【科普】扁铲侧胀仪试验

扁铲侧胀试验（The Flate Dilatometer Test，简称DMT）最早是1980年由意大利人Silvano Marchetti发明的一种原位测试的方法，在我国，越来越多的单位开始使用扁铲侧胀试验进行岩土工程勘察。

扁铲侧胀试验是利用静力或锤击动力将一扁平铲形测头贯人土中，达到预定深度后，利用气压使扁铲测头上的钢膜片向外膨胀，分别侧得膜片中心向外膨胀不同距离(分别为0.05mm和1.10mm这两个特定值)时的气压值，进而获得地基土参数的一种原位测试方法。

可用于土层划分与定名、不排水剪切强度、应力历史、静止土压力系数、压缩模量、固结系数等的原位测定。

扁铲侧胀试验适用于一般粘性土、粉土、中密以下砂土、黄土等，不适用于含碎石的土等。

扁铲侧胀仪器主要包含扁铲测头、测控箱、气压源和贯入设备四个部分。

（1）扁铲测头和弹性钢膜

扁铲测头的外观尺寸为95mm宽,15mm厚，扁铲测头具有锲形底端，用以贯穿土层，锲形底端的顶角介于24-32°。测头下端逐渐变薄的区段长50mm。圆形钢薄膜直径为60mm，正常厚度为0.2mm(在可能剪坏测头的土层中，常使用0.25厚的钢膜)，薄膜固定在扁铲测头一个侧面上。

（2）测控箱

测控箱一般包括两个压力计、与压力源的连接口、与气电管路的连接口、接地电缆接口、检流计和蜂鸣器(由扁铲测头电路的闭合决定是否发出响声，这样，蜂鸣器可以有效地提示电路的闭合与否，促使操作者可以确定A, B,C读数的时机)，另外还有排气阀，统能够顺利排泄气体。

（3）气压源

扁铲侧胀试验用高压钢瓶的高压气作为气压源，气体必须是干燥的空气或氮气。一只充气15MPa的10L气瓶，在中密度土中做25 m长管路的试验，一般可进行约1000个测点，约200m。耗气量随土质密度和管路增长而增加。因此，在试验前，应先检查气量是否充足，以免在试验中途更换气源。

（4）贯入设备

贯入设备是将扁铲测头贯入预定土层的机具.通常采用的有静力触探机具、标准贯入试验锤击机具和液压钻机机具等。

在一般土层中。通常采用静力触探机具，而在较坚硬的粘性土或较密实的砂土层，可以采用标贯机具来替代。锤击法会影响试验精度，CPT设备较为理想，应优先选用。

试验中的贯人阻力是很有用的数值，可用以确定如砂土摩擦角等土工参数。若采用CPT机具贯人时，贯人速率应控制在20cm/min。

（1）扁铲测头贯人速度应控制在2cm/s 左右，在贯入过程中，排气阀始终是打开的。当测头达预定深度后：

①关闭排气阀，缓慢打开微调阀，在蜂鸣器停止响的瞬间记下气压值，即A读数；

②继续缓慢加压，直至蜂鸣器响时，记下气压值，即B读数；

③立即打开排气阀，并关上微调阀以防止膜片过分膨胀而损坏膜片；

④接着将探头贯人至下个试验点，在贯人过程中排气阀始终打开，重复下一次试验。

如在试验中需要获得C 读数，应在步骤③中打开微排阀而非打开排气阀，使其缓慢降压直至蜂鸣器停后再次响起(膜片离基座为0.05mm)时，此时记下的读数为C值。

（2）加压的速率对试验的结果有一定影响，因而应将加压速率控制在一定范围内。A 值应控制在15-20s 之间测得，而B值应在A值之后的15 -20s 之间获得，C值在B 值后约1 min获得。这个速率是在气电管路为25m 长的加压速率，对大于25m 的气电管路，可适当延长。

（3）试验结束后，应立即提升探杆，从土中取出扁铲测头，不能延误，并对扁铲测头膜片进行标定，求得试验后△A和△B数值。△A 和△B应在许用范围内，并且试验前后△A和△B值相差不能超过25kPa。否则，试验的数据不能使用。

DMT 消散试验步骤如下：

①按DMT 试验程序贯入到试验深度，缓慢加压并启动秒表，蜂鸣器响时、读取A 值并记下所需时间t;立即释放压力回零，而不测B 和C 值。

②分别在时间间隔为0.5、1、2、4、8、15、30min 时重复上述步骤。

③绘制压力值A-lgt 曲线，曲线的形状通常为"S"型，当曲线的第二个拐点出现后，可停止试验。

根据两个确定的压力值P0和P1推导出下面三个指数参数（中间参数）：

Id 材料指数

Kd 水平应力指数

Ed 扁铲侧胀模量

然后，通过常用的一些经验公式，指数参数Id、Kd、Ed可以用来解释下列土力学参数值：

M 侧限模量（包括黏性土和非黏性土）

cu 不排水剪切强度（黏性土）

Ko 原位土压力系数（黏性土)

OCR 超固结比（黏性土)

φ 摩擦角（非黏性土）