本文引用GB/T 50123-2019《土工试验方法标准》中载荷试验

1一般规定

1.1载荷试验方法可用于测定承压板下应力主要影响范围内岩土的承载力和变形模量，包括平板载荷试验和螺旋板载荷试验，每个场地试验点不宜少于3个，土体不均匀时，应适当增加试验点。

1.2平板载荷试验方法适用于各类地基土。它所反映的相当于承压板下1.5倍～2.0倍承压板直径或宽度的深度范围内地基土的强度、变形的综合性状。浅层平板载荷试验适用于浅层地基土，深层平板载荷试验适用于试验深度不小于5m的深层地基土和大直径桩的桩端土。

1.3螺旋板载荷试验适用于黏土和砂土地基，用于深层地基土或地下水位以下的地基土。

2平板载荷试验

2.1本试验所用的主要仪器设备应符合下列规定：

1承压板：平板载荷试验一般采用圆形或正方形钢质板，也可采用现浇或预制混凝土板，应具有足够的刚度。土的浅层平板载荷试验承压板的面积不应小于0.25m²,对于软土和粒径较大的填土，不应小于0.50m²;对于含碎石的土类，承压板宽度应为最大碎石直径的10倍～20倍，加固后复合地基宜采用大型载荷试验。土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用0.5m²,紧靠承压板周围外侧的土层高度不应少于80cm。

2加荷装置：包括压力源、载荷台架或反力构架；

1)压力源：可用液压装置或重物，出力最大允许误差为±1%F.S;安全过负荷率应大于120%;

2)载荷台架或反力构架：必须牢固稳定、安全可靠，其承受能力不小于试验最大荷载的1.5倍～2.0倍；

3沉降观测装置：其组合必须牢固稳定、调节方便。位移仪表可采用大量程百分表或位移传感器等，其量测最大允许误差应为±1%F.S。

2.2平板载荷试验试验应按下列步骤进行：

1在有代表性的地点，整平场地，开挖试坑。浅层平板载荷试验的试坑宽度不应小于承压板直径或宽度的3倍，深层平板载荷试验的试井直径应等于承压板直径，当试井直径大于承压板直径时，紧靠承压板周围土的高度不应小于承压板直径。

2试验前应保持试坑或试井底的土层避免扰动，在开挖试坑及安装设备中，应将坑内地下水位降至坑底以下，并防止因降低地下水位而可能产生破坏土体的现象。试验前应在试坑边取原状土样2个，以测定土的含水率和密度。

3设备安装应符合图2.2-1、图2.2-2的要求，步骤应符合下列规定：

图2.2-1重物式装置示意图

1—承压板；2—沉降观测装置；3—荷载台架；4--重物 

图2.2-2反力式装置示意图

1一承压板；2—加荷千斤顶；3—荷重传感器；4—沉降观测装置；5一反力装置

1)安装承压板前应整平试坑面，铺设不超过20cm厚的中砂垫层找平，使承压板与试验面平整接触，并尽快安装设备；

2)安放载荷台架或加荷千斤顶反力构架，其中心应与承压板中心一致。当调整反力构架时，应避免对承压板施加压力；

3)安装沉降观测装置。其固定点应设在不受变形影响的位置处。沉降观测点应对称设置。

4试验点应避免冰冻、曝晒、雨淋，必要时设置工作棚。

5载荷试验加荷方式应采用分级维持荷载沉降相对稳定法(常规慢速法),有地区经验时，可采用分级加荷沉降非稳定法(快速法)或等沉降速率法。加荷等级宜取10级～12级，并不应少于8级，最大加载量不应小于设计要求的2倍，载荷量测最大允许误差应为±1%F.S。每级荷载增量一般取预估试验土层极限压力的1/10～1/12,当不易预估其极限压力时，可参考表2.2所列增量选用。

表2.2荷载增量表(kPa)

6每级荷载作用下都必须保持稳压，由于地基土的沉降和设备变形等都会引起荷载的减小，试验中应随时观察压力变化，使所加的荷载保持稳定。

7稳定标准可采用相对稳定法，即每施加一级荷载，待沉降速率达到相对稳定后再加下一级荷载。

8应按时、准确观测沉降量。每级荷载下观测沉降的时间间隔一般采用下列标准：对于慢速法，每级荷载施加后，间隔5min、5min、10min、10min、15min、15min测读1次沉降，以后每隔30min测读1次沉降，当连续2小时每小时沉降量不大于0.1mm时，可以认为沉降已达到相对稳定标准，施加下一级荷载。

9试验宜进行至试验土层达到破坏阶段终止。当出现下列情况之一时，即可终止试验，前三种情况其所对应的前一级荷载即为极限荷载：

1)承压板周围土出现明显侧向挤出，周边土体出现明显隆起和裂缝；

2)本级荷载沉降量大于前级荷载沉降量的5倍，荷载-沉降曲线出现明显陡降段；

3)在本级荷载下，持续24h沉降速率不能达到相对稳定值；

4)总沉降量超过承压板直径或宽度的6%;

5)当达不到极限荷载时，最大压力应达预期设计压力的2.0倍或超过第一拐点至少三级荷载。

10当需要卸载观测回弹时，每级卸载量可为加载增量的2倍，每卸一级荷载后，间隔15min观测一次，1h后再卸第二级荷载，荷载卸完后继续观测3h。

11对于深层平板载荷试验，加荷等级可按预估承载力的1/15～1/10分级施加，当出现下列情况之一时，可终止加荷：

1)在本级荷载下，沉降急剧增加，荷载-沉降曲线出现明显的陡降段，且沉降量超过承压板直径的4%;

2)在本级荷载下，持续24h沉降速率不能达到相对稳定值；

3)总沉降量超过承压板直径或宽度的6%;

4)当持力层土层坚硬，沉降量很小时，最大加载量不应小于设计要求的2.0倍。

2.3对原始数据检查、校对后，整理出荷载与沉降值、时间与沉降值汇总表。

2.4绘制p-s曲线(图2.4),必要时绘制s-t曲线或s-lgt曲线，如果p-s曲线的直线段延长不经过(0,0)点，应采用图解法或最小二乘法进行修正。p坐标单位为kPa,s坐标单位为mm。

图2.4典型p-s曲线

2.5特征值的确定应符合下列规定：

1当曲线具有明显直线段及转折点时，以转折点所对应的荷载定为比例界限压力和极限压力；

2当曲线无明显直线段及转折点时，可按本标准第2.2条第9款所列情况确定极限荷载值，或取对应于某一相对沉降值(即s/d,d为承压板直径)的压力评定地基土称承压力。

2.6承载力基本值f。可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007确定。

1比例界限明确时，取该比例界限所对应的荷载值，即fo=p₁;

2当极限荷载能确定时(且该值小于比例界限荷载值1.5倍时),取极限荷载值的一半，即fo=p₁/2;

3不能按照上述两点确定时，以沉降标准进行取值，若压板面积为0.25m²~0.50m²,对低压缩性土和砂土，取s=(0.01～0.015)b

对应的荷载值；对中、高压缩性土，取s=0.02b对应的荷载值。

2.7变形模量计算应符合下列规定：

1浅层平板载荷试验法可按下列公式计算：

E₀=0.785(1-μ²）D_cp/s(承压板为圆形)

E₀=0.886(1-μ²）a_cp/s(承压板为方形)

(承压板为方形)(2.7-2)

2深层平板载荷试验法可按下式计算：

E₀=ωˊD_cp/s

式中：E₀——试验土层的变形模量(kPa);

μ——土的泊松比(碎石取0.27,砂土取0.30,粉土取0.35,粉质黏土取0.38,黏土取0.42);

D_c——承压板的直径(cm);

p——单位压力(kPa);

s——对应于施加压力的沉降量(cm);

a_c——承压板的边长(cm);

ωˊ——与试验深度和土类有关的系数，可按表2.7选用。

表2.7深层载荷试验计算系数w'

2.8平板载荷试验的记录格式应符合本标准附录D表D.83的规定。

3黄土浸水载荷试验

3.1本试验所用的主要仪器设备应符合下列规定：

1承压板：面积不宜小于0.5m²,其余应符合本标准第2.1条第1款的规定；

2加荷装置应符合本标准第2.1条第2款的规定；

3沉降观测装置应符合本标准第2.1条第3款的规定。

3.2黄土浸水载荷试验应按下列步骤进行：

1单线法：

1)整平场地，开挖试坑。应在同一土层内平行挖3个试坑，间距不应大于6m;

2)设备安装应按本标准第2.2条第2款的规定进行。承压板的安装应按本标准第2.2条第3款第1项的规定进行，在承压板以外的试坑面积也应铺设5cm~10cm厚的砂砾石滤层。沉降观测的装置固定点不得受浸水影响；

3)施加荷载增量取预估湿陷起始压力的1/5,或采用10kPa~20kPa。试验终止压力不宜小于200kPa;

4)按相对稳定法进行天然湿度下的加载试验，直到预估的湿陷起始压力；

5)向试坑注水。试坑内的水头高度应高于滤层顶面3cm。并按相对稳定法的观测要求观测浸水沉降量(湿陷量),直至每小时的沉降量不大于0.1mm为止；

6)应按本标准第3.2条第1款第4项、第5项的规定，选用大小或小于预估湿陷压力50kPa压力下，进行其余两个试坑的试验。

2双线法：

1)应按本标准第3.2条第1款第1项的规定，在同一土层内平行开挖2个试坑；

2)应按本标准第3.2条第1款第2项的规定安装试验设备；

3)应按本标准第3.2条第1款第3项的规定确定加载等级；

4)一个试坑按相对稳定法在天然湿度下进行加载试验，另一个试坑在预先浸水饱和后再按相对稳定法进行加载试验。

3饱水单线法：

1)应按本标准第3.2条第1款第1项的规定平整场地，开挖1个试坑；

2)应按本标准第3.2条第1款第2项的规定安装试验设备；

3)应按本标准第3.2条第1款第3项的规定确定荷载等级；

4)向试坑内注水，使3.5倍承压板直径(或宽度)深度范围内的土层达到饱和。饱和标准采用饱和含水率；

5)应按相对稳定法进行加荷试验。

3.3绘制p-s曲线，然后在图上取不同压力下的湿陷量(Ssh值),并绘出p-Ssh曲线(图3.3-1、图3.3-2)。

3.4一般取p-Ssh曲线转折点对应的荷载作为湿陷起始压力(psh)。当曲线上的转折点不明显时，可取浸水下沉量与承压板宽度之比（s/b）等于0.02所对应的荷载作为湿陷起始压力。

图3.3-1双线法求湿陷起始压力

图3.3-2单线法求湿陷起始压力

4螺旋板载荷试验

4.1螺旋板载荷试验仪，仪器设备(图4.1)应由螺旋承压板、加荷装置、位移观测装置组成，并应符合下列规定：

1螺旋承压板：螺旋板尺寸参数及测力传感器的最大允许压力宜符合现行国家标准《岩土工程仪器基本参数及通用技术条件》GB/T 15406的规定；

2加荷装置：包括压力源和反力构架，其技术条件应符合本标准第2.1条第2款的规定；

3位移观测装置应符合本标准第2.1条第3款的规定。

图4.1螺旋板荷载试验装置示意图

1一螺旋承载板；2一测力传感器；3一传力杆；4一反力地锚；5一位移计；

6·油压千斤顶；7一反力钢梁；8一位移固定锚

4.2螺旋板载荷试验应按下列步骤进行：

1将试验场地平整，设置反力装置及位移计的固定地锚。

2选择适宜尺寸的螺旋承压板旋钻至预定深度，旋钻时应控制每旋转一周钻进一螺距，尽可能减小对土体的扰动程度。

3安装加荷千斤顶，其中心应与螺旋承压板中心一致；安装位移计，并调整零点。

4按下列方式进行加荷：

1)当采用应力控制式时，按等量分级施加，荷载增量应按本标准第2.2条第5款的规定，每级荷载确保稳压；

2)当采用应变控制式时，应连续加荷，控制沉降速度应为0.25mm/min～2.00mm/min;

3)试验的加荷等级、试验结束条件应符合本标准第2.2条第4款～第9款的规定；

4)按本标准第4.2条第4款第1项、第2项的规定加荷时，应进行沉降观测。应力控制式加荷沉降观测的时间顺序宜采用0.10min、0.25min、1.00min、2.25min、4.00min等按读取，直至沉降基本稳定，再加下一级荷载，该时间顺序用于绘制√t-s曲线；应变控制式加载沉降观测每隔30s等间距读取1次，试验至土体破坏。

5土体破坏后，卸除加荷和位移观测装置，再将螺旋承压板旋钻至下一个预定的试验深度，应按本标准第4.2条第3款、第4款的规定进行试验。

4.3应按本标准第2.3条、第2.4条的规定，进行计算并绘制p-s曲线(图4.3)。

图4.3 p-s曲线

4.4根据各级荷载下的沉降s与时间t的数据，绘制s-√t曲线(图4.4)。

图4.4 s-√t曲线

4.5特殊值应按下规定确定：

1原位有效自重压力po:取p-s曲线的直线段与p轴的交点作为p。值；

2临塑压力p:相应于p-s曲线的直线段终点的压力；

3极限压力p:相应于p-s曲线末尾直线段起点的压力；

4固结度达90%所需时间tgo:以s-√t曲线初始直线段与沉降坐标(纵坐标)的交点作为理论零点，其延长段交于沉降稳定值的渐近线(横坐标)上，见图4.4的x段，再作与初始直线斜率1.13倍的直线，该直线与s-√t曲线的交点所对应的时间为t90。

4.6变形模量应按下式计算：

E_sc=m_scP_a（p/pn）^1-ap

可根据p-s曲线求得变形模量系数msc;

m_sc=Ap/s·（p-pˊ₀）/p_a×D_sc=Ap/s·p_n/p_a×D_sc

式中：E_sc—螺旋板试验土的变形模量(kPa);

m_sc——变形模量系数，对正常饱和黏土一般为5～50;

p_a——标准压力，取100kPa;

p——单位压力(kPa),取直线段内任一压力值；

a_p——应力指数，超固结饱和土取1,砂与粉土取1/2,正常固结饱和黏土，取a=0;

A_p——无量纲沉降系数，与po、pn有关，查图4.6确定；s——对应于施加压力的沉降量(cm);

pˊ₀——原位有效自重压力(kPa);Dc——螺旋承压板直径(cm)。

图4.6沉降系数A_p值

4.7径向固结系数应按下式估算：

C_h=T₉₀×R_sc²/t₉₀=0.335×R_sc²/t₉₀

(4.7)

式中：C_h——径向固结系数(cm²/s);

T₉₀——相应于90%固结度的时间因数，T₉0=0.335;

R_sc——螺旋承压板半径(cm);

t₉₀——固结度达90%的所需时间(s)。

4.8螺旋板载荷试验的记录格式应符合本标准附录D表D.83的规定。