利用旁压试验估算土的地基承载力和压缩模量

郧哉粤晕郧阅韵晕郧粤砸悦匀陨栽耘悦栽哉砸耘悦陨灾陨蕴耘晕郧陨晕耘耘砸陨晕郧广东土木与建筑Vol.26晕燥援3MAR圆园19利用旁压试验估算土的地基承载力和压缩模量伍钊源，廖广超，李

杰，谢志斌，张李东，黎

辉

（中煤江南建设发展有限公司广州510170）

其次，摘要：首先介绍了旁压试验的原理和其构造；通过对不同埋深条件下粉质黏土和淤泥质土的旁压曲线进行分析，并计算得

其旁压曲线主要分为三个出相应的地基承载力和压缩模量；最后，和静力初探试验中地基承载力和变形模量进行对比分析。结果表明：

第三阶段为土体塑性变形阶段；阶段：第一阶段为初始阶段受到成孔作用下土体受到扰动，致使土体快速压缩，第二阶段为弹性阶段，

得到相应土体下压缩模量和变形模量之间的换算系数。通过旁压试验测得土体地基承载力可以乘以相应土体的折减系数；

关键词：旁压试验；埋深；地基承载力；压缩模量；变形模量中图分类号：TU318；TU997文献标志码：A文章编号：1671-4563（2019）03-042-04

WuZhaoyuan，LiaoGuangchao，LiJie，XieZhibin，ZhangLidong，LiHui

China）（GuangdongBureauofCoalGeologyGuangzhou510170，

Firstly，theprincipleandstructureofthepressuretestareintroduced.Secondly，throughtheanalysisofthepressurecurvesofsiltyclayandsiltysoilunderdifferentburieddepth，thecorrespondingbearingcapacityandcompressivemodulusofthefoundationarecalculated.Fi-nally，thegroundbearingcapacityanddeformationmodulusofthestaticandpreliminaryexperimentsarecomparedandanalyzed.Theresultsshowthatthecurveofthepressuremetertestismainlydividedintothreestages：thefirststageistheinitialstage，thesoilisdisturbedbytheporeformation，causingthesoiltocompressrapidly，thesecondstageistheelasticstage，andthethirdstageisplasticdeformationstageofsoil.Thebearingcapacityofthesoilfoundationcanbemultipliedbythereductioncoefficientofthecorrespondingsoilbythepressuremetertest，andtheconversioncoefficientbetweenthecompressionmodulusandthedeformationmodulusofthecorrespondingsoilisobtained.thepressuremetertest；burieddepth；bearingcapacityoffoundation；compressionmodulus；deformationmodulus0引言

算参数的方法，并验证该方法是可行的。张虎等人咱10暂对比了冻土旁压试验结果与常规试验结果，结果发现旁压试验的剪切强度以及初始弹性模在温度相同时，

且温度越低差值越大。量都要大于单轴试验，

通过上述分析，可以看出旁压试验在各类土质中

试验结果存在很大都可应用，同时由于土质的不同，对于该地的差异。而对于佛山地区的土性研究很少，

区旁压试验的研究存在一定意义。故本文通过对佛山市禅城区典型土质进行旁压试验，结合现场实际土层

得到该地区粉质黏土和分布对其旁压曲线进行分析，

通过计淤泥质土在不同埋深条件下的强度和变形量，

并和静力初探算得出相应的地基承载力和压缩模量，

验证了该次试验的可靠性，以及试验进行对比分析，

以及地给出了压缩模量和变形模量之间的换算系数，为以后该区域内的相关工程中基承载力的折减系数，

参数的选择提供一定参考。

在岩土领域旁压试验是一项重要的原位测试手段，

旁压试验具有具有广泛的运用，相比其他的原位试验，以下优点：实用性大、适用性广和可操作性强等咱1暂。大量学者通过旁由于旁压试验具有很多的优点，并取得了一压试验对土的强度和力学参数进行研究，

定的成果。于永堂等人咱2暂通过旁压试验确立西安黄土基床系数的取值范围和经验公式，得到基床系数与旁压模量、标贯击数均近似呈线性关系与压缩模量及压缩系数近似呈二元幂函数关系。肖先波等人咱3暂利用旁压试验获得土体变形模量和抗剪强度。黄文雄等人咱4暂建议利用旁压试讨论了砂土旁压试验的反分析问题，

验实测数据反演确定土体的初始状态而非材料参数，材料参数可以通过实验室常规试验确定。汪明元等人咱5暂通过旁压试验来获得海洋地层力学参数，来丰富海洋地层勘探方法。大量的学者们咱6-8暂对海相沉积软土采用旁压试验获得大量的物理和力学参数，并对压塑模量、初始压力、临塑压力、剪切模量等参数进行了详细的分析。温勇等人咱9暂基于旁压试验获取切线模量法计

作者简介：伍钊源（1984-），男，大学本科，工程师，主要从事地285683022@qq.comE-mail：基基础工作。

1

1.1

旁压试验运用

旁压试验原理

本工程中采用PY-5型预钻式旁压仪，由旁压器、

水箱、变形测量系统和加压稳定装置4部分组成，具体的参数如表1所示。

42

圆园19年3月第26卷第3期等：利用旁压试验估算土的地基承载力和压缩模量伍钊源，MAR圆园19Vol.26晕燥援3表1PY-5型预钻式旁压仪主要技术指标和规格表Tab.1

MainTechnicalIndexesandSpecificationsofPY-5Preset-boringPressuremeter

参数名称规格参数名称规格旁压器测试段长度250mm试验工作最大压力5.5MPa要求试验钻孔直径52~58mm压力表最小读数0.005MPa测管水柱截面积14.53cm2压力源高压氮瓶旁压器中腔原始体积638cm3主机尺寸mm830伊360伊220测管容积650cm3主机重量28kg旁压试验是在钻孔中进行的一种原位载荷试验。其试验原理是利用加压装置所加的气压直接传导至测管水面，产生水压和气压传至旁压器三个腔（中腔为水压、上下腔为气压），促使弹性膜受压膨胀，导致孔壁土体受压产生相应变形，其变形量由测管水位下降值测得，压力值由压力表读出。根据所测结果绘制压力和测管水位下降值关系曲线，

即旁压曲线，根据曲线可确定地基土的容许承载力标准和计算变形模量、压缩模量等力学指标。因此，旁压试验实质上是钻1.2

孔载荷1.2.1

测试验弹试性设。

膜备约的束标力的定、

校正标定的目的是确定标在定

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），使弹性膜呈不受压的

状态，如此反复5次，之后开始校正。弹性膜约束力校正曲线，如图1所示。

4035302520151050050压力100kPa150200图1

弹性膜约束力校正曲线

Fig.1

BindingForceCorrectionCurveofElasticFilm

1.2.2

主要是仪器综标合定变量管形值中的的标液定

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。

根据仪器综合变形校正试验，

绘制压力P与其对应的测管水位下降值s关系曲线，

如图2所示，其直线0.001的斜率吟s/吟P，即为仪器综合变形校正系数=

1.3

本工程cm/kPa。工程概位于况

佛山市禅城区绿岛湖，根据现场勘查

5.45.35.25.15.04.94.84.74.64.50100200300压力400500kPa600700800900图2仪器综合变形值的标定曲线

Fig.2

CalibrationCurveofComprehensive

DeformationValueoftheInstrument

报告可知：〈1〉人工填土层，全场地分布，主要为人工回填组成，成分较复杂，均匀性较差，性质不稳定；〈2〉淤泥质粉质黏土，属软土，含水量高，压缩性大，抗剪强度低，承载力极低，为不良地基土；〈3〉细中砂，

呈稍密-中密状；〈4〉为淤泥质土，属软土，含水量高，压缩性大，抗剪强度低，承载力极低，为不良地基土；〈5〉粉

质黏土，呈可塑-硬塑状，全场均有分布，具有一定承载力；〈6〉全风化岩层，场地分布广泛，岩性主要为泥质粉砂岩，多呈土柱状；〈7〉强风化岩层，场地均广泛，岩性主要为泥质粉砂岩，呈半岩半土状，

承载力较高。2试验结果分析

本次试验共计5组，主要针对不同埋深，

即埋深在12~19m，并涉及粉质黏土和淤泥质土两种土性。通过综合整理数据，

列出5组试验所得的旁压曲线见图3~图5。并根据式优~式忧得到试验中计算所得不

同土性的力学参数，

如表2所示。表2

旁压试验所得数据

Tab.2

DatumObtainedfromthePressuremeterTest

试验

试验初始临塑旁压剪旁压地基压缩

地层

深15m度压力压力178.0394.0kPa切模量模量承载力模量P0kPaPfGm1.04MPaEm2.88MPa0216.0kPaEs7.14MPa粉质粘土17215.0438.81.504.00223.88.0619230.0477.21.604.25247.28.27淤泥12132.0245.40.691.9176.06.34质土

15

168.0244.0

0.96

2.66

113.4

6.96

基本承载力为：

式中：Pf为初始压力0=P；fP-0P为0临塑压力。

优

旁压模量和剪切模量计算公式为：

Em=2（1+）［sc+s0+圆sf］sPf-fs0悠G式中：为土的侧向m=Em膨胀咱2渊系1+数（冤暂

泊松比），可按地忧

区经43

验

圆园19年3月第26卷第3期广东土木与建筑MAR圆园19Vol.26晕燥援3确定，对于正常固结和轻度固结的土类，砂土取0.30、粉土取0.35、粉质粘土取0.38、粘性土取0.42；Pf为临

塑2.1

压力由相（于同MPa土埋）层深；s的构不c为同土测管水位下降值表示。

造和性

演化，

导致土层并不是均匀分布的，这就容易导致在通过埋深条件下土性存在差异，在本次试验中在埋深15m处主要包含两种土质，

分别为粉质黏土和淤泥质土，导致在所得的旁压曲线出现差异，

如图3所示。3025201510粉质黏土5淤泥质土0150200250300压力350kPa400450500550图3

在相同埋深不同土性下旁压曲线Fig.3

ThePressuremeterCurveunderDifferentSoils

withtheSameBuriedDepth

从图3中可以看出，测管水位下降值随施加的压力值的变化曲线大致可以分为三个阶段，分别包括：第一阶段，测管水位下降值随施加的压力值快速增加，这是由于在初始阶段受到成孔作用下土体受到扰

动，致使土体快速压缩；第二阶段，当成孔扰动影响减弱后，土体进入弹性阶段，测管水位下降值随施加的压力值呈现线性增加趋势；第三阶段，

随着施加的压力值进一步增加，测管水位下降值迅速增长，土体此时处于塑性阶段，直至最后破坏。

在相同埋深（15m）下，该场地存在的土性为粉质黏土和淤泥质土。其中，粉质黏土为硬可塑状，淤泥质土为软塑状，在旁压曲线中可以看出第一阶段中，粉质黏土和淤泥质土的初始压力值接近，土体变形值基

本相同；在第二阶段中，粉质黏土持续过程长于淤泥质土，粉质黏土中吟P/吟s小于淤泥质土，因此，粉质

黏土抵抗变形的能力强于淤泥质土；在第三阶段中，粉质黏土和淤泥质土的临塑性压力值相差较大，且粉

质黏土远远大于淤泥质土。同时，

在塑性阶段粉质黏土能够保持一定的稳定性，而对于淤泥质土，当压力超过临塑性压力后，土体变形快速增大，说明该土进

入塑性阶段后土体承载能力迅速下降。经过计算发现：粉质黏土的地基承载能力

E0=216kPa0=113.4，压缩模量

压s=7.14kPa，

2.2

缩模量MPa针相对本同土E；s=6.96淤泥次性研究不同MPa质土场地，埋深。的地基承载能力可以发现粉质黏土主要分布

在埋44

深为15m、17m和19m，淤泥质土主要分布在

12压曲m线和，

15如图m。4、粉图质5黏所示土和。淤泥质土的不同层位的旁3025201510埋5埋深深15m17m0埋深19m200300压力400kPa500600700图4不同埋深下粉质黏土的旁压曲线

Fig.4

ThePressuremeterCurveofSiltyClayunderDifferentBuriedDepths

30252015105埋深12m埋深15m0120140160180200压力220kPa240260280300图5

不同埋深下淤泥质土的旁压曲线Fig.5

ThePressuremeterCurveofSiltySoilunder

DifferentBuriedDepths

在不同埋深下，粉质黏土均为硬可塑状。从图4中可以看出：不同埋深下粉质黏土的旁压曲线依旧分为三个阶段。在第一阶段中初始压力值随着埋深的增加而逐渐增大，且随着埋深的增加旁压曲线的拐点也

依次后移；在第二阶段中土体弹性变形阶段，随着埋深的增加该阶段过程越长，同时吟P/吟s随着埋深的增加逐渐变小，这就说明埋深较浅的土体抵抗变形的能力较差，埋深越深土体抵抗变形能力越强。经过计算可知：当埋深为15m、17m、19m时，地基承载能力分别为216kPa、223.8kPa、247.2kPa；同时压缩模量分别为7.14MPa、8.06MPa、8.27MPa。这也表明随着

埋深的增加，土体抵抗变形的能力越大，压缩模量也随之增加。

场地中淤泥质土的埋深主要分布在12m和15m。从图5中可以看出：淤泥质土的旁压曲线和图3、图4

基本一致，也都分为三个阶段。初始压力依旧随埋深的增加而逐渐增大；在弹性变形阶段吟P/吟s随着埋

深15的m增时，加地而逐渐变小。经过计算可知：当埋深为12m、压缩模量分基别承载能力分为6.34MPa别和为6.9676kPaMPa、。113.4同样表kPa明；土同体时

抵抗变形的能力随埋深的增加而变大，相应的压缩模量2.3

也随旁之压增试验加。与静力初探参数对比

圆园19年3月第26卷第3期等：利用旁压试验估算土的地基承载力和压缩模量伍钊源，MAR圆园19Vol.26晕燥援3为了验证通过旁压试验所得到的土体力学参数，参数的合理性，与静力初探试验所得到的地基承载能力进行对比。同时，对比两种试验中的压缩模量和变

形模量，得到两者的换算关系。两种试验所得的参数如表3所示。

表3Tab.3

旁压试验与静力初探参数对比ComparisonofParametersbetweenthe

悠在相同埋深条件下，硬可塑状粉质黏土抗变形能力远超软塑状淤泥质土；同时在相同土性条件下，土体抗变形的能力随着埋深的增加而显著增强，地基承载力和压缩模量也随埋深的增加而增大。

忧通过对比旁压试验和静力初探试验，可以看

出旁压试验所得粉质黏土和淤泥质土的地基承载力偏于保守，在实际运用中可以乘以相应的之间系数，其中粉质粘土和淤泥质土种折减系数分别为0.947和0.912。

尤关于压缩模量和变形模量之间的换算系数，

PressuremeterTestandtheStaticConePenetrationTest

旁压试验静力初探试验

埋深

土体地基压缩模量土体地基变形模量m承载力kPaMPa承载力kPaMPa19

247.276

8.276.34

234.269.3

22.815.37

12

粉质黏土淤泥质土

土质为粉质粘土系数为2.76。同时，对于淤泥质土，其系数值为0.85。

参考文献

由表3可知：通过旁压试验所得到的地基承载能力和静力初探试验所得的值基本相同。但明显可以看出旁压试验所计算的地基承载力相较静力初探试验所得的值略微偏大，这是由于施工影响以及规范偏于

保守，故对于佛山市禅城区的粉质黏土和淤泥质土，对于建立乘以相应的折减系数0.947和0.912。同时，对于埋深为19m的变形模量和压缩模量之间系数，粉质黏土，其压缩模量和变形模量的换算系数为

其系数值为0.85。2.76；埋深为12m的淤泥质土，

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3结论

（粉质黏土和淤泥本文以佛山市禅城区典型土质

质土）为研究对象，开展了旁压试验和静力初探试验，经过对比分析得到如下测得了两种土性的力学参数，结论：

不同土优通过大量的旁压试验，得到不同埋深、

性的变形曲线，其旁压曲线主要分为三个阶段，其中，第一阶段为初始阶段，受到成孔作用下土体受到扰动，致使土体快速压缩；第二阶段为弹性阶段，土体的

第三阶段为土体变形值与施加压力值满足线性关系；

塑性变形阶段，在该阶段粉质粘土能够保持一定的稳

定性，而淤泥质土的变形量呈现快速增长，稳定性差。

··通知

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