原位测试与室内资料确定地基承载力相互关系

1、岩土工程原位测试与室内资料确定地基承载力相互关系陈炜韬,彭殿东,王鹰,陈璐(西南交通大学,四川成都610031)【摘要】地基承载力跟工程建设有密切关系,与土工试验确定地基承载力的优缺点进行了比较。土工资料确定的部分天然地基的承载力数据,s值、相互关系。【关键词】;软土03【文献标识码】B随着社会和经济的发展,人们对铁路运营的快速、平稳和安全等方面的要求也越来越高。如何准确的提出地基承载力以保证地基土不丧失稳定性因此而变得更为重要。目前地基土的承载力确定一般有原位测试和室内试验法。原位测试方法中包括静力触探、动力触探和载荷试验等方法;室内试验法是先测出土样的工程性质指标,然后进行理论计算。本文根

2、据上海浦东铁路的部分静力触探和室内试验数据确定的地基承载力,建立了PS值与承载力的基本关系,并在此基础上提出了该地区浅地基的承载力确定方式。关系曲线,以直线确定旁压器周围土体的水平极限承载力Puh。由于地基土体的不均匀性,所以必须对Puh加以修正,再乘以一个安全系数Ks才能得到地基承载力设计值f:f=k(Puh-P0)+q/Fs式中:P0为试验处的静止压力(kPa);q为基础理置深度处的侧面荷载(kPa);Fs为土的性质、基础形状和埋深有关的系数;2工程简介和数据分析上海浦东铁路位于上海浦东新区(阮巷张庙),全线长约117km。所经地区大部分为软土地区。地基土属第四系沉积物;表层地基土为粉土和

3、粉质粘土。低矮路堤占全线的35%以上。设计时速为200km/h。整个勘探工作采用的手段为:机动钻探取样、静力触探、标贯试验及十字板剪切等。其中静力触探约占总工作量的70%。由于全线较多的低矮路堤,表层地基土不能满足基床的要求,需要进行大规模的处理。考虑到工程要求和成本问题,对表层土加以研究提出恰当的承载力,以设计经济合理的处理措施。因此在保证火车快速行使时地基不失稳的情况下,如何根据勘探中的静力触探和室内试验提出全线表层软土地基土的承载力成了关键。其中静力触探依据上海市工程建设岩土工程勘查规范中提出的经验公式:f=75Ps+38式中:f为土的基本承载力kPa;Ps为静力触探贯入阻力(MPa)。

4、得到天然地基表层地基的承载力值f1;室内试验方法是根据钻探取样化验出的指标,查铁路路基设计规范(TB1000199)中基本承载力表得表层土的基本承载值f2。鉴于所得部分软土地段的勘探数据较多,不逐一列出。其统计见表1。通过这些所得的勘测数据,我们对室内试验确定的基本承载力f2和静力触探确定的基本承载力f1进行拟合:收稿日期2004-05-14作者简介陈炜韬(1980),男,硕士研究生。从事地1方法的对比111土的室内试验室内土工试验发展已久,所积累的经验比较丰富,试验时的边界条件和排水条件都很容易控制,试验中的应力的作用方式也可以选定,因此它所测得的物理力学指标已得到公认。再利用这些物理力学指

5、标查岩土勘察规范中的承载力表可以得到基本承载力值。但是由于试验需从现场钻探取样,所取样品的大小有限因此代表性差。且在取样、运输、试验过程中都对所取的原状土样产生不同程度的扰动和造成水分的损失,特别是对灵敏度高、含水量大的软土影响更大。因此在这种情况下就使得力学指标有所“失真”。除此之外室内试验费时费力。112原位测试法原位测试是在不扰动或基本不扰动土层的情况下对土层进行测试,从而获得土层的物理力学指标。原位测试直接在现场测试,不用取样,因此具有快捷、经济的特点。它所涉及的土体范围大,能更好的反映土的宏观结构对土的性质的影响。但是其边界条件难以控制,而且它所测得数据与承载力的关系,仍以经验公式确

6、定(现场载荷试验和自钻式旁压试验除外)。现场载荷试验是将试验结果绘制成PS曲线,通过该载荷与沉降变形曲线来确定承载力。自钻式旁压试验主要是用以测定地下深处土的压缩性,得到压力P和变形V的质工程研究。58四川建筑第24卷6期2004112岩土工程表1试验数据统计表指标P(MPa)f1(kPa)f2(kPa)(5)、式可得到或者等于f1。通过(4)、(6)式可得到当f2/f1=1时所对应的Ps06708588125971715411162粉质粘土淤泥质粉质粘土粉土08509809811505807907909306309597171111511115124138115961396131071882

7、1251091316216613166131701515215819158191621521616116值为:1148、1179、1163,即当Ps<1163时该地区浅表层软土的同一地层静力触探确定的基本承载力要小于室内土工试验确定的基本承载力。图4f2/f1Ps线性拟合曲线图f2f1线性拟合曲线图5f2/f1Ps对数拟合曲线图2f2f1对数拟合曲线图6f2/f1Ps指数拟合曲线3结论图3f2f1指数拟合曲线根据图1、图2、图3拟合曲线分别得到线性型、对数型、指数型f2和f1的方程,并将f=01075Ps+38代入建立f2和Ps关系如下:线性:对数:f2=28165Ps+1351806f

8、2=38149Ln(75Ps+38)-17154(1)(2)(3)指数:f2=137155e0118Ps上面几个式子建立了Ps值和f2的关系式,通过将(1)、(2)、(3)式与f=75Ps+38对比分析,我们得到了相邻钻孔相同土层所对应的f2与f1的比值,根据这些值对f2/f1与Ps进行以下几种拟合:根据图4、图5、图6分别得到线性型、对数型、指数型的曲线方程为:(4)线性:f2/f1=-01973Ps+213823(5)对数:f2/f1=-017737Ln(Ps)+114509(6)指数:f2/f1=216044e-015873Ps从全线勘探所得到的大量数据中可以看出,浅表层是软(5)、(6

9、)土的地段所测得的f2都大于或者等于f1。通过(4)、由于各地区的地基土形成的沉积环境以及形成成因和年代都有不同。因此,规范中所提出的承载力表地区的代表性差。该地区表层软土通过试验指标所查出来的基本承载力值范围为:152171kPa;通过静力触探所测得的基本承载力为:80125kPa。根据上海地区的一些科研单位的成果及实际工程经验来看,上海大部分软土的Ps值小于3,表层软土(厚02m)基本承载力为:90120kPa,局部地段也有变化,这与我们静力触探所测得的承载力相近。因此当Ps<1163时,该地区可以优先采用静力触探来确定基本承载力。如果有大量的统计数据作为基础,通过这样计算对比可得到在何种情况下用哪种方法确定地基承