实验五：地基承载力试验 - 土力学课程网站

一、实验目的

地基承载力是指地基土单位面积上所能承受的最大荷载。平板载荷试验是一种原位测试方法，通过在地基表面放置一定尺寸的刚性承压板，逐级施加荷载，观测地基的沉降变形，从而确定地基承载力特征值和变形模量。

地基在荷载作用下可能出现三种破坏模式：

地基承载力特征值的确定方法：

当p-s曲线有明显的比例界限时，取该比例界限所对应的荷载值
当极限荷载能确定，且该值小于对应比例界限的荷载值的2倍时，取极限荷载值的一半
当p-s曲线没有明显的比例界限，且极限荷载也不确定时，按沉降量确定：
- 承压板面积为0.25~0.50m²时，可取s/b=0.01~0.015所对应的荷载值
- 对于软土，可取s/b=0.02所对应的荷载值

图1：常水头渗透试验和变水头渗透试验原理图

图1：地基承载力试验常用设备

图2：平板载荷试验装置示意图

图2：平板载荷试验现场布置

试验场地准备：
- 在试验场地开挖试坑，试坑宽度不应小于承压板宽度或直径的3倍
- 试坑底部应平整，清除浮土，保持天然状态
- 在试坑底部铺设10-20mm厚的砂层找平
承压板安装：
- 将承压板放置在试坑底部的砂层上，确保承压板水平
- 测量承压板的尺寸，记录其面积
加载系统安装：
- 在承压板上放置千斤顶，确保千斤顶与承压板对中
- 安装反力架或堆载装置，确保加载系统稳定可靠
- 在千斤顶与反力架之间放置测力传感器
变形测量系统安装：
- 设置基准梁，基准梁应离开试坑一定距离，避免受试验影响
- 在承压板周围均匀布置4个百分表或位移传感器
- 调整百分表或位移传感器，使其与承压板接触良好，初始读数为零

图3：加载过程与沉降观测

加载分级：
- 试验荷载应分级施加，每级荷载增量不应大于预估极限荷载的1/10
- 每级荷载的持续时间应根据地基土的类型确定，一般为1小时
沉降观测：
- 每级荷载施加后，应按规定时间间隔观测沉降量：
  - 0.1h、0.25h、0.5h、1h、2h、4h、8h、...，直到下一级荷载施加
  - 当连续2小时内每小时的沉降量不大于0.1mm时，可施加下一级荷载
- 记录每级荷载下的沉降量和时间
终止条件：
- 当出现下列情况之一时，可终止试验：
  - 承压板周围的土明显隆起或出现裂纹
  - 在某级荷载下，24小时内沉降速率不能达到稳定标准
  - 总沉降量超过承压板宽度或直径的1/12
  - 荷载达到设计要求的最大值

在p-s曲线上取比例界限点所对应的荷载值作为地基承载力特征值。比例界限是指p-s曲线上开始发生明显塑性变形的点，通常表现为曲线的斜率发生显著变化。

当p-s曲线上有明显的极限荷载点时，可取该极限荷载的1/2作为地基承载力特征值。极限荷载点通常表现为p-s曲线上的第二个拐点，之后沉降迅速增加。

当p-s曲线上没有明显的比例界限点和极限荷载点时，可根据地基变形控制要求确定地基承载力特征值：

E₀ = (1-μ²) × (p × B) / s

式中：