1）扁铲侧胀试验原理

扁铲侧胀试验是用静力（有时也用锤击动力）把一扁铲形探头贯入土中某一预定深度，利用气压使扁铲侧面的圆形钢膜向外扩张进行试验，量测不同侧胀位移时的侧向压力，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。其优点是操作简便、快速、重复性好和便宜。扁铲侧胀试验适用于软土、一般黏性土、粉土、中密以下砂土、黄土等，不适用于含碎石的土、风化岩等。

扁铲侧胀试验的设备主要为扁铲探头，其他的探杆和加压贯入装置可借用静力触探的设备进行。扁铲探头如图9.12所示，探头的尺寸为长230～240mm，宽94～96mm，厚14～16mm，探头前缘刃角为12°～16°，探头侧面钢膜片直径为60mm。

图9.12　扁铲侧胀仪探头及其尺寸

扁铲侧胀试验时，扁铲两侧的膜片对称向外扩张，土体的受力状况与半无限介质表面圆形面积上受均布柔性荷载的问题近似。根据弹性力学公式，膜边缘的侧向位移s可用下式表示：

式中　E0——土的变形模量；

　　　υ——土的泊松比；

　　　r——膜片的半径（30mm）。

取s为1.10mm，再定义扁胀模量ED=E0/（1-υ2），则有：

式中　p0——膜片向土中膨胀之前的接触应力，即相当于土中的原位水平应力，kPa；

　　　p1——膜片向土中膨胀当其边缘位移达1.10mm时的压力，kPa。

再分别定义侧胀水平应力指数KD，侧胀土性指数ID，侧胀孔压指数UD如下：

式中　p2——卸载时膜片边缘位移回到0.05mm时的压力，kPa；

　　　u0——试验深度处的静水压力，kPa；

　　　σV0——试验深度处的有效上覆土压力，kPa。

根据ED，KD，ID，UD就可以分析确定岩土的相关技术参数。

2）扁铲侧胀试验技术要求

①每孔试验前后均应进行探头率定，取试验前后的平均值作为修正值。膜片的合格标准为：率定时膨胀至0.05mm时的气压实测值ΔA=5～25kPa，率定时膨胀至1.10mm时的气压实测值ΔB=10～110kPa。

②试验时，应以静力匀速将探头贯入土中，贯入速率宜为2cm/s。试验点间距可取20～50cm。

③探头达到预定深度后，应匀速加压和减压并测定膜片边缘膨胀至0.05mm，1.10mm和回到0.05mm时的压力A，B，C值。(www.daowen.com)

④扁铲侧胀消散试验应在需测试的深度进行，测读时间间隔可取1，2，4，8，15，30，90min，以后每90min测读一次，直至消散结束。

⑤扁铲侧胀试验结果应进行膜片刚度修正，其计算公式如下：

式中　zm——调零前压力表初读数，kPa；

其他参数含义同前。

3）扁铲侧胀试验的成果应用

扁铲侧胀试验的成果有两部分：一是根据各测点的压力读数A，B，C及率定读数ΔA，ΔB计算相应的P0，P1，P2及其随深度变化的变化曲线；二是各测点的ED，KD，ID和UD及其随深度变化的曲线。试验成果主要应用在以下几个方面。

（1）划分土类

Marchetti（1980）提出根据扁胀指数ID可划分土类，具体见表9.24。

表9.24　按扁胀指数ID划分土类

（2）确定静止侧压力系数K0

Marchetti（1980）根据意大利黏土的测试结果提出经验公式：

（3）应力历史的确定

Marchetti（1980）建议，对无胶结的黏性土（ID≤1.2），可用KD评定土的超固结比OCR。

（4）估算不排水抗剪强度Cu

Marchetti（1980）提出估算不排水抗剪强度Cu的经验公式：

（5）计算土的变形参数

Marchetti（1980）提出计算压缩模量Es的经验公式：

式中　RM——与水平应力指数有关的函数。