旁压试验

2.4梅纳旁压试验

设备采用法国APAGEO公司生产的G型梅纳旁压仪，配备GEOSPAD数据采集装置，旁压仪和数据采集装置的相关详细说明见《附录4》。

2.4.1梅纳旁压仪性能及规格

梅纳旁压仪用来控制施加在探头上的压力并且读出探头体积随压力增加和时间变化而产生的变化量。通过测试数据可以获得一条压力应变关系曲线，依据曲线可以计算出下列参数： ●梅纳旁压系数

●临界塑压力

●梅纳极限压力

1)控制单元

控制单元用来精确控制施加在探头上的压力并且读出探头体积随压力增加和时间变化而产生的变化量。压力源是高压氮气瓶。控制箱安置在一个三脚架之上

仪器包括一个 800 cm3 的带有刻度显示的容积计，一个主压力调节阀，一个压差调节阀，量程分别为 0-2.5 和 0-6 MPa 的保护腔室压力量表（进行软土和软岩测试时有 0.06

和 10 MPa 量程的压力量表可供选择），包括所需的其他控制阀门和连接管线

2)技术规格

尺寸 : 86 x 43 x 26 cm (三角架高 : 65 cm)

重量 : 24.5 kg (三角架重量 3.5 kg)

铝制保护箱, 搬运把手

3)塑胶管路

同轴或双轴管路，柔软而且耐高压，连接探头到控制箱上

4)三腔探头

包括一个中心测量腔室，用水对它进行加载，它的体积变化可以在控制单元的容积计上图：梅纳旁压仪及数据采集仪 读出来。整个探头中间被橡皮护套完全保护起来（根据土的硬度选择不同的类型），通过两个保护腔室施加的气体压力可以使橡皮护套膨胀。

通过压差压力调节阀使得 3 个腔室作用在钻孔孔壁的压力保持一致，确保沿着测量腔室产生一个真实的圆柱状变形。

5)试验程序

①钻孔施工时要尽量减少对孔壁的扰动，并且钻孔直径要与探头尺寸相吻合。将探头放置到钻孔中要求测试的深度，以适当的增量施加压力。从控制箱上可以得到压力和体积的读数。

②在黏土和/或地下水位以下的沙砾层部位，钻孔容易塌孔，这种情况下可以将探头嵌入到一个特制的开槽管中，锤击或者振动进入土体中。特制的合适的探头也可以连接在一串导管中间压入到软土中，有时候也可以装置在静力触探锥尖上压入土体。不带数据采集装置的控制单元符合EN ISO 22476-4 A部分的标准。

原位测试旁压试验在软土勘察的运用

旁压实验是一种原位测试技术，主要用于地基土的力学参数的推测。它通过旁压器将横向均匀压力作用于钻孔壁，通过推测径向变形与测得压力之间的关系来获得土层参数的原位测试技术。旁压实验能够避免受到水位的影响，且测试的深度大，因此被广泛应用，尤其是软土层。本文从旁压实验在软土勘察中的应用进行举例分析，望同行业人士共勉发展。

标签：原位测试 旁压试验 软土勘察

在一般软土层勘察中，试验土体的类别以及承载力，包括土体的强度参数以及变形参数都可以通过旁压试验来获得。因此，在一些重要的难度较大的地质勘察中，原位测试旁压试验被广泛应用。本文主要对预钻式旁压试验进行分析。

1旁压实验原理

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：初步阶段（Ⅰ）反映孔壁受到扰动土的压缩；似弹性阶段（Ⅱ）反映体积变化量及压力之间的关系；塑性阶段（Ⅲ）反应体积的变化与压力成正比。我们将Ⅰ到Ⅱ阶段的界限压力稱为初始水平应力p0；Ⅱ到Ⅲ阶段的界限压力称为临塑压力pf；Ⅲ阶段末尾渐近线的压力称为极限压力pL。

将p—V曲线直线段延长线交于V轴，交点与p轴的平行交于与p—V曲线的对应压力即为p0；与直线段终点对应的压力即为pf；旁压试验压力会随着孔洞的不断扩张而增加，压力经过Pf后趋向于V轴的渐近线对应的压力值即为pL。很多情况下，pL不能通过p—V曲线来确定，极限压力需要通过作图确定。

2成果应用

2.1地基承载力fak

确定地基承载力常用的两种方法有：

临塑压力法：fak=Pf-P0

极限压力法：fak=（PL-P0）/F；F为安全系数，这里取3。

2.2旁压模量EM

土层体积变形以及压力之间的关系是通过旁压模量来反映出来的。

EM=2（1+μ）（Vc+Vm）·△P/△V；μ泊松比；△P（kPa）、△V（cm3）分别为压力及体积增量； Vm（cm3）为体积平均增量。

旁压试验典型曲线

旁压试验是一种常用的原位测试方法，可用于评估土壤的工程性质。在旁压试验中，通过在土壤样品周围施加压力，测量压力与样品变形之间的关系，从而得到旁压曲线。旁压曲线通常分为三个阶段，分别是圆柱体阶段、剪切带阶段和破坏阶段。

1. 圆柱体阶段

在旁压试验的初始阶段，土壤样品尚未受到明显的压力作用，其形状类似于圆柱体。此时，压力与变形之间呈线性关系，土壤样品的体积变化较小。这个阶段通常被视为土壤样品的弹性阶段，其中土壤颗粒之间的摩擦力较小，土壤样品可以看作是一个弹性体。

2.

剪切带阶段

随着压力的增加，土壤样品开始进入剪切带阶段。在这个阶段中，土壤样品开始发生剪切变形，其形状逐渐偏离圆柱体。此时，压力与变形之间的关系不再是线性的，而是呈现出曲线的形式。剪切带阶段反映了土壤样品中颗粒之间的摩擦和滑移作用，是土壤样品由弹性阶段向塑性阶段转变的过程。

3. 破坏阶段

在旁压试验的最后一个阶段，土壤样品达到其承受极限并发生破坏。此时，压力与变形之间的关系呈现出突变的形式，土壤样品的变形迅速增加。破坏阶段反映了土壤样品的强度和稳定性，是工程实践中需要重点关注的部分。在破坏阶段之后，土壤样品的变形将不再随着压力的增加而增加，而是进入了一个相对稳定的状态。 总结

旁压试验典型曲线反映了土壤在受到压力作用下的变形和破坏过程。通过分析旁压曲线，我们可以得到土壤的弹性、塑性和强度等工程性质信息。这些信息对于工程设计和施工具有重要的指导意义。在进行旁压试验时，需要注意以下几点：首先，要选择具有代表性的土壤样品，以避免测试结果的偏差；其次，要保证测试设备的精度和稳定性，以确保测试结果的可靠性；最后，要对测试结果进行正确的分析和解释，以便得到准确的工程性质信息。

地质勘察工程中旁压试验探析

1概况

随着我国经济建设的迅速发展，要求工程勘察能够提供科学可靠的地基土物理力学参数，为基础设计提供合理准确的设计参数。旁压试验是地质勘察中的一种原位测试方法，它包括预钻式、自钻式、压入式三种。国内目前已预钻式为主，预钻式旁压试验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直至破坏，利用仪器量测压力与土体相应的变形值，绘出应力与应变的关系曲线，按照理论公式或地区经验确定地基土的力学参数。

其试验基本原理如下：旁压试验可理想化为无限弹性介质中圆柱状孔穴径向扩张模型，为轴对称平面应变问题。均匀土体横向压力与横向变形的理论曲线。

OA段：初始阶段，随着压力的增大，变形逐渐减少，AB段：似弹性阶段，压力与变形基本为线性关系；BC段：塑性变形阶段，随着压力的增大，变形迅速增大。

OA、AB段界限压力相当于初始水平压力PO； AB、BC段界限压力相当于临塑屈服压力Pf；BC段末尾渐近线附近的压力位极限压力PL。

根据弹性理论，可以推导出土的旁压模量。假定似弹性阶段中土处于弹性状态，由轴对称平面理论，可以推导出旁压模量的公式如下：

EM=2（1+μ）（Vc+Vm）△P/△V，式中EM为旁压模量（MPa），μ为泊松比，Vc为旁压器量测腔初始固有体积，Vm为平均体积（cm3），△P/△V为旁压曲线直线段的斜率（kPa/ cm3）

由理论公式可以计算出压缩模量及地基承载力特征值等基础设计参数。根据旁压试验特征值计算地基土承载力：

临塑荷载法：fak=Pf-P0

极限荷载法：fak= Pl-P0/FS

式中 fak为地基土承载力特征值（kPa），FS为安全系数，一般取2～3，也可根据地区经验确定。对于一般土宜采用临塑荷载法，对旁压曲线过临塑压力后急剧变陡的土宜采用极限荷载法。 旁压试验理论上采用完善的弹性及弹塑性理论，其试验设备轻便，操作简单，测试迅速，可在不同深度试验，而且不受地下水限制。与室内试验相比，旁压试验涉及的试验范围大得多，而且扰动不大。但在工程实践上，由于对试验中的一些影响因素认识不够，试验结果偏大，甚至造成试验结果严重失误。