀拧到最松位置（此时调压阀起气阀作用，直接通大气）拧紧水箱盖，把打气筒接在水箱加压处向水箱稍加压力(0.01〜0.02Mpa)，并同时描晃旁压器和尼龙管束，以利于排尽旁压器和管道内的空气。
旁压试验-1
2(1 − 2µ ) PR •圆形基础： S1 = 3E0
•方形基础： S
1方
(1 + 3µ ) PR0 ⎛ R ⎞ ⎜ ⎟ S2 = ⎜ ⎟ 3Em R ⎝ 0⎠
α
= λI S1
S2方 = λII S2
6、用旁压曲线模拟载荷曲线(P193-P195) a. 两种曲线的相似性 形状很相似，都可分为弹性区、塑性发展区和塑性区 b. (5-61)-(5-67)等式
2、仪器综合变形的率定
在压力作用下，连接控制箱和旁压器的管路会膨胀，造成测 管中液体的体积损失，所以要进行综合变形的率定。 方法：将旁压器放在无缝钢管或有机玻璃管内，使旁压器的 横向变形受到约束，分级加压，测量管路变形与压力的关系。 求仪器综合变形校正系数α
五、旁压试验测试程序和注意事项（二）
试验步骤
1、平整场地，了解地层情况，确定旁压孔位置、布局及 测试深度等。 2、将水箱注满水，接通管路。 3、向旁压器和变形量测系统注水。 4、成孔，要求如下：
①钻孔直径比旁压器外径大 2—6mm，呈圆形，壁应垂直光滑 ②尽量避免对孔壁土体的扰动，旁压器不宜横跨不同性质土层 ③试验孔的水平距离等均不宜小于 lm ④钻孔深度应比预定的试验深度深 35cm(自旁压器中腔算起 )
[q d ] =
PL
3
[q f ] = PL 20
3、确定地基土层旁压模量
地基土层旁压模量是反映土层中应力和体积变 形（可表达为应变的形式）之间的关系的一个 重要指标，代表地基土水平方向的变形性质。
∆P ∆V 式中： V c — 中腔初始体积 ( cm 3 )
E m = 2 (1 + µ )(V c + V m )
•
•
第七节 旁压测试法成果应用
•方形基础： S
1方
(1 + 3µ ) PR0 ⎛ R ⎞ ⎜ ⎟ S2 = ⎜ ⎟ 3Em R ⎝ 0⎠
α
= λI S1
S2方 = λII S2
6、用旁压曲线模拟载荷曲线(P193-P195) a. 两种曲线的相似性 形状很相似，都可分为弹性区、塑性发展区和塑性区 b. (5-61)-(5-67)等式
2、仪器综合变形的率定
在压力作用下，连接控制箱和旁压器的管路会膨胀，造成测 管中液体的体积损失，所以要进行综合变形的率定。 方法：将旁压器放在无缝钢管或有机玻璃管内，使旁压器的 横向变形受到约束，分级加压，测量管路变形与压力的关系。 求仪器综合变形校正系数α
五、旁压试验测试程序和注意事项（二）
试验步骤
1、平整场地，了解地层情况，确定旁压孔位置、布局及 测试深度等。 2、将水箱注满水，接通管路。 3、向旁压器和变形量测系统注水。 4、成孔，要求如下：
①钻孔直径比旁压器外径大 2—6mm，呈圆形，壁应垂直光滑 ②尽量避免对孔壁土体的扰动，旁压器不宜横跨不同性质土层 ③试验孔的水平距离等均不宜小于 lm ④钻孔深度应比预定的试验深度深 35cm(自旁压器中腔算起 )
[q d ] =
PL
3
[q f ] = PL 20
3、确定地基土层旁压模量
地基土层旁压模量是反映土层中应力和体积变 形（可表达为应变的形式）之间的关系的一个 重要指标，代表地基土水平方向的变形性质。
∆P ∆V 式中： V c — 中腔初始体积 ( cm 3 )
E m = 2 (1 + µ )(V c + V m )
•
•
第七节 旁压测试法成果应用
基于旁压试验的桩基承载力计算
基于旁压试验的桩基承载力计算一、引言桩基承载力是指桩基在地基中所承受的最大承载能力，在土力学中是一个非常重要的问题。
旁压试验是一种常用的确定桩基承载力的方法之一。
通过旁压试验可以有效地评估桩基的承载能力，为工程设计提供重要参考依据。
本文将针对基于旁压试验的桩基承载力计算进行深入的探讨和分析。
二、旁压试验原理旁压试验是一种通过在桩基周围施加外部荷载来测定桩基承载力的方法。
在旁压试验中，通过在桩基周围施加水平荷载，观测桩基的位移和变形情况，从而计算出桩基的承载能力。
旁压试验的原理是根据桩基与土体之间的相互作用关系，通过施加外部荷载来模拟实际工程中桩基所承受的荷载情况，从而得出桩基的承载能力参数。
三、旁压试验的操作步骤1. 确定试验方案：首先需要确定旁压试验的具体方案，包括桩基类型、试验荷载大小、试验周期等参数。
2. 安装测点：在桩基周围设置测点，用于测量桩基的位移和变形情况。
3. 施加外部荷载：通过水平荷载装置施加外部荷载，在不同荷载水平下观测桩基的位移和变形情况。
4. 数据采集和分析：记录桩基在不同荷载水平下的位移和变形数据，进行数据分析和处理。
5. 计算承载能力：根据试验数据和分析结果，计算桩基的承载能力参数。
四、旁压试验的影响因素旁压试验的结果受到多种因素的影响，包括桩基类型、土体性质、试验荷载大小等。
在进行旁压试验时，需要充分考虑这些影响因素，以确保得到准确和可靠的承载能力参数。
1. 桩基类型：不同类型的桩基在旁压试验中的响应特性不同，需要根据具体情况选择适当的桩基类型进行试验。
2. 土体性质：土体的力学性质对旁压试验的结果具有重要影响，需要对土体性质进行充分的试验和分析。
3. 试验荷载大小：试验荷载的大小也会影响旁压试验的结果，需要合理选择试验荷载大小，以获得准确的承载能力参数。
五、旁压试验的数据分析在旁压试验中，通过实测数据进行分析和处理，可以得出桩基的承载能力参数。
常用的数据分析方法包括位移-荷载曲线法、变形分布法和有限元模拟等。
旁压试验
Sm - 实测测管水位下降值 (cm);
- 仪器综合变形校正系数 (cm/kPa)
5. 资料整理与分析
绘制旁压曲线 用校正后的压力P和校正后的测管水位下降值S，
绘制p-S曲线，即旁压曲线。曲线的作图可按下列步 骤进行: （1）定坐标:选用厘米格记录纸，以S (cm)为纵坐 标，1cm代表5cm水位下降值;以P为横坐标，比例可 以自行选定。 (2)根据校正后各级压力P和对应的测管水位下降值 S，分别将其确定在选定的坐标上，然后先连直线段 并两端延长，与纵轴相交的截距即为So;再用曲线板 连曲线部分，定出曲线与直线段的切点，此点为直线 段的终点。
（2）试验全部结束:利用试验中当时系统内的压力将水排 净后旋松调压阀。导压管快速接头取下后，应罩上保护套， 严防泥沙等杂物带入仪器管道口若准备较长时间不使用仪器 时，须将仪器内部所有水排尽，并擦净外表，放置在阴凉、 干燥处。
5. 资料整理与分析
在试验资料整理时，应分别对各级压力和相应的扩张体积 (或径向增量)进行约束力和体积校正。
水箱 加压 注注 水水 管管
21
旁 压 器
注：
旁压器
水箱
低压表
中 注水阀
腔
注
水 阀
排水阀
测
辅
管
管
导导 压压 管管
3
4
调
零
阀 测
辅
管 阀
管 阀
快速接头
变形量测装置
低压 表阀
调 压 阀
手动加压阀
中压表
储 气 罐
手 动 加
压
中压表
氮气加压阀
中压表
减压阀
高压表 氮气加压阀
高 压 氮 气 源
旁压试验在软土勘察中的应用
旁压试验在软土勘察中的应用旁压试验在软土勘察中的应用[摘要] 旁压试验又称横压试验，它是利用旁压器对钻孔壁施加横向均匀应力，使孔壁土体发生径向变形直至破坏，利用量测仪器量测压力和径向变形的关系推求地基土力学参数的一种原位测试技术。
[关键词] 旁压模量Em 旁压剪切模量Gm 变形模量E0压缩模量ES1 前言预钻式旁压仪具有设备结构简单、携带轻便、操作方便，结果可靠等优点，易于克服岩土试验中取样、试件加工、参数选取等困难。
能较为客观地反映所测对象的强度、变形特性，为地基评价和基础选型提供科学依据。
对难以取到原状试样的岩土层，尤具实用意义。
2.旁压实验的设备及机理旁压试验又称横压试验，它是利用旁压器对钻孔壁施加横向均匀应力，使孔壁土体发生径向变形直至破坏，利用量测仪器量测压力和径向变形的关系推求地基土力学参数的一种原位测试技术。
本次旁压试验所用仪器为法国梅那GA型预钻式旁压仪，为三腔式旁压器，其探头外径为58mm，测量腔长度200mm，容积为535cm3。
根据试验的读数可以得到应力-应变或体积-压力之间的关系曲线，据此可用来对试验土体进行分类，评估土的物理状态，提供旁压模量、不排水抗剪强度等指标。
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（压力P——体积变化量V曲线见图1所示）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。
3.岩土工程特征。
旁压试验认知与感想
旁压试验认知与感想
1．试验的认知与感想
通过旁压试验，了解旁压仪的构造，掌握试验的操作步骤及技术要求，采用旁压曲线得到地基土的承载力、旁压模量、旁压剪切模量和不排水抗剪强度。
2．试验的适用范围
预式旁压仪实验适用于孔壁能保持稳定的粘性土、粉土、砂土、碎石土、残积土、风化岩和软岩。
3．试验的基本原理
旁压试验是将圆柱形旁压仪放置在地基土中，旁压仪内充气加压后产生侧向膨胀，对周围的土里产生水平向的压力，使土体产生变形直至破坏，从而得到压力 p 与旁压仪扩张体力
v 之间的关系曲线，即旁压曲线。
旁压试验分预转式和自转式两种。
由预转式旁压试验得到的旁压曲线特征值（初始压力 Po 、临塑压力 P ，和极限压力 PL )，可用来确定地基承载力标准值 f 和旁压模量 Eu 、
旁压剪切模量 G ．等指标。
自钻旁压试验由于对土体扰动小，还可用于测求土的水平向压力
Po ，静止侧压力数 K 、孔隙压力和消散特征以及估算土的不排水强度等。
4．试验仪器及制样工具
试验采用江苏省溧阳市天目仪器厂生产的 PY 型旁压仪，由旁压
器、加压稳压装置和变形测量装置及导管等部分组成。
7、旁压试验
力图 校－ 正 曲弹 线性 示膜 意约 图束 7 4
小组成员：孔祥平 冯晓朋 计永辉 赖泽金 宋道
第 四 节 试 验 方 法 与 技 术 要 求
2．仪器综合变形值的标定 主要是标定量管中的液体在到达旁压器主腔以前的
体积损失位。此损失值主要是测管及管路中充满受压液
体后所产生的膨胀。 率定前将旁压器放存一内径比旁压器外径略大的厚
二、自钻式旁压仪
自钻式旁压仪主要有英国剑桥型及法国道桥型。英
国剑桥型旁压仪由探头(包括钻进器和旁压器)、液压地
面升降架系统、钻进器的驱动系统、泥浆循环系统、压 力控制系统和数据采集系统等五部分组成。旁压器为单 腔，其中央为导水管用以疏导地下的泥浆。 此外，在弹性膜外加一层能扩张的金属保护套，见 图7-3。由地面的动力设备转动钻杆，回转带动钻进器转 动。在刃脚内破碎土体，并借循环水将切碎的土屑输送 到地面，旁压器下放至试验深度。钻进速度可以按土类
壁钢管（校正筒）内，使旁压器在侧限条件下分级加压，
压力增量一般为100 kPa，加压5～7级后终止试验。在各 级压力下的观测时间与正式试验一样(即15s、30s、60s、 120s)，测量压力与扩张体积的关系，通常为直线关系。
小组成员：孔祥平 冯晓朋 计永辉 赖泽金 宋道
第 四 节 试 验 方 法 与 技 术 要 求
目测管水位逐渐下降至“0”位时，随即关闭阀4，将旁
压器放好待用。 5．检查：检查传感器和记录仪的连接等是否处于正常
工况，并设置好试验时间标准 。
小组成员：孔祥平 冯晓朋 计永辉 赖泽金 宋道
第 四 节 试 验 方 法 与 技 术 要 求
二、测试设备的标定、校正
测试设备的标定是保证旁压试验正常进行的前提，
III段(曲线CD)：塑性阶段，随着压力的增大，体积变化
小组成员：孔祥平 冯晓朋 计永辉 赖泽金 宋道
第 四 节 试 验 方 法 与 技 术 要 求
2．仪器综合变形值的标定 主要是标定量管中的液体在到达旁压器主腔以前的
体积损失位。此损失值主要是测管及管路中充满受压液
体后所产生的膨胀。 率定前将旁压器放存一内径比旁压器外径略大的厚
二、自钻式旁压仪
自钻式旁压仪主要有英国剑桥型及法国道桥型。英
国剑桥型旁压仪由探头(包括钻进器和旁压器)、液压地
面升降架系统、钻进器的驱动系统、泥浆循环系统、压 力控制系统和数据采集系统等五部分组成。旁压器为单 腔，其中央为导水管用以疏导地下的泥浆。 此外，在弹性膜外加一层能扩张的金属保护套，见 图7-3。由地面的动力设备转动钻杆，回转带动钻进器转 动。在刃脚内破碎土体，并借循环水将切碎的土屑输送 到地面，旁压器下放至试验深度。钻进速度可以按土类
壁钢管（校正筒）内，使旁压器在侧限条件下分级加压，
压力增量一般为100 kPa，加压5～7级后终止试验。在各 级压力下的观测时间与正式试验一样(即15s、30s、60s、 120s)，测量压力与扩张体积的关系，通常为直线关系。
小组成员：孔祥平 冯晓朋 计永辉 赖泽金 宋道
第 四 节 试 验 方 法 与 技 术 要 求
目测管水位逐渐下降至“0”位时，随即关闭阀4，将旁
压器放好待用。 5．检查：检查传感器和记录仪的连接等是否处于正常
工况，并设置好试验时间标准 。
小组成员：孔祥平 冯晓朋 计永辉 赖泽金 宋道
第 四 节 试 验 方 法 与 技 术 要 求
二、测试设备的标定、校正
测试设备的标定是保证旁压试验正常进行的前提，
III段(曲线CD)：塑性阶段，随着压力的增大，体积变化
旁压试验
成孔工具等配件
预钻式旁压仪要预先 成孔， 其成孔工具主 要是勺钻（图1-4）， 适用于一般粘性土。 对于坚硬土层， 应用 轻型钻机成孔。
图1-4：成孔工具
旁压仪工作原理
当水箱中的水注满旁压仪的三腔并返回测管和 辅管后， 加压装置所加的气压， 通过高压调压阀控 制的预定压力， 直接传到测管的辅管水面， 使气压 转变为水压， 并将压力传递给放在钻孔中的旁压器； 旁压器弹性膜受力后膨胀， 从而对孔壁土体施加侧 向压力， 形成均匀的圆柱形应力区， 导致土体变形 并引起测管水位下降。 根据试验压力和测管水位降 之间的关系， 可以得到应力大小及土体变形随着时 间变化的规律。 然后， 绘制应力-应变关系曲线， 通过曲线形态分析及利用有关公式， 可求得土体力 学性质的有关参数。
旁压试验
LOGO
原位试验包括
平板载荷试验 静力触探试验 标准贯入试验 十字板剪切试验 旁压试验 圆锥动力触探试验 扁铲侧胀试验 现场直接剪切试验 波速测试 岩体原位应力测试 激振发测试
旁压试验
旁压测试(PMT)又称横压试验。是一种利用钻孔做的原 又称横压试验。 旁压测试 又称横压试验 位横向载荷试验。根据钻孔方法的不同， 位横向载荷试验。根据钻孔方法的不同，分预钻式和自 钻式。在前面未加“自钻”两字时， 钻式。在前面未加“自钻”两字时，习惯上系指预钻式 。 工作原理：通过旁压器向竖直的孔内施加压力，带橡 皮膜的探头使旁压膜膨胀，并由旁压膜（或护套）将 压力均匀地传给周围土体（或软岩），使土体（或软 岩）产生变形直至破坏（图1-1），并通过量测装置， 测出施加的压力和土变形（或径向位移）之间的关系， 然后绘制应力-应变（或钻孔体积增量、或径向位移） 关系曲线。根据这种关系推求地基土（或软岩）的力 学性质指标所进行的一种原位试验。
10.6_旁压试验(岩土工程)
二、仪器校正
仪器综合变形校正方法是:联接好合适长度的导管，注 水至要求高度后，将旁压器放入校正筒内，在旁压器 受到刚性限制的状态下进行。按试验加压步骤对旁压 器加压，压力增量为100kPa ,逐级加压至800 kPa以上 后，终止校正试验。各级压力下的观测时间等均与正 式试验一致，根据所测压力与水位下降值绘制其关系 曲线.曲线应为一斜线，如图所示。
2. 试验基本原理
依据旁压曲线似弹性阶段(BC段)的斜率，由 圆柱扩张轴对称平面应变的弹性理论解，可
得旁压模量EM,和旁压剪切模量GM。
工作时，由加压装置将较低的气压转换为较 高压力的水压。并通过高压导管传至旁压器 ，使弹性膜膨胀导致地基孔壁受压而产生相 应的变形。
根据所测结果，得到压力p和位移值S间的关 系,即旁压曲线。从而得到地基土层的临塑压 力，极限压力、旁压模量等有关土力学指标 。
3.2 自钻式旁压仪
自钻的原理是把装有旁压器的薄壁取 样器用某一速率压入土中，同时用几 个转动的刀片将进入取样器内的土芯 弄碎，形成钻屑，钻屑因刀片标高处 射出的液体作用而变成悬浮液，从旁 压器的中央通过钻杆空心孔排到地面。
4. 技术要求与试验方法
一、试验前准备工作 二、仪器校正 三、预钻成孔
一、试验前准备工作
开孔至预定深度以下35cm处
值得注意的是，试验必须在同一土层，否则， 不但试验资料难以应用，且当上、下两种上 层差异过大时，会造成试验中旁压器弹性膜 的破裂，导致试验失败。另外。钻孔中取过 土样或进行过标贯试验的孔段，由于土体已 经受到不同程度的扰动，不宜进行旁压试验。
四、试验
成孔后，应尽快进行试验。压力增量等级和 相对稳定时间(观察时间)标准可根据现场情况 及有关旁压试验规程选取。其中：压力增量 建议选取预估临塑压力pf的1/8-1/12.如不易预 估。根据《PY型预钻式旁压试验规程》，压 力增量可参考下表确定。
旁压试验基本原理、设备和工程应用共78页
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
旁压试验
第五节旁压试验一、定义）是利用钻孔做的原位横向载荷试验，是工程勘察中的一种常用原位测l测试原理：通过旁压器在竖直的孔内加压，使旁压膜膨胀，并由旁压膜将压力传给周围土体，受成孔质量影响大，在软土中测试精度二、旁压测试的仪器设备分为两类：预钻式旁压仪l旁压器是旁压仪中的1、仪器校正（率定）率定旁压仪的目的是为了校正弹性膜和管路系统所引起的压力损失或体积损失。
分为旁压器弹性膜约束和旁压器综合变形的率定。
线。
三、测试步骤和注意事项在压力作用下，连接控制箱和旁压器的管路会膨胀，造成测管中液体的体积损失，所以要进行综合变形的率定。
方法：将旁压器放在无缝钢管或有机玻璃管内，使旁压器的横向变形受到约束，分级加压，测量管路变形与压力的关系。
求仪器综合变形校正系数a2)仪器综合变形的率定2.开孔至预定深度以下35cm 处3.把旁压器放入孔中测管水位下降值接近最大容许值注意事项（1）钻孔结束后，应将旁压器尽快放入孔中的预定深度；（2）必须保证旁压器三腔都位于同一土层中，不应该放置在）若旁压仪长时间不用，应排尽水箱、管路系统和旁压器的水四、数据处理1.绘制弹性膜约束曲线和仪器综合变形曲线数据校正把测试数据P m , S m 校正为P, S(kPa)-P (kPa);-P (kPa);-P i w m 的弹性膜约束力管水位下降值对应弹性膜约束曲线上与测静水压力压力表读数P(kPa)S(cm)(kPa)P t =P m +P wP iPS (3min)S =(P +P )a S013838316344100113..57...6.774..例如：(cm/kPa)- ;)(-S (cm);-S : )(S m 仪器综合变形校正系数实测测管水位下降值值校正后的测管水位下降式中a a cm P P S w m m +-=P(kPa)S(cm)(kPa)P =P +P P PS (3min)S =(P +P )a S.6.774.. 3.绘制旁压测试曲线（如图5-23）曲线可以分为三部分：1)第一曲线段五、测试的影响因素1、成孔质量（这对于预钻式旁压试验来说是非常重要）软土的扰动对测试结果的影响很大，必须根据土类选择不同的钻孔方法成孔应该是垂直，且其直径与旁压器吻合的好。
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钻进速度建议值
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四、试验方法及技术要求
（一）试验前准备工作
（二）测试设备的标定、校正
（三）钻孔质量
（四）加荷等级和变形稳定标准
（五）试验终止
（六）注意事项
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四、试验方法及技术要求
（一）试验前准备工作
使用前，必须熟悉仪器的基本原理、管路图和各阀 门的作用，并按下列步骤做好准备工作： 1．充水：向水箱注满蒸馏水或干净的冷开水，旋紧
孔现象，试验前孔壁已受到挤压，
故曲线没有前段。
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（三）保证钻孔质量是试验的关键
2．自钻式旁压仪
对自钻旁压试验，钻头离刃口的距离、钻头的转速、
钻进进尺速度，泥浆压力和流量应做合理的选择，才能
达到最佳的效果。在粘性土中，自钻式旁压仪自钻就位 后，会有一定的超孔隙压力出现，应静待消散(1～2h)， 然后才能开始进行试验。
扩张体积的关系，通常为直线关系。
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Δs 取直线的斜率 为综合变形校正系数α。见下图。 Δp
仪器综合变形校正曲线示意图
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（三）保证钻孔质量是试验的关键
1．预钻式旁压仪
针对不同性质的土层及深度，可选用与其相应的提土器 或与其相适应的钻机钻头。例如，对于软塑－流塑状态的土层， 宜选用提土器；对于坚硬－可塑状态的土层，可采用勺型钻； 对于钻孔孔壁稳定性差的土层，宜采用泥浆护壁钻进。
对预钻式旁压试验，要求尽量减少孔壁土的扰动，使钻孔
截面为完整的圆形，其孔径应略大于旁压器外径，一般大2～ 3mm。对孔壁稳定性差的土层，宜采用泥浆护壁。成孔后应 尽快进行试验以免缩孔，间隔时间一般不宜超过15min。
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1．预钻式旁压仪
旁压试验的可靠性关键在于成孔质量的好坏，钻孔直径应
与旁压器的直径相适应，孔径太小，放入旁压器会发生困难，
3
一、概述
（一）旁压试验的定义（Pressuremeter Test , PMT）
旁压试验（ Pressuremeter Test ）
是将圆柱形旁压器放入土中，向旁压器内
充水(或气)并施加压力，利用旁压器的扩 张，对周围土施加均匀压力，测量压力与 体积扩张（径向变形）的关系，即可得地 基土在水平方向上的应力应变关系。根据 这种关系对地基土的承载力（强度）、变 形性质等进行评价。
门，旋松调压阀，打开水箱盖。在此过程中，应不断晃动
拍打导压管和旁压器，以排出管路中滞留的空气。
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（一）试验前准备工作
4．调零：把旁压器垂直提高，使其测试腔的中点与
目测管“0”刻度相齐平，小心地将旁压器注水阀旋至调 零位置，使目测管水位逐渐下降至“0”位时，随即关闭 旁压器注水阀，将旁压器放好待用。 5．检查：检查传感器和记录仪的连接等是否处于正
在试验规定的时间内自动精确稳定各级压力。由高压储 气瓶（氮气）、精密调压阀、压力表及管路等组成。 4．管路 主要是两根注水管及两根导压管组成。
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PM－1型旁压器的结构原理图
22
PM－1型旁压器主要技术指标
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三、试验的仪器设备
(二)自钻式旁压仪
自钻式旁压仪主要有英国剑桥型及法国道桥型。英国剑桥型 旁压仪由探头(包括钻进器和旁压器)、液压地面升降架系统、钻 进器的驱动系统、泥浆循环系统、压力控制系统和数据采集系统
主要是标定量管中的液体在到达旁压器主腔以前的体积
损失值。此损失值主要是测管及管路中充满受压液体后所产
生的膨胀。 率定前将旁压器放存一内径比旁压器外径略大的厚壁钢管 （校正筒）内，使旁压器在侧限条件下分级加压，压力增量 一般为100 kPa，加压5～7级后终止试验。在各级压力下的观
测时间与正式试验一样(即15s、30s、60s、120s)，测量压力与
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三、试验的仪器设备
（一）预钻式旁压仪
国内使用的预钻式旁压仪有PY型和较新的PM型两种型号。
两种型号的旁压仪外形结构相似，技术指标略有差异。其 主要部件有： 1．旁压器
为圆柱形骨架，外部套有密封的弹性橡 皮膜。一般分上、中、下三个腔体．中腔为 主脏(测试腔，长250mm，初始体积为 491mm3)，上、下腔以金属管相连通，为保 护腔（各长100mm），与中腔隔离。
或因放入而扰动土体；孔径太大，很大一部分能量消耗在孔穴 上，无法进行试验，下图反映了成孔质量对旁压曲线的影响。 预钻成孔的孔壁要求垂直、光滑，孔形圆整，并尽量减少 对孔壁土体的扰动，并保持孔壁土层的天然含水量。
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1．预钻式旁压仪
a线——正常的旁压曲线；
b线——反映孔壁严重扰动，因 旁压器体积容量不够而迫使试验 终止； c线——反映孔径太大，旁压器 的膨胀量有相当一部分消耗在空 穴体积上，试验无法进行； d线——钻孔直径太小，或有缩
使弹性膜呈不受压的状态，如此反复5次，之后开始校正。
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校正时，按试验的压力增量（10kPa）逐级加压，并按试验
的测读时间（1min观测）记录测管水位下降值(或体积扩张值)。 最后绘压力P与水位下降值s的P－s曲线，见下图。
弹性膜约束力校正曲线示意图
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（二）测试设备的标定、校正
2．仪器综合变形值的标定
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二、试验的基本原理
（二）理论解释
旁压试验可理想化为圆柱孔穴扩张课题，为轴对称平 面应变问题。典型的旁压曲线(压力p－体积变化量V曲线或 压力p—用测管水位下降值S)见图，可分为三段：
典型的旁压曲线
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二、试验的基本原理
（二）理论解释
I段(曲线AB)：初步阶段，反映孔壁扰动土的压缩与恢复； II段(直线BC)：似弹性阶段，压力与体积变化量大致成 直线关系， III段(曲线CD)：塑性阶段，随着压力的增大，体积变化
PM－1型旁压器的结构原理图
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（一）预钻式旁压仪
2．变形量测装置 变形测量装置是测读和控制进入旁压器的水量，由 不锈钢储水筒、目测管、位移和压力传感器、显示记录
仪、精密压力表、同轴导压管及阀门等组成。测管和辅
管都是有机玻璃管，最小刻度1mm。 3．加压稳压装置
加压稳压装置为控制旁压器给土体分级施加压力，并
3）加长或缩短导管时，需进行仪器综合变形标定。
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（二）测试设备的标定、校正
测试设备的标定是保证旁压试验正常进行的前提，标定共
包括两项内容：弹性膜约束力标定、仪器综合变形标定。
1．弹性膜约束力的标定
标定的目的是确定在某一体积增量时消耗于弹性膜本身的压 力值。标定前，适当加压（0.05MPa）之后，当目测水管水位降 至36cm时，退压至零（旁压器中腔的中点与目测管水位齐平），
旁压试验。
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一、概述
（四）优缺点及适用性
1．适用土层：
适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、极软岩和软岩 等地层的测试。
2．优缺点：
（1）预钻式旁压仪 优点：仪器比较简单、操作容易。 缺点：预先钻孔，孔壁土层中的天然应力卸除，加之 钻孔孔径与旁压器外径难以有效配合，土层的扰动在所难
免，使测试效果不太理想。
常工况，并设置好试验时间标准 。
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（二）测试设备的标定、校正
测试设备的标定是保证旁压试验正常进行的前提，标定共
包括两项内容：弹性膜约束力标定、仪器综合变形标定。
什么情况下需要进行标定？
1）旁压仪首次使用或较长时间不用时； 2）更换弹性膜需进行弹性膜约束力标定，为提高压力精度，弹 性膜经多次试验后，应进行弹性膜复核校正；
第四章 旁压试验
1
主要内容
一、概述
二、试验的基本原理
三、试验的仪器设备 四、试验方法及技术要求
五、资料整理及影响因素分析 六、成果分析与工程应用
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一、概述
（一）旁压试验的定义 （二）旁压试验的发展 （三）旁压试验的分类 （四）旁压试验的优缺点及适用性
（五）旁压试验的应用
（三）旁压试验的分类
按旁压器放入土层中的方式，可分为：预钻式旁压试验、 自钻式旁压试验和压入式旁压试验。 （1）预钻式旁压试验： 是事先在土层中预钻一竖直钻孔，再
将旁压器下到孔内试验深度 (标高)处进行旁压试验，预钻式旁压试验 的结果很大程度上取决于成孔的质量。
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一、概述
（三）旁压试验的分类
（2）自钻式旁压试验：是在旁压器的下端装置切削钻头和环
水箱盖。注意，试验用水严禁使用不干净水，以防生成
沉积物而影响管道的畅通。
2．连通管路：用同轴导压管将仪器主机和旁压器细
心连接，连接好气源导管，旋紧。
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（一）试验前准备工作
3．注水、排气：打开高压气瓶阀门并调节其上减压器，
使其输出压力为0.15MPa左右。将旁压器竖置于地面，各
阀门调到指定位置。 旋转调压阀手轮，给水箱施加0.15MPa左右的压力， 以水箱盖中的皮膜受力鼓起时为准，以加快注水速度。当 水上升至(或稍高于)目测管的“0”位时，关闭注水加压阀
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（一）预钻式旁压仪
测试时，高压水从控制装置经管路进入主腔，使橡
皮膜发生径向膨胀，压迫周围土体，测得主腔压力与体 积增量的关系。与此同时，以同样压力水向护控压入， 这样，三腔同步向四周变形，以此保证主腔周围土体的 变形呈平面应变状态。如图所示PM－1型旁压器的结构
原理图，其主要技术指标见下表。
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形刃具，在以静力置入土中的同时，用钻头将进入刃具的土切碎， 并用循环泥浆将碎土带到地面，钻到预定试验深度后，停止压入，
进行旁压试验。
（3）压入式旁压试验：又分为圆锥压入式和圆筒压入式，都
是用静力将旁压器压入指定的试验深度进行试验。
目前，国际上出现一种将旁压腔与静力触探探头组合在一 起的仪器，在静力触探试验的过程中可随时停止贯入进行
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一、概述
(五)旁压试验的应用