原位測試與室內(nèi)資料確定地基承載力相互關(guān)系

1、巖土工程原位測試與室內(nèi)資料確定地基承載力相互關(guān)系陳煒韜,彭殿東,王鷹,陳璐(西南交通大學(xué),四川成都610031)【摘要】地基承載力跟工程建設(shè)有密切關(guān)系,與土工試驗確定地基承載力的優(yōu)缺點進(jìn)行了比較。土工資料確定的部分天然地基的承載力數(shù)據(jù),s值、相互關(guān)系?！娟P(guān)鍵詞】;軟土03【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B隨著社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對鐵路運(yùn)營的快速、平穩(wěn)和安全等方面的要求也越來越高。如何準(zhǔn)確的提出地基承載力以保證地基土不喪失穩(wěn)定性因此而變得更為重要。目前地基土的承載力確定一般有原位測試和室內(nèi)試驗法。原位測試方法中包括靜力觸探、動力觸探和載荷試驗等方法;室內(nèi)試驗法是先測出土樣的工程性質(zhì)指標(biāo),然后進(jìn)行理論計算。本文根

2、據(jù)上海浦東鐵路的部分靜力觸探和室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)確定的地基承載力,建立了PS值與承載力的基本關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上提出了該地區(qū)淺地基的承載力確定方式。關(guān)系曲線,以直線確定旁壓器周圍土體的水平極限承載力Puh。由于地基土體的不均勻性,所以必須對Puh加以修正,再乘以一個安全系數(shù)Ks才能得到地基承載力設(shè)計值f:f=k(Puh-P0)+q/Fs式中:P0為試驗處的靜止壓力(kPa);q為基礎(chǔ)理置深度處的側(cè)面荷載(kPa);Fs為土的性質(zhì)、基礎(chǔ)形狀和埋深有關(guān)的系數(shù);2工程簡介和數(shù)據(jù)分析上海浦東鐵路位于上海浦東新區(qū)(阮巷張廟),全線長約117km。所經(jīng)地區(qū)大部分為軟土地區(qū)。地基土屬第四系沉積物;表層地基土為粉土和

3、粉質(zhì)粘土。低矮路堤占全線的35%以上。設(shè)計時速為200km/h。整個勘探工作采用的手段為:機(jī)動鉆探取樣、靜力觸探、標(biāo)貫試驗及十字板剪切等。其中靜力觸探約占總工作量的70%。由于全線較多的低矮路堤,表層地基土不能滿足基床的要求,需要進(jìn)行大規(guī)模的處理。考慮到工程要求和成本問題,對表層土加以研究提出恰當(dāng)?shù)某休d力,以設(shè)計經(jīng)濟(jì)合理的處理措施。因此在保證火車快速行使時地基不失穩(wěn)的情況下,如何根據(jù)勘探中的靜力觸探和室內(nèi)試驗提出全線表層軟土地基土的承載力成了關(guān)鍵。其中靜力觸探依據(jù)上海市工程建設(shè)巖土工程勘查規(guī)范中提出的經(jīng)驗公式:f=75Ps+38式中:f為土的基本承載力kPa;Ps為靜力觸探貫入阻力(MPa)。

4、得到天然地基表層地基的承載力值f1;室內(nèi)試驗方法是根據(jù)鉆探取樣化驗出的指標(biāo),查鐵路路基設(shè)計規(guī)范(TB1000199)中基本承載力表得表層土的基本承載值f2。鑒于所得部分軟土地段的勘探數(shù)據(jù)較多,不逐一列出。其統(tǒng)計見表1。通過這些所得的勘測數(shù)據(jù),我們對室內(nèi)試驗確定的基本承載力f2和靜力觸探確定的基本承載力f1進(jìn)行擬合:收稿日期2004-05-14作者簡介陳煒韜(1980),男,碩士研究生。從事地1方法的對比111土的室內(nèi)試驗室內(nèi)土工試驗發(fā)展已久,所積累的經(jīng)驗比較豐富,試驗時的邊界條件和排水條件都很容易控制,試驗中的應(yīng)力的作用方式也可以選定,因此它所測得的物理力學(xué)指標(biāo)已得到公認(rèn)。再利用這些物理力學(xué)指

5、標(biāo)查巖土勘察規(guī)范中的承載力表可以得到基本承載力值。但是由于試驗需從現(xiàn)場鉆探取樣,所取樣品的大小有限因此代表性差。且在取樣、運(yùn)輸、試驗過程中都對所取的原狀土樣產(chǎn)生不同程度的擾動和造成水分的損失,特別是對靈敏度高、含水量大的軟土影響更大。因此在這種情況下就使得力學(xué)指標(biāo)有所“失真”。除此之外室內(nèi)試驗費(fèi)時費(fèi)力。112原位測試法原位測試是在不擾動或基本不擾動土層的情況下對土層進(jìn)行測試,從而獲得土層的物理力學(xué)指標(biāo)。原位測試直接在現(xiàn)場測試,不用取樣,因此具有快捷、經(jīng)濟(jì)的特點。它所涉及的土體范圍大,能更好的反映土的宏觀結(jié)構(gòu)對土的性質(zhì)的影響。但是其邊界條件難以控制,而且它所測得數(shù)據(jù)與承載力的關(guān)系,仍以經(jīng)驗公式確

6、定(現(xiàn)場載荷試驗和自鉆式旁壓試驗除外)。現(xiàn)場載荷試驗是將試驗結(jié)果繪制成PS曲線,通過該載荷與沉降變形曲線來確定承載力。自鉆式旁壓試驗主要是用以測定地下深處土的壓縮性,得到壓力P和變形V的質(zhì)工程研究。58四川建筑第24卷6期2004112巖土工程表1試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表指標(biāo)P(MPa)f1(kPa)f2(kPa)(5)、式可得到或者等于f1。通過(4)、(6)式可得到當(dāng)f2/f1=1時所對應(yīng)的Ps06708588125971715411162粉質(zhì)粘土淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土粉土08509809811505807907909306309597171111511115124138115961396131071882

7、1251091316216613166131701515215819158191621521616116值為:1148、1179、1163,即當(dāng)Ps<1163時該地區(qū)淺表層軟土的同一地層靜力觸探確定的基本承載力要小于室內(nèi)土工試驗確定的基本承載力。圖4f2/f1Ps線性擬合曲線圖f2f1線性擬合曲線圖5f2/f1Ps對數(shù)擬合曲線圖2f2f1對數(shù)擬合曲線圖6f2/f1Ps指數(shù)擬合曲線3結(jié)論圖3f2f1指數(shù)擬合曲線根據(jù)圖1、圖2、圖3擬合曲線分別得到線性型、對數(shù)型、指數(shù)型f2和f1的方程,并將f=01075Ps+38代入建立f2和Ps關(guān)系如下:線性:對數(shù):f2=28165Ps+1351806f

8、2=38149Ln(75Ps+38)-17154(1)(2)(3)指數(shù):f2=137155e0118Ps上面幾個式子建立了Ps值和f2的關(guān)系式,通過將(1)、(2)、(3)式與f=75Ps+38對比分析,我們得到了相鄰鉆孔相同土層所對應(yīng)的f2與f1的比值,根據(jù)這些值對f2/f1與Ps進(jìn)行以下幾種擬合:根據(jù)圖4、圖5、圖6分別得到線性型、對數(shù)型、指數(shù)型的曲線方程為:(4)線性:f2/f1=-01973Ps+213823(5)對數(shù):f2/f1=-017737Ln(Ps)+114509(6)指數(shù):f2/f1=216044e-015873Ps從全線勘探所得到的大量數(shù)據(jù)中可以看出,淺表層是軟(5)、(6

9、)土的地段所測得的f2都大于或者等于f1。通過(4)、由于各地區(qū)的地基土形成的沉積環(huán)境以及形成成因和年代都有不同。因此,規(guī)范中所提出的承載力表地區(qū)的代表性差。該地區(qū)表層軟土通過試驗指標(biāo)所查出來的基本承載力值范圍為:152171kPa;通過靜力觸探所測得的基本承載力為:80125kPa。根據(jù)上海地區(qū)的一些科研單位的成果及實際工程經(jīng)驗來看,上海大部分軟土的Ps值小于3,表層軟土(厚02m)基本承載力為:90120kPa,局部地段也有變化,這與我們靜力觸探所測得的承載力相近。因此當(dāng)Ps<1163時,該地區(qū)可以優(yōu)先采用靜力觸探來確定基本承載力。如果有大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ),通過這樣計算對比可得到在何種情況下用哪種方法確定地基承