⑴ 旁壓測試成果的應用
旁壓測試在實質上是一種橫向載荷試驗。旁壓測試與載荷變形觀測、成果整理及曲線形狀等方面，都有類似之處，甚至有相同之處。但旁壓測試的設備重量輕，測試時間短，並可在地基土的不同深度上(尤其是適用於地下水位以下的土層)進行測試，因而其應用比載荷測試更廣泛。目前國內外旁壓試驗成果的應用主要有以下幾個方面：
一、確定地基承載力
我國目前基本上採用臨塑荷載和極限荷載兩種方法，來確定地基土體的容許承載力。
水利部行業標准《土工試驗規程》(SL237-1999)規定的方法如下：
1.臨塑壓力法
大量的測試資料表明，對於土質均勻或各向同性的土體，用旁壓測試的臨塑壓力Pf減去土層的靜止側壓力P0所確定的承載力，與載荷測試得到的承載力基本一致。在國內在應用旁壓測試確定地基承載力f0時，一般採用下式：
f0=Pf-P0(6-19)
式中：f0為地基承載力(kPa)。
2.極限壓力法
對於紅粘土、淤泥等，其旁壓曲線經過臨塑壓力後，急劇拐彎；破壞時的極限壓力與臨塑壓力之比值(PL/Pf)小於1.7。為安全起見，採用極限壓力法為宜：
土體原位測試與工程勘察
式中：F為安全系數，一般取2～3。
對於一般土體，宜採用臨塑荷載法，對旁壓曲線過臨塑壓力後急劇變陡的土，宜採用極限荷載法來確定地基土承載力。
建設部行業標准《高層建築岩土工程勘察規程》(JGJ-72-2004)規定，推薦地基承載力特徵值fak，按下式計算：
fak=λ1(Pf-P0)
fak=λ2(PL-P0)
(6-21)
式中：λ1、λ2為修正系數。
λ1對於一般粘性土，可結合各地區工程經驗取值；具體取值可參照建設部行業標准《高層建築岩土工程勘察規程》(JGJ-72-2004)：λ2對於粘性土取0.42～0.50；粉土取0.30～0.43；砂土取0.25～0.37。也可根據經驗取值，但λ1不應大於1.0；λ2不應大於0.5。
二、確定單樁豎向容許承載力
樁基礎是最常用的深基礎，其承載力由樁周側面的摩阻力和樁端承載力兩部分提供。考慮到旁壓孔周圍土體受到的作用是以剪切為主，與樁的作用機理比較相近，因此，分析和建立樁的承載力和旁壓試驗結果之間的相關關系是可能的。於1978年，Baguelin提出了估算單樁的容許承載力的計算式：
土體原位測試與工程勘察
式中：[qd]為樁端容許承載力(kPa)；[qf]為樁側容許摩阻力(kPa)。
建設部行業標准《高層建築岩土工程勘察規程》(JGJ-72-2004)建議：打入式預制樁的樁周土極限側阻力qsis，可根據旁壓試驗極限壓力查表(表6-3)確定。而樁端土的極限端阻力的值qps可按下式計算：
粘性土：qps=2PL
粉土：qps=2.5PL
砂土：qps=3PL
表6-3 打入式預制樁的樁周土極限側阻力qsis(kPa)
對於鑽孔灌注樁的樁周土極限側阻力qsis為打入式預制樁的0.7～0.8倍；樁的極限端阻力qps為打入式預制樁的0.3～0.4倍。
三、確定地基土層旁壓模量
地基土層旁壓模量是反映土層中應力和體積變形(可表達為應變的形式)之間關系的一個重要指標，它代表了地基土水平方向的變形性質。
由於加荷方式採用快速法，相當於不排水條件，依據彈性理論，對於預鑽式旁壓儀，根據梅納德(Menard)理論，在P-V曲線上的近似直線段，土體基本上可視為線彈性介質，根據無限介質中圓柱形狀孔穴的徑向膨脹理論，孔壁受力ΔP作用後徑向位移Δr和壓力ΔP的關系為：
土體原位測試與工程勘察
式中：G為剪切模量。
旁壓試驗實測孔穴體積的變化所引起的徑向位移變化Δr為：
Δr=ΔV /2πrL (6-24)
式中：L為旁壓器測試腔長度(圖6-12)。
圖6-12 求旁壓模量原理圖
將式(6-24)代入式(6-23)可得：
土體原位測試與工程勘察
在式(6-25)中，可取r為P-V曲線上近似直線段中點所對應的旁壓孔穴半徑rm。這時，相應的孔穴體積為V，則：
V=Vc+Vm (6-@26)
式中：Vm為近似直線段中點對應的體積增量(cm3)；其他符號意義同前。
彈性理論中剪切模量G與彈性模量E之間的關系式為：
土體原位測試與工程勘察
若將旁壓測試中的E用Em來表示，將式(6-25)和式(6-26)代入式(6-27)，則可得到：
土體原位測試與工程勘察
式中：Em為旁壓模量(kPa)；μ為土的泊松比；
由上式可知，計算旁壓模量通常用下式表示：
土體原位測試與工程勘察
式中：Em為旁壓模量(kPa)；μ為泊松比；Vf為與臨塑壓力Pf所對應的體積(cm3)；Vc為旁壓器量測腔初始固有體積(cm3)；V0為與初始壓力P0對應的體積增量(cm3)；ΔP/ΔV為旁壓曲線直線段的斜率(kPa/cm3)。
國內也有採用測管水位下降值，即將體積值除以測管截面積，則式(6-29)可改為：
土體原位測試與工程勘察
式中：Sc為與測試腔原始體積相當的測管水位下降值(cm)；S0，Sf為P-S 曲線上直線段所對應的測管水位下降值(cm)；ΔP/ΔS為旁壓曲線直線段的斜率(kPa/cm)。其餘符號意義同前。
通常旁壓模量 Em和變形模量 E0的關系，梅納德(Menard)建議用下式來表示：
Em=α·E0(6-31)
表6-4 土的結構系數α常見值
式中：α為土的結構系數，其取值在0.25～1.0之間，具體見表6-4所列。
對於自鑽式旁壓試驗，仍可採用上兩式來計算旁壓模量。由於自鑽式旁壓試驗的初始條件與預鑽式旁壓試驗長期保持不同，預鑽式旁壓試驗的原位側向應力經鑽孔後已釋放。兩種試驗對土的擾動也不相同，故兩者的旁壓模量並不相同。因此，在工程中應說明試驗所用的旁壓儀器類型。
四、確定土的變形模量
變形模量是計算地基變形的重要參數，它是表示土體在無側限條件下受壓時，土體所受的壓應力與相應壓應變之比。變形模量與室內試驗求得的壓縮模量之間的關系，如下式所示：
土體原位測試與工程勘察
式中：E0為土的變形模量(kPa)；ES為土的壓縮模量(kPa)；μ為泊松比。
用旁壓測試曲線直線段計算的變形模量公式，由於是採用的載入比較慢，實際上考慮了排水固結的變形。而土的旁壓模量也是所測曲線直線段斜率的函數，規范規定，旁壓模量的測試方法，採用快速加荷的方式，所以土的旁壓模量與土的變形模量不是相同的。
五、估算地基沉降量
圖6-13 兩個變形區
Ⅰ區為球形應力張量引起的變形區；Ⅱ區為偏斜應力張量引起的變形區
採用旁壓試驗法來預估沉降量可將沉降分為兩個部分(圖6-13)，其計算式為：
S=SA+SB
式中：SA為球形應力張量引起的沉降；SB為偏斜應力張量引起的沉降。
偏斜應力張量引起的沉降又可分為兩部分，即
SB=SBe+SBp(6-33)
式中：SBe為彈性沉降；SBp為非彈性沉降。
對任意的形狀基礎，球形應力張量引起的沉降計算公式為：
土體原位測試與工程勘察
式中：P為基底壓力(kPa)；B為基礎半徑或半寬(cm)；E0為變形模量，可根據式(6-31)中的旁壓模量換算；λA為形狀系數；當基礎為圓形基礎時；λA為1。其他基礎的形狀系數見表6-5所示。其他符號意義同前。
偏應力張量引起的彈性變形和非彈性變形的總變形量為：
土體原位測試與工程勘察
式中：B0為基礎的參考半寬：取30cm；α為土的結構系數(有一些參考書稱為流變系數)，由表6-4決定；λB為形狀系數；當基礎為圓形基礎時：λA為1。其他基礎形狀系數見表6-5所示。其他符號意義同前。
表6-5 形狀系數λ值
由上式分析可得到總地基土體變形量為：
土體原位測試與工程勘察
應注意的是：用旁壓試驗法估計的沉降量，往往比採用彈性理論計演算法得到的沉降量要小。
目前，在國內、外一些生產單位的科研部門，利用旁壓試驗P-V曲線來模擬載荷試驗的P-S曲線；也可以通過對比地基處理前後旁壓曲線的臨塑荷壓力和旁壓模量的數值來檢驗經過地基處理後(強夯、堆載預壓、真空預壓等)加固的效果。
⑵ 鋼扭轉試驗時為什麼扭矩一直在增加
實驗原理
彈性模量G的測定
在比例極限以內,即扭矩在Mp以內,材料完全處於彈性狀態專,扭轉虎克定律為;
(公式1)
為了屬驗證虎克定律,採用"等量增載法"逐級載入.
如果每增加相同的扭矩△Mn,扭轉角增量大致相等,這樣就驗證了虎克定律.根據各次測得扭轉角增量的平均值,可算出剪切彈性模量:
(公式2)
2.低碳鋼扭轉實驗
按國家標准進行.
用d=10mm的圓截面試樣,標距L=100mm,也可用短試樣,標距L=50mm.
將低碳鋼試樣裝在扭轉試驗機上,用手搖或電動施加扭矩,試驗機上有自動繪圖裝置,可以記錄試樣的扭矩Mn與扭轉角的關系曲線.試樣會出現與拉伸時材料屈服的類似現象,測力主針停止不動或回擺,扭轉角很快增大.當主針迴旋至最小值,就是試樣的屈服扭矩Ms,扭轉屈服極限:
(公式3)
式中,為試樣橫截面的抗扭截面模量.
繼續加扭矩至試樣斷裂,找出破壞時的最大扭矩Mb,扭轉強度極限:
(公式4)
3.鑄鐵扭轉實驗
鑄鐵Mn—曲線所示,由開始受扭直至破壞,近似一直線,扭轉強度極限:
(公式5)