勘察事业部  刘锡儒

近日，我司新购PY-5型预钻式旁压仪一台，用于深圳地铁13号线、14号线工程勘察中标项目，并于2016年10月30日组织勘察事业部技术人员进行了现场培训。自此，勘察事业部现已拥有地质雷达、高密度电法仪、波速测试仪、电阻率测试仪、旁压仪、十字板剪切仪、管线排查仪等多元化勘察辅助设备，在深圳同行业中已成为原位测试手段最为丰富、自有设备最多、最全、最新的勘察单位。

1、旁压试验发展历程

早在1930年，德国工程师窛可缕（Kogler）发明了最早的旁压仪，是可在钻孔中进行横向载荷量测的仪器， 1957年法国道桥工程师梅那（Menard）成功研制了三腔式旁压仪，在法国得到推广使用，至1966年进一步制成自钻式旁压仪，因其应用效果良好进而在全世界得到普及。

原位测试技术在国内外发展迅速，已成为现今岩土工程勘测中不可缺少的手段，旁压试验则是其主要手段之一。我国20世纪70年代仿制出预钻式及自钻式旁压仪，其中PY型预钻式旁压仪在国家各重点工程中得到了广泛使用，得出的试验数据得到了国内众多岩土专家、教授及勘察大师们的认可，并对旁压测试技术作了充分的肯定。

我司购买的PY-5型是目前国内最为先进、应用最为广泛的旁压仪型号，具有适用土层范围广，试验深度深，压力高等特点，可用于粘性土、粉土、砂土、强风化岩、软岩等地层的旁压试验。

2、旁压试验作用

旁压试验的工程应用很广泛，通过对旁压试验数据分析，并结合地区经验，可应用于以下方面：

1．对土质进行分类；

2．评价地基土的承载力；

3．评价地基土的变形参数，进行沉降估算；

4．根据旁压曲线，可推求地基土的原位水平应力、静止侧压力系数和不排水抗剪强度等参数。

3、旁压试验的基本原理

图1  PY-5型预钻式旁压仪图

利用加压装置所加的气压直接传导测管水面，产生水压和气压传至旁压器三个腔（中腔式水压、上下腔是气压），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孔载荷试验（如图1所示）。

旁压试验可理想化为圆柱孔穴扩张课题，为轴对称平面应变问题。典型的旁压曲线(压力p－体积变化量V曲线或压力p—测管水位下降值S曲线)见图2，可分为三段：

图2  旁压曲线图

I段(曲线AB)：初步阶段，反映孔壁扰动土的压缩与恢复；

II段(近似直线BC)：似弹性阶段，压力与体积变化量大致成直线关系，

III段(曲线CD)：塑性阶段，随着压力的增大，体积变化量逐渐增加到破坏。

I—II段的界限压力相当于初始水平压力P0，II一III段的界限压力相当于临塑压力Pf，III段末尾渐近线的压力为极限压力PL。

4、旁压试验的步骤及要点解析

现场试验步骤主要包括以下几个方面：

（一）水箱中注满蒸馏水或纯净的冷开水，以保持管路清洁并减少水中的气泡。由于水箱是不承受高压的，故在整个试验过程中水箱安全阀需要一直打开，避免偶然操作错误将试验高压水放入，引起水箱胀裂；

（二）接通管路：把旁压器1 号注水管和2 号、3 号2 根导压管的快速接头分别与测量面板上的插座对号插入，如图3所示；

图3  旁压试验接通管路图

（三）向旁压器和变形测量系统注水：将旁压器竖立于地面，关闭调零阀，打开注水阀、测管阀，按逆时针方向把调压阀拧到最松位置（此时调压阀起气阀作用，直接通大气）拧紧水箱盖，把打气筒接在水箱加压处向水箱稍加压力（0.01～0.02Mpa），并同时摇晃旁压器和尼龙管束，以利于排尽旁压器和管道内的空气。待测管中的水位到15 厘米左右时，应设法使其缓慢注水，（因为注水太快，水容易冲入调压阀和精密压力表内影响精度和使用寿命）。如此时注水很快，可采取先关闭测管阀打开水箱盖，以消除压力，再打开测管阀，此时水位继续上升。要求水位在0 或稍高于0。注水结束后，即关闭注水阀。如图4所示；

图4  旁压试验注水图

（四）调零：把旁压器垂直提高到中腔的中点与测管零刻度处相平。打开调零阀，并密切注意水位的变化。当水位下降到零时，立即关闭调零阀。此时旁压

器中腔不受静水压力，其弹性膜处于不膨胀状态。关闭测管阀后放下旁压器；

（五）把旁压器下放到钻孔中预定测试深度；

（六）打开测管（注意：这个阀门只能在旁压器下放到预定测试深度后才能打开，如提前打开，因静水压力作用，测管的水会注入旁压器，将使弹性膜膨胀

大；旁压器就很难下放到预定测试深度），此时旁压器内产生静水压力，该压力

即为第一级压力（以后各级压力表读数均应加此值得到各级总压力），并应读至稳定。如图5所示；

图5  旁压试验测试读数图

（七）加压

（1）接上氮气加压装置导管；

（2）打开低压表阀；

（3）把减压阀按逆时针方向拧到最松位置（此时处于关闭状态）；

（4）打开氮气源阀；

（5）按顺时针方向拧调压阀（即一级加压），使高压气源减到比所需最高试验压力大0.1～0.2Mpa；

（6）缓慢地按顺时针方向拧调压阀，调到所需试验压力，按相对稳定标准，进行逐级加压。（注：当加荷值到达低压表量程的80%左右时，关闭低压表阀，停止使用低压表，压力值改为由高压表测读，然后逐级进行加荷至所需要最大值）；

（7）试验压力增量，宜取预估临塑压力Pf 的1/5～1/7。

（八）终止测验的条件

在任何情况下，当测管水位下降刚超过36 厘米时，应立即中止试验，此时土体已产生破坏。如不中止试验，弹性膜将会胀破。

（九）终止试验

5、旁压仪培训心得体会

由于现场工期紧急，我司于10月27日收到溧阳市戴埠仪器厂的仪器，立刻通知厂商培训人员在10月29日到达深圳，并在10月30日展开培训。

本次选取深圳市地铁13号线勘察工程中一个钻孔点进行了旁压仪现场操作培训，由于深圳各类土旁压试验数据已经比较齐全，在培训的同时也可检验厂商设备性能及试验数据的合理性。

在厂商的耐心讲解下，我部门主任工程师潘启钊、许建瑞、部门技术人员李江涛、吴茂、马烜、刘锡儒、邹亮等在现场认真参加学习。试验过程比较顺利，得到的试验数据亦较为合理，在培训和交流中，参加培训的技术人员基本掌握了旁压试验的操作原理，现已基本能够单独进行旁压试验操作。本次培训取得了圆满成功，这也为旁压试验在我公司的生产打下了坚实的基础，希望在不久的将来可以给公司创造实际效益并形成良好的社会影响力，在同行业中创造口碑！