原位測試旁壓試驗在軟土勘察的運用

劉建章 徐源 穆磊

[摘要]旁壓實驗是一種原位測試技術(shù)，主要用于地基土的力學參數(shù)的推測。它通過旁壓器將橫向均勻壓力作用于鉆孔壁，通過推測徑向變形與測得壓力之間的關(guān)系來獲得土層參數(shù)的原位測試技術(shù)。旁壓實驗?zāi)軌虮苊馐艿剿坏挠绊?，且測試的深度大，因此被廣泛應(yīng)用，尤其是軟土層。本文從旁壓實驗在軟土勘察中的應(yīng)用進行舉例分析，望同行業(yè)人士共勉發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]原位測試 旁壓試驗 軟土勘察

[中圖分類號] TU471.8 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-9-252-1

在一般軟土層勘察中，試驗土體的類別以及承載力，包括土體的強度參數(shù)以及變形參數(shù)都可以通過旁壓試驗來獲得。因此，在一些重要的難度較大的地質(zhì)勘察中，原位測試旁壓試驗被廣泛應(yīng)用。本文主要對預鉆式旁壓試驗進行分析。

1旁壓實驗原理

理想化為圓柱孔穴擴張課題，并簡化為軸對稱平面應(yīng)變問題。典型的旁壓曲線可分為三個階段：初步階段（Ⅰ）反映孔壁受到擾動土的壓縮；似彈性階段（Ⅱ）反映體積變化量及壓力之間的關(guān)系；塑性階段（Ⅲ）反應(yīng)體積的變化與壓力成正比。我們將Ⅰ到Ⅱ階段的界限壓力稱為初始水平應(yīng)力p0；Ⅱ到Ⅲ階段的界限壓力稱為臨塑壓力pf；Ⅲ階段末尾漸近線的壓力稱為極限壓力pL。

將p—V曲線直線段延長線交于V軸，交點與p軸的平行交于與p—V曲線的對應(yīng)壓力即為p0；與直線段終點對應(yīng)的壓力即為pf；旁壓試驗壓力會隨著孔洞的不斷擴張而增加，壓力經(jīng)過Pf后趨向于V軸的漸近線對應(yīng)的壓力值即為pL。很多情況下，pL不能通過p—V曲線來確定，極限壓力需要通過作圖確定。

2成果應(yīng)用

2.1地基承載力fak

確定地基承載力常用的兩種方法有：

臨塑壓力法：fak=Pf-P0

極限壓力法：fak=（PL-P0）/F；F為安全系數(shù)，這里取3。

2.2旁壓模量EM

土層體積變形以及壓力之間的關(guān)系是通過旁壓模量來反映出來的。

EM=2（1+μ）（Vc+Vm）·△P/△V；μ泊松比；△P（kPa）、△V（cm3）分別為壓力及體積增量； Vm（cm3）為體積平均增量。

2.3變形模量

變形模量E0反映了垂直方向上的壓縮性質(zhì)，是沉降計算中常用參數(shù)。

E0=K·EM

對于粘性土、粉土和砂土：K=l+61.1m-1.5+0.0065（V0+167.6），其中，m為旁壓模量與旁壓試驗極限壓力的比值，m=EM/（P1-P0）。為偏于安全計，當m≤6時，取K=5。

2.4壓縮模量Es

Es=k2Gm ；K2查表取2.5；Gm=Vm·△p/△V，Gm為旁壓變形參數(shù)（MPa）；

3軟土工程勘察實例

以天津濱海某工程為例，場地淤泥質(zhì)土位于埋深3.00～19.00m段，本層土整體土質(zhì)軟，強度低，壓縮性高。通過對該層91個原狀土樣試驗分析，含水率為45.3～58.2%，孔隙比為1.28～1.76，壓縮模量為2.1～2.9Mpa。根據(jù)相關(guān)規(guī)范綜合判定本層土地基承載力值約為60～80kPa。在本層土中共進行24點旁壓試驗，選取代表性試驗成果如下：

通過以上兩點旁壓試驗結(jié)果表明，本層土地基土承載力特征值為80～100kPa，壓縮模量2.06～2.30MPa，與室內(nèi)試驗結(jié)果相符。

4結(jié)束語

在旁壓試驗測試之后可看出，其強度指標與室內(nèi)試驗得出結(jié)果較為符合，效果良好。旁壓試驗還可以對軟粘土的不排水抗剪強度以及基礎(chǔ)深沉降量、地基的強度等進行試驗，今后可以在實際工程中推廣運用此種方法，以便于推廣與促進原位測試旁壓試驗技術(shù)的發(fā)展進步。