載重板試驗

概念

載重板試驗是利用載重板測量土壤的載重量。試驗中在載重板上加壓，觀察測量載重板在土壤之中的下陷程度，得出土壤的載重量。

求土壤載重量的方法

基礎設計中最重要問題之一，是決定基礎的安全載重。求土壤載重量的方法，有實驗室的複雜方法，(用試驗決定凝聚力，內摩擦，單位重等等)也有實地載重試驗的簡單方法。有時僅恃觀察土樣，即可決定。

土壤載重量的實地試驗

土壤載重量的實地試驗，是先掘一試坑，與預定的基礎底同深，上置—載重板．每次加重量後，測出板的沉陷，同時決定相當土壤裂毀時的最大壓力。土壤的安全載重便是這最大壓力除以安全率(1.5或2)。

圖1是土壤載重試驗的布置。重量是加在平板上，再由平板下面的本柱傳入載重板。平板須藉旁邊的鍥形物以保持其正常位置。坑內四周填以砂土，以防隆起。沉陷可以水平儀或記錄板(見圖1)測定之。重量逐漸增加，每次增加緩測定其沉陷。

載重和沉降的關係曲線

圖2是載重和沉陷的典型關係曲線。這曲線普通可分為三段。ab段是土壤的初步壓縮，也是底土因為開挖受擾動而呈疏鬆狀態後的再度固結。bc段代表土壤真正的彈性曲線。cd是土壤超過彈性限度後，正逐漸裂毀。得到這曲線後，試驗必須再重做一次，而將壓力逐漸加到略小於c點的值，靜待若干時候，如在這壓力下繼續發生沉陷，則以更稍小的壓力來試驗。

若基礎單位面積的設計荷重預定是若干磅，我們應先以這荷重加上，直至24小時中無沉陷為止。每隔24小時(或稍短)測沉陷一次，以決定沉陷的速率。然後再加百分之五十的荷重，同上法測定其沉陷率。

剪力關係

因為土壤的剪應力與基礎的單位壓力成正比，所以載重板下面的土壤剪應力與實際建築物下面妁剪應力相等。可是土壤的抗剪強度是與總壓力成正比，所以載重板下面土壤的抗剪強度，應較建築物下面土壤的抗剪強度為小。故載重試驗所得的最大載重值，是偏於安全方面。

載重板四周如沒有固定(即沒有超荷重)，所得的結果往往過於安全。圖3是表示載重板四周有無固定對於載重量的影響。所以許多建築規範都規定載重板面積必須與試坑底面積相等。

如果不研究其他有關因素，載重試驗的結果便無價值。例如試坑的荷重很小，所以影響所及的地區也比較小，而實際基礎壓力將使很大的土體小產生應力。試坑下的一寸軟質土層，試驗時只有不甚顯著的應變，而在基礎完成之後，卻因此而產生很大的沉陷。故設計基礎前，離基底很深的土質，也應預先了解。

地基係數理論

圖4表示在一完全剛性的基腳下，基面壓力A與地基性質(即應力與變形的性質)的關係，並不簡單。如基腳是非剛性體，則兩者的關係，更為複雜。因此，即令對於實際基面應力的分布，作一粗略的估計，其遇程也是很複雜的，但是如果對於基面應力，毫無所知，則對基腳的設計，無法進行。因此在實用上，必須根據簡單的假定，以估種計基面應力，然後再用一足夠的安全因素，以輔救簡單假定可能引致的誤差。