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歐美大地 原位測試
原位測試
比薩斜塔到底是怎么斜的?
發(fā)布時間:2020-09-25 瀏覽次數(shù):49505 來源:歐美大地

摘要:在土木工程建設(shè)中,由土的壓縮和固結(jié)引起的地基沉降的例子屢見不鮮,梅納旁壓儀是測得土體壓縮性指標的好方法。

 

比薩斜塔建造于1173年

是意大利地標之一

因其特殊的外形和與伽利略的關(guān)系

而名聲大噪

 

同時

塔斜而不倒

被公認為世界建筑史上的奇跡

比薩斜塔之所以會傾斜

是由于它地基下面土層的特殊性造成的

 

今天我們就來聊聊土的哪些特性

導致了建筑的傾斜現(xiàn)象

土體的壓縮性
 

  天然土體

天然土體一般是由土顆粒、水和氣體組成的三相體。土是一種多孔介質(zhì)材料,土顆粒相互接觸或膠結(jié)形成土骨架,而水和氣則允填于土骨架內(nèi)(或顆粒間)的孔隙中。在壓力作用下,土骨架發(fā)生變形,土中孔隙減少,導致土體體積縮小,這一特性稱為土的壓縮性。飽和土壓縮時,隨著孔隙體積的減小,土中孔隙水則被擠出。

壓縮和固結(jié)  

與金屬等其他連續(xù)介質(zhì)材料不同,土在受到壓力作用后的壓縮并非瞬間能完成的,而是隨時間逐步發(fā)展并趨于穩(wěn)定的。土體的壓縮隨時間發(fā)展的這一過程稱為固結(jié)。土的壓縮和固結(jié)是密不可分的,壓縮是固結(jié)的外在表現(xiàn),而固結(jié)是壓縮的內(nèi)在本質(zhì)。如果說外荷載是引起地基變形的外因,那么土的壓縮性和固結(jié)特性就是地基變形的根本內(nèi)因,因此研究土的壓縮性和固結(jié)規(guī)律是合理計算地基變形的前提。

 

地基沉降

由于土的壓縮和固結(jié)而引起的地基豎向變形稱為地基沉降,在土木工程建設(shè)中,由地基沉降量或不均勻沉降量過大而影響建筑物或結(jié)構(gòu)物正常使用甚至造成工程事故的例子屢見不鮮。地基沉降問題是土力學的基本課題之一,地基沉降計算也是工程設(shè)計的重要內(nèi)容。對建筑工程、高等級公路、機場等工程尤為重要。

土的壓縮特性  


為了研究土的壓縮特性,可以通過室內(nèi)試驗和原位測試兩種方法來獲得土的壓縮性指標。

 

 

 

  旁壓試驗

旁壓試驗就是一種非常常見的在現(xiàn)場測得土體壓縮性指標的試驗方法。

旁壓試驗(PMT –pressuremeter test)是采用旁壓儀在場地的鉆孔中直接測定土的應力-應變關(guān)系的試驗。1933年德國人KÖgler曾用一根可以膨脹的橡皮管在鉆孔中加壓,來測定不同深度處土的壓縮性。后來法國人Menard改進了此種儀器,稱為梅納旁壓儀

 


 

梅納旁壓儀  

梅納旁壓儀主要由三部分組成:探頭、控制主機、氮氣瓶。最大施加的壓力可以達到10MPa。梅納旁壓儀的探頭為三腔式探頭,中央測量腔為水腔,兩端保護腔為氣腔,保證測量腔為規(guī)則的圓柱體進行膨脹。

 

  旁壓試驗

旁壓試驗可理想化為圓柱孔穴擴張課題,為軸對稱平面應變問題。典型的旁壓曲線(壓力P-體積變化量V曲線或壓力P-測管水位下降值S)可分為三段。

I 段

初步階段,反映孔壁受擾動土的壓縮

II 段

似彈性階段,壓力與體積變化量大致成直線關(guān)系

III 段

塑性階段,隨著壓力的增大,體積變化量逐漸增加,最后急劇增大,達到破壞

I-II段的界限壓力相當于初始水平壓力P0;

II-III段的界限壓力相當于臨塑壓力Pf;

III段末尾漸近線的壓力為極限壓力Pl。

 

旁壓試驗結(jié)果可以用于:

  1. 確定地基土承載力
  2. 樁基礎(chǔ)承載力計算
  3. 確定地基土的旁壓模量和變形模量

 

典型旁壓試驗儀

全自動梅納旁壓儀

  • 最大氣壓7MPa
  • 通過GeoBOX控制
  • 可實時打印測試結(jié)果或者通過GPRS想辦公室傳輸數(shù)據(jù)

高壓自動控制旁壓儀:

  • 最大壓力25MPa50MPa
  • 可用于巖石和非常硬的地層
  • 通過GEOSPAD 2實現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)采集
  • 可實時打印測試結(jié)果或者通過GPRS想辦公室傳輸數(shù)據(jù)

自鉆式旁壓儀

  • 該測試是在幾乎未受干擾的土體中進行的
  • 單次測試即可獲得大量的土體基本特性參數(shù)
  • 獲得這些參數(shù),任何時候都不需要經(jīng)驗校正系數(shù)
  • 測試半自動系統(tǒng)進行控制,基本上不受操作者的影響
  • 快速獲取測試成果


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