岩土工程勘察4.8-扁铲侧胀试验.ppt

1. 概述 2. 基本原理 3. 试验的仪器和设备 4. 试验方法与技术要求 5. 成果整理及应用 6. 工程实例 扁铲侧胀试验(The Flate Dilatometer Test,简称DMT)最早是1980年由意大利人Silvano Marchetti发明的一种原位测试的方法，在我国，越来越多的单位开始使用扁铲侧胀试验进行岩土工程勘察。 扁铲侧胀试验是利用静力或锤击动力将一扁平铲形测头贯人土中，达到预定深度后，利用气压使扁铲测头上的钢膜片向外膨胀，分别侧得膜片中心向外膨胀不同距离(分别为0.05mm和1.10mm这两个特定值)时的气压值，进而获得地基土参数的一种原位试验。 可用于土层划分与定名、不排水剪切强度、应力历史、静止土压力系数、压缩模量、固结系数等的原位测定。 扁铲侧胀试验适用于一般粘性土、粉土、中密以下砂土、黄土等，不适用于含碎石的土等。 扁铲测头其实是一个不锈钢钢板，在钢板的一侧安装了一片平坦的圆形钢膜，扁铲测头通过一条气电管路连接着在地表的侧控箱，气电管路穿过贯人设备的探杆到达测头，连续地传输气压和电信号。测控箱通过气压管和一个气源相连接，以提供气压使膜片膨胀，测控箱由一个压力调控器，压力计，信号发生器和排气阀组成。可以使用常用的贯人设备把扁铲测头压人土内，一般可以使用静力触探设备贯入。 试验由贯人扁铲测头开始，在贯人至某一深度后暂停，通过测控箱操作使膜片充气膨胀.在充气鼓胀过程中，得到如下两个读数: (1) A读数，膜片距离基座0.05mm时的气压值; (2) B读数，膜片距离基座1.10mm时的气压值。 另外，在到达B点之后，通过测控箱上的气压调控器释放气压，使膜片缓慢回缩到距离基座0.05mm。时，可读取C读数。 然后，测头继续往下贯人至下一试验深度(试验点间隔通常是取 20cm)。在每一试验深度，都重复上述试验过程，读取A,B(有时包括C)读数。考虑到膜片本身的刚度，根据试验前后得到的标定值△A , △B来对它们进行修正，以计算p0、p1、p2。 p0为膜片在基座时土体所受的压力;p1为膜片距离基座1.10mm时土体所受的压力，p2为膜片回缩到A点(距离基座0.05mm)时土体所受的压力，然后由p0、p1、p2值可获得4个扁铲试验中间参数:材料指数ID、水平应力指数KD、孔隙水压力指数UD和扁铲模量ED。这些参数经过经验公式计算，可以得到一些土性参数，如静止侧压力系数K0、超固结比OCR、不排水抗剪强度cu侧限压缩模量M和砂土内摩擦角等。当进行扁铲消散试验时，还可以对土的水平固结系数ch、水平渗透系数kh进行估计。 扁铲测头 测控箱 气压源 贯入设备 1. 扁铲测头和弹性钢膜 扁铲测头的外观尺寸为 95mm宽,15mm厚，扁铲 测头具有锲形底端，用以 贯穿土层，锲形底端的顶角介于24-32. 测头下端逐渐变薄的区段长50mm. 圆形钢薄膜直径为60mm，正常厚度为0.2mm(在可能剪坏测头的土层中，常使用0.25厚的钢膜)，薄膜固定在扁铲测头一个侧面上。 2. 测头工作原理 扁铲的工作原理就如一个电开关，绝缘垫将导体基座与扁铲(钢)体和钢膜隔离，导体圆盘与测控箱电源的正极相连，而膜片通过地面接触与测控箱的负极相连。在自然状态下，彼此之间被绝缘体分开，而当膜片受土压力作用而向内收缩与导体基座接触时，或是受气压作用使膜向外鼓胀，钢柱在弹簧作用下与导体基座接触时，则正负极接通，蜂鸣声响起;当膜片处于中间位置时，正负极不能相通，因此不会有蜂鸣声。 在进行DMT试验时，当扁铲贯人土层，膜片受土压力的作用向里收缩，膜片与导体基座接触，蜂鸣声响起。 当到达试验位置，操作人员开始向内充气，在一段时间内，膜片仍保持与基座接触(蜂鸣声不断)。当内部压力达到与外部压力平衡时，膜片开始向外移动并与基座脱离(蜂鸣声停止)，蜂鸣声停止，提醒操作者读取A读数。 继续向内充气加压，膜片继续向外移动， 膜片中心向外移动达到1.10mm时， 钢柱在弹簧作用下与导体基座底部 接触时,则正负极接通，蜂鸣声再次 响起，提醒操作者记录B读数。 测控箱, 一般包括两个压力计(也有采用一个压力计)、与压力源的连接口、与气电管路的连接口、接地电缆接口、检流计和蜂鸣器(由扁铲测头电路的闭合决定是否发出响声，这样，蜂鸣器可以有效地提示电路的闭合与否，促使操作者可以确定A, B, C读数的时机)，另外还有排气阀，统能够顺利排泄气体。来控制气体的流量，并使侧试系 扁铲侧胀试验用高压钢瓶的高压气作为气压源，气体必须是干燥的空气或氮气。一只充气15MPa的10L气瓶，在中密度土中做25 m长管路的试验，一般可进行约1000个测点，约200m。耗气量随土质密度和管路增长而增加，因此，在试验前，应先检