影响载荷试验成果精度的主要因素

载荷试验的测试精度影响因素有哪些？在工程中应怎样考虑这些因素~

电源自身的文波
参考地稳定性，比如模拟地和数字是否隔离
外界干扰，比如传到发射、辐射发射等。
示波器探头自身的是否正常也是一个因素

在影响仪器仪表精度和性能的各种因素有：
1.仪器仪表的力值传感器，因为传感器的好坏决定了试验机的精度和测力稳定性。
2.驱动传感器运动的部件滚珠丝杠，因为丝杆如果有间隙的话将来做出的试验数据，将直接应响试验的最大变形和断后伸长率。
3.仪器仪表的传动系统，现在市场上的拉力机传动系统有的采用减速机，有的采用普通皮带，这两种传动方式的主要弊端：前种需要定期加润滑油，后种则保证不了传动的同步性影响试验结果。
4.电子拉力试验机的动力源(电机)也叫马达，现在市场上有的拉力机采用普通三相电机或变频电机，这种电机采用模拟信号控制，控制反应慢，定位不准确。
5.电子拉力试验设备的测控系统(也就是软件和硬件)，现在市场上大部分拉力机的测控系统采用的是8位的单片机控制，采样速率低，且抗干扰能力差。

载荷测试方法比较简单，成果也比较可靠，但费时、费力。应深入分析其影响因素，消除不利影响，使测试成果精度符合要求。影响载荷测试成果的主要因素有以下几方面。

1.承压板尺寸

不同的承压板尺寸对试验土层的沉降量和极限压力值均有一定影响。原苏联、美国和我国均曾先后用不同尺寸的承压板做载荷测试研究。结果均表明，在不超过直线变形阶段的荷载作用下，当承压板边长或直径（B）小于某值时，S（沉降量）与B成反比；当B大于某值时，S与B成正比。崔托维奇认为，此值代表承压板直径时，为30—35cm；代表方形边长时，为45cm。我国冶金部勘察系统在太原所做的不同面积承压板的对比试验表明，对圆形承压板，此值（直径）为30cm；对方形承压板，此值（边长）为50cm（见表4—4）。

表4—4　方形承压板（基础）边长与沉降量数据的关系

②F为承压板面积。

铁道科学研究院的研究表明，当B在20—30cm时，所确定的极限压力最低；若大于该值时，极限压力随B的增加以递减的速率增加。其他一些单位也有类似经验。

由于载荷测试是模拟基础工作条件的一种试验方法，基础宽度一般均超过30cm，因而承压板不宜过小。但是，如承压板面积过大，势必所加总荷载也随之增大，这又增加了测试的困难。因此，国内、外规定，将1000cm²作为承压板面积的下限是合理的。在大多数情况下，用面积为1000—5000cm²的承压板进行试验，所获得的成果是可靠的。

2.沉降稳定标准

每级压力下的沉降稳定标准不同，则所观测的沉降量及所得出的P-S曲线和变形模量等也不相同。为了消除这种影响，就要统一稳定标准。在载荷试验中，广泛应用的是相对稳定法，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。有的规程在规定相对稳定标准的同时，还提出了在不同土层中观测时间的附加规定。如每级荷载下的观测时间，对软粘性土，应不少于24h；对一般粘性土，不少于8h；对碎石土、砂土、老粘性土，不少于4h。这是基于土的力学强度越低，在某级荷载（压力）下沉降稳定所需的时间越长所致。如果按上述标准做一个载荷试验，所需时间，少则2d，多则10d以上。试验周期长是载荷试验的主要缺点。为了改变这种状况，对可塑至坚硬状态的粘性土、砂类土、碎石类土可采用快速法，即自每级加荷操作历时（按经验估算）的一半开始，每隔15min观测一次，每级荷载保持2h。按10级荷载计算，做一个载荷试验只需20h，不足一天。经过一些单位的实践和研究表明，按快速法经外推计算的成果，可用于评价地基的容许承载力。现将快速试验外推计算方法介绍于后。

快速法外推计算的目的是求沉降达到相对稳定标准时的沉降值Sn。其基本原理是假定沉降与时间为一对数关系，即

土体原位测试机理、方法及其工程应用

为了求得相对稳定标准的沉降值S_n，就需要知道达到相对稳定标准所需的时间t_n。

一般取沉降速率达到相对稳定标准（见4.2.2节第5条）的时间增量t_w=1h，沉降增量S_w=0.1mm，则

土体原位测试机理、方法及其工程应用

亦即　

由（4—8）式得：

土体原位测试机理、方法及其工程应用

式（4—10）和（4—11）中：

t_n——第n级荷载下沉降达到相对稳定标准时所需的时间（min）；当t_n值不足为30的倍数时，可增大为30的倍数；

S_n——第n级荷载下沉降达到相对稳定标准时的沉降量（cm）;

t_w——沉降速率达到相对稳定标准时的时间增量（t_w=60min）;

S_w——沉降速率达到相对稳定标准时的沉降增量（S_w=0.01cm）；

α_n——第n级荷载下，S-lnt曲线的截距（cm）；

β_n——第n级荷载下，S-lnt曲线的斜率。

由（4—10）和（4—11）式中可看出，只要求出α_n和β_n两个未知数，就可求出t_n和S_n。求出S_n后，就可画出P-S曲线。α_n和β_n分别用（4—12）和（4—13）式计算。

土体原位测试机理、方法及其工程应用

为了使快速法的成果与相对稳定法一致，必须从施加第二级荷载开始，从沉降观测值中扣除其以前各级沉降未稳定而产生的剩余沉降量。其值按（4—14）式计算。

土体原位测试机理、方法及其工程应用

式中：

——第n级荷载下第i次观测值中应扣除的剩余沉降量（cm）;

k——第n级前的荷载级数（k=1,2，……，n-1）；

△t——沉降观测的时间间隔（min）;

N——每级荷载下沉降观测的次数；

n——荷载级数。

为了说明快速法外推计算的整个过程，举例如下。

表4—5　快速法试验成果

注：沉降观测值应为本级荷载下的实际沉降量（即沉降增量）。

快速法外推计算

第一级荷载。因无其他级荷载，不需要计算应扣除的剩余沉降量。

①计算α₁、β₁，α₁=0.052，β₁=0.014。

②计算沉降达相对稳定标准时所需时间t₁及沉降量S₁：

土体原位测试机理、方法及其工程应用

将117min增大为30的整倍数，即t₁=120min则：

土体原位测试机理、方法及其工程应用

表4—6　计算α、β值用表

第二级荷载是在第一级荷载已达相对稳定标准后（即120min）施加的，因而没有剩余沉降产生，其推算方法与第一级一样。计算结果为：α₂=0.108，β₂=0.024,t₂=180min,S₂=0.232cm。

第三级荷载。由于第二级t₂=180min，即尚有60min按S-lnt线性关系的沉降量影响到第三级荷载的1—4次观测值，应予扣除。

③计算各次观测值中应扣除的剩余沉降量：

土体原位测试机理、方法及其工程应用

在计算α₃、β₃时，应将第三级荷载下的第1—4次的沉降观测值减去

至

，才能作为计算依据。经计算得α₃=0.003，β₃=0.067；并依次计算出t₃、S₃，以及α_n、β_n和t_n、S_n。其结果列于表4—7。

表4—7　计算结果表

注：表中t_n值，分子为实际计算值，分母为30的整倍数值。

整个外推计算，除了用手算以外，还可以编制程序，用计算机计算。

3.承压板埋深

承压板埋深应与基础埋深一致，这样求出的地基容许承载力等才比较符合实际。相同面积的承压板，埋深不同，所求出的P-S曲线上的比例界限值也不一样。根据土力学基础埋深原理，一般来讲，埋深越浅，P-S曲线的比例界限值越小。埋深如过大，会增加试验的困难。

随着高层建筑与深基础工程的日益增多，浅层平板静力载荷测试逐渐显得“无能为力”，而改用钻孔平板载荷测试或螺旋板载荷测试。螺旋板载荷测试（screw plate test）是由N.Janbu（1973）研制的。它可以在地基不同深度上进行试验，最大试验深度已达30m。目前，瑞典、美国、加拿大、挪威等国，均已将它用于实际工程中，但仍待不断完善（螺旋板载荷测试详见本章第六节）。

4.地基土的均匀性

载荷测试的影响深度一般为1.5—2倍承压板宽度（或直径）。在这个影响深度内，土层的时代、成因、类型及含水量一般应是相同的。只有这样，载荷测试成果才能反映同一土层的真实指标（土的工程性质），达到载荷测试的目的。如果建筑场地土层较多，又都是重要建筑物的持力层，则要分层做载荷测试。如果土层较薄，达不到2倍承压板宽度（直径）的厚度，所求出的载荷测试成果就很难应用，满足不了基础设计的需要。这时，就要考虑采用符合要求的小承压板或做其他类型的试验，以满足设计要求。因此，在做载荷测试前，应掌握较详细的钻探资料，对测试场地土层有较详细的了解。

---

莒县15060327011： 载荷试验的测试精度影响因素有哪些?在工程中应怎样考虑这些因素 - ？
楚彬亚邦： 电源自身的文波 参考地稳定性,比如模拟地和数字是否隔离 外界干扰,比如传到发射、辐射发射等.示波器探头自身的是否正常也是一个因素

莒县15060327011： 地基系数的K30平板载荷试验 - ？
楚彬亚邦： K30平板载荷试验适用于粒径不大于载荷板直径1/4的各类土和土石混合填料. 由于K30的荷载板直径只有300mm.因此对所填路基土的颗粒粒径和级配有一定的限值,否则颗粒粒径过大,级配不均匀,K30的测试结果就会带来较大的误差,难以...

莒县15060327011： 食品质构分析 压缩实验和刺穿实验的区别 - ？
楚彬亚邦： 1. 压缩试验是测定材料在轴向静压力作用下的力学性能的试验,是材料机械性能试验的基本方法之一.试样破坏时的最大压缩载荷除以试样的横截面积,称为压缩强度极限或抗压强度.压缩试验主要适用于脆性材料,如铸铁、轴承合金和建筑材...

莒县15060327011： 静力载荷试验 - ？
楚彬亚邦： 静力载荷试验是工程地质上的一种现场试验,指通过一定垂直压力测定土在天然产状条件下的变形模量、土的变形随时间的延续性及在载荷板接近于实际基础条件下估计地基承载力等.静力载荷试验应在建筑物基础砌置深度的承压层中进行....

莒县15060327011： 预钻式旁压试验仪由()组成. - 上学吧找答案？
楚彬亚邦： 1)沉降急剧增大、土被挤出或压板周围出现明显的隆起; 2)累计沉降量大于b(or d)的6%; 3)当达不到极限荷载时,总加载量已为设计要求的2倍以上.

莒县15060327011： 工程地质勘探中的载荷板试验是什么意思? - ？
楚彬亚邦： 载荷试验项目包括平板载荷试验和螺旋板载荷试验,它是在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载,观测地基土的承受压力和变形的原位试验.其成果一般用于评价地基土的承载力;也可用于计算地基土的变形模量;现场测定湿陷性黄土地...