萬(wàn)廣臣 陳 健 朱 琦

(1.中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)濟(jì)南設(shè)計(jì)院， 山東濟(jì)南 250022；2.安徽省建設(shè)工程勘察設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230001；3.山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山東濟(jì)南 250031)

1 靜力觸探技術(shù)原理及適用范圍

靜力觸探(CPT)是土的原位測(cè)試手段,也是工程勘探方法。在不需取樣的情況下,用靜力將一個(gè)內(nèi)部裝有傳感器的觸探頭以勻速壓入土中,根據(jù)測(cè)得土對(duì)傳感器觸探頭貫入阻力的大小變化,來(lái)取得各類土的物理力學(xué)性質(zhì)、強(qiáng)度和變形指標(biāo)。

靜力觸探主要適用于黏性土、粉土及砂類土,特別是對(duì)于地層情況變化較大的復(fù)雜場(chǎng)地及不易取得原狀土的飽和砂土和高靈敏度的軟土地層,更適合采用靜力觸探。

2 靜力觸探技術(shù)成果應(yīng)用

靜力觸探在工程上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：劃分土層，確定土的基本承載力，砂土及粉土的液化判別。現(xiàn)結(jié)合魯西北黃河沖積平原區(qū)工程實(shí)例進(jìn)行進(jìn)一步研究和探討。

2.1 劃分土層

劃分土層最好選用雙橋,土層分層的詳細(xì)程度應(yīng)以滿足工程需要為度,對(duì)主要受力層應(yīng)詳細(xì)劃分,對(duì)工程有影響的軟弱下臥層應(yīng)單獨(dú)分出。根據(jù)錐尖阻力qc和側(cè)摩阻力fs的值, 計(jì)算出摩阻比,有這些數(shù)據(jù)便可定名土層。該工程各類土層靜力觸探測(cè)得的典型曲線見(jiàn)圖1。

圖1 各類土層典型曲線

該項(xiàng)測(cè)試資料可獲得兩條曲線,即qc-h和fs-h關(guān)系曲線。從圖1可看出不同的土層。首先曲線形狀變化不同：素填土曲線變化無(wú)規(guī)律,有突變；淤泥質(zhì)土曲線很平緩,近于直線無(wú)突變；黏性土較均勻,曲線變化幅度較??；粉土線形很不平穩(wěn),呈平緩的鋸齒狀；粉砂呈尖銳鋸齒狀。從雙橋探頭曲線圖上可以看到,黏性土的fs曲線在qc曲線的右側(cè)；粉土fs的曲線在qc曲線的外側(cè),局部有交叉；粉砂fs的曲線和qc曲線交叉較多。

依據(jù)雙橋靜力觸探曲線特征可劃分土層,也可借助《鐵路工程原位測(cè)試規(guī)程》(TB10018—2003)。劃分土層可依據(jù)圖2,圖中Rf為摩阻比。

圖2 土層劃分

當(dāng)前,主要靠鉆探取樣及室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)劃分土層。但是像鐵路、公路等長(zhǎng)大干線工程,通過(guò)鉆孔取樣來(lái)詳細(xì)了解沿線地層的變化情況,十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力,經(jīng)濟(jì)上也欠合理。靜力觸探曲線能夠獲得地層的連續(xù)數(shù)據(jù),快速準(zhǔn)確，不需取樣,不受取樣擾動(dòng)等人為因素的影響,避免鉆探記錄的主觀性,為辨認(rèn)土層界限、劃分土層提供了一個(gè)快捷、高效、且經(jīng)濟(jì)的方法。

2.2 確定土的基本承載力

我國(guó)幅員遼闊,地質(zhì)條件多種多樣,不可能有統(tǒng)一的承載力經(jīng)驗(yàn)公式，只有通過(guò)一個(gè)地區(qū)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出適合本地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)公式。《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007—2002)提出可由載荷試驗(yàn)或其他原位測(cè)試、公式計(jì)算并結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)等方法綜合確定。本文利用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探、室內(nèi)土工試驗(yàn)三者對(duì)比,確定地基基本承載力,并推薦了適合本地區(qū)的靜力觸探經(jīng)驗(yàn)公式。

對(duì)于室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果,利用孔隙比、含水量和液性指數(shù),通過(guò)查表取得基本承載力值(見(jiàn)表1)。

對(duì)于靜力觸探試驗(yàn)結(jié)果,利用Ps值(Ps=1.1qc),通過(guò)查《鐵路工程原位測(cè)試規(guī)程》(TB10018—2003)，取得地基承載力值，使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,其平均值如表2。

表2 靜力觸探確定承載力統(tǒng)計(jì)

通過(guò)查鐵一院回歸公式取得地基承載力值如表3。

表3 鐵一院回歸公式取得地基承載力值

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn),利用建筑規(guī)范查表法得地基承載力值,各層平均值見(jiàn)表4。

表4 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)確定承載力統(tǒng)計(jì)

2.3 確定土的壓縮模量Es

確定壓縮模量,常用室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)。室內(nèi)固結(jié)試驗(yàn)測(cè)得的壓縮模量是土體在完全側(cè)限條件下豎向應(yīng)力增量Δp與相應(yīng)的應(yīng)變?cè)隽喀う诺谋戎?。靜力觸探直接測(cè)得原位土體的數(shù)據(jù),避免了取樣、試驗(yàn)等中間環(huán)節(jié),既縮短了勘察周期,又減少了中間環(huán)節(jié)造成的誤差。[3]

《鐵路工程原位測(cè)試規(guī)程》(TB10018—2003)給出了地基土壓縮模量經(jīng)驗(yàn)公式。該工程與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)Es值進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)Es值與靜探Es值對(duì)比

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)利用靜力觸探劃分土層準(zhǔn)確、高效、低成本、縮短勘察周期；宜與鉆探相配合,不能盲目減少鉆探孔。

(2)在現(xiàn)今勘察市場(chǎng),用擾動(dòng)土樣代替原狀土樣的現(xiàn)象比較普遍,若鉆探質(zhì)量和記錄質(zhì)量再得不到保證,靜力觸探的優(yōu)點(diǎn)就更顯得重要。

(3)靜力觸探指標(biāo)應(yīng)用時(shí)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng),與地基承載力、變形參數(shù)是統(tǒng)計(jì)關(guān)系,不是理論關(guān)系,需依靠大量數(shù)據(jù)的積累。[3]

(4)靜力觸探指標(biāo)應(yīng)用時(shí)受地層影響較大,應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合鉆探及室內(nèi)試驗(yàn)綜合分析。

[1]鐵道第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院.鐵路工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社,1999

[2]王鍾琦.土靜力觸探的實(shí)質(zhì)及其應(yīng)用現(xiàn)狀及前景[J].工程勘察,2008(10)

[3]顧寶和.《巖土工程勘察規(guī)范》中的靜力觸探問(wèn)題[J].工程勘察,2008(10)

[4]GB50021—2001 巖土工程勘察規(guī)范[S]

[5]TB10041—2003 鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程[S]

[6]TBJ37—93 靜力觸探技術(shù)規(guī)則[S]

[7]GB50007—2002 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]

[8]TBJ37—93 靜力觸探技術(shù)規(guī)則[S]