廣州南沙地區(qū)軟土試驗(yàn)研究

陳詩(shī)艾

摘 要：依托地鐵建設(shè)，對(duì)廣州南沙地區(qū)軟土進(jìn)行了土工試驗(yàn)和一些原位測(cè)試。文章對(duì)試驗(yàn)成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)南沙軟土的力學(xué)特征，并對(duì)土工試驗(yàn)和各種原位測(cè)試成果進(jìn)行綜合分析，可為廣州南沙地區(qū)軟土物理力學(xué)指標(biāo)工程建議值選取提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：南沙；軟土；土工試驗(yàn)；原位測(cè)試

中圖分類號(hào)：TU447 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）17-0049-03

Abstract： Based on the subway construction， the soft soil in Nansha area of Guangzhou was tested in soil engineering and in-situ tests. This paper makes a statistical analysis of the test results， summarizes the mechanical characteristics of Nansha soft soil， and makes a comprehensive analysis of the geotechnical tests and various in-situ testing results. It can provide a reference and basis for the selection of the suggested engineering values of physical and mechanical indexes of soft soil in Nansha area of Guangzhou.

Keywords： Nansha； soft soil； geotechnical test； in-situ testing

1 廣州南沙地區(qū)軟土的巖土工程特征

軟土是近代水下沉積的飽和黏性土，沉積歷史較短，一些軟土為還在繼續(xù)沉積的欠固結(jié)土。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2001（2009年版））6.3.1條對(duì)軟土的判定，要滿足三個(gè)條件：（1）為細(xì)粒土；（2）天然孔隙比大于或等于1.0；（3）天然含水量大于液限。

廣州位于珠江三角洲沖積平原，南沙為其前沿。河流沖積和海潮進(jìn)退的長(zhǎng)期作用使南沙地區(qū)沉積了深厚的海陸交互相軟土。

根據(jù)廣州地鐵勘察揭露，南沙地區(qū)軟土主要為淤泥和淤泥質(zhì)土，呈深灰色、灰黑色，流塑狀，主要由黏粒及有機(jī)質(zhì)組成，局部含較多粉砂及貝殼碎片，呈具滑膩感和腥臭味。

2 土工試驗(yàn)、原位測(cè)試及成果分析

2.1 軟土土工試驗(yàn)結(jié)果

通過野外鉆探采取Ⅰ級(jí)原狀軟土樣，在室內(nèi)通過土工試驗(yàn)，測(cè)得土的含水量、密度、孔隙比等物理指標(biāo)、可塑性指標(biāo)、變形指標(biāo)及力學(xué)指標(biāo)。

按照《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2001（2009年版））中的方法對(duì)軟土的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行梳理統(tǒng)計(jì)，淤泥樣本數(shù)為46個(gè)，淤泥質(zhì)土樣本數(shù)為36個(gè)，取土深度為6.00～15.00m，物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1及表2。

2.2 十字板剪切試驗(yàn)

2.2.1 十字板測(cè)試原理及資料整理

十字板剪切試驗(yàn)?zāi)康氖窃阢@孔內(nèi)直接測(cè)定軟土的抗剪強(qiáng)度。它所測(cè)得的抗剪強(qiáng)度值接近不排水剪的強(qiáng)度，或約等于無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的1/2，此外，還可測(cè)得殘余抗剪強(qiáng)度。

2.2.2 試驗(yàn)成果分析

挑選6個(gè)試驗(yàn)孔共42個(gè)試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，軟土的強(qiáng)度指標(biāo)見表3。

2.3 雙橋靜力觸探試驗(yàn)

2.3.1 雙橋靜力觸探測(cè)試原理及資料整理

以下試驗(yàn)采用雙橋靜力觸探探頭，測(cè)試時(shí)以一定的速率將探頭貫入土中，過程中量測(cè)探頭的端阻力、側(cè)阻力、孔隙水壓力以及孔隙水壓力和端阻力隨時(shí)間變化的過程值。

（1）探頭總錐尖阻力用下式計(jì)算：

qT=qc+（1-a）uT

上式uT-于探頭錐底以上圓柱面處測(cè)得的貫入孔壓；qT-總錐尖阻力；qc-端阻力；a-錐尖端面有效面積比，取0.4。

（2）地基承載力fa、壓縮模量Es

根據(jù)《靜力觸探技術(shù)規(guī)則》（TBJ-93），軟土的承載力及壓縮模量計(jì)算公式見表4。

2.3.2 試驗(yàn)成果分析

隨著觸探深度的增加，觸探點(diǎn)的上覆壓力隨之增大，軟土的錐尖阻力亦會(huì)增加。靜力觸探試驗(yàn)成果詳見表5。

2.4 旁壓試驗(yàn)

2.4.1 旁壓試驗(yàn)測(cè)試原理

旁壓試驗(yàn)過程可理解為理想狀態(tài)下的圓柱孔穴擴(kuò)張過程，進(jìn)而簡(jiǎn)化為軸對(duì)稱平面應(yīng)變過程。

以下旁壓試驗(yàn)所用儀器為三腔式旁壓儀，探頭外徑為58mm，腔長(zhǎng)200mm，容積535cm3。

2.4.2 資料整理

（1）確定P0：延長(zhǎng)P-V曲線直線段直至與縱坐標(biāo)軸相交，截距為V0，過截距作橫坐標(biāo)軸的平行線，其與P-V曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力。

（2）Pf的確定：P-V曲線直線段的終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力。

（3）Pl的確定：P-1/V曲線或其延長(zhǎng)線（大于Pf的數(shù)據(jù)）上1/（2V0+Vc）（Vc：測(cè)量腔的固有體積）位置所對(duì)應(yīng)的壓力。

（4）Em旁壓模量、Gm旁壓剪切模量、E0變形模量及ES壓縮模量：

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）原位試驗(yàn)不能直接測(cè)得土的物理指標(biāo)（主要包括稠度指標(biāo)和天然狀態(tài)性質(zhì)指標(biāo)）。因此，軟土的物理指標(biāo)應(yīng)選用室內(nèi)試驗(yàn)方法獲得的指標(biāo)。

（2）原位試驗(yàn)在原位進(jìn)行，目標(biāo)土層保持了原始應(yīng)力狀態(tài)。因此，可比較準(zhǔn)確客觀地直接獲取土層相應(yīng)的力學(xué)指標(biāo)。例如，通過十字板剪切試驗(yàn)可直接得到土的不排水剪抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，由十字板剪切試驗(yàn)確定的抗剪強(qiáng)度比室內(nèi)試驗(yàn)計(jì)算的結(jié)果要高。

（3）由于抗剪強(qiáng)度是與深度有關(guān)的函數(shù)，在選用不同指標(biāo)的函數(shù)時(shí)應(yīng)注意對(duì)比深度。

（4）廣州南沙地區(qū)軟土為海陸交互相沉積淤泥層及淤泥質(zhì)土層，具有高含水量，孔隙比大，壓縮性高，靈敏度高的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁令枝，童華煒.廣州軟土工程特性對(duì)比研究[J].山西建筑，2007（35）：101-102.

[2]丁曉慶.廣州地區(qū)軟土的強(qiáng)度及應(yīng)力應(yīng)變特征的研究[J].中國(guó)科技信息，2009（08）：17-18+22.

[3]潘欽生，等.廣州南沙軟土工程特性分析[J].巖土工程界，2006（04）：46-48.

[4]丁雷，等.廣州軟土的力學(xué)特性及相關(guān)性分析[J].鐵道建筑，2011（10）：75-78.

[5]杜建成，張利民.廣州地區(qū)軟土應(yīng)力應(yīng)變特性研究[J].四川聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（工程科學(xué)版），1997（01）：26-30+37.

[6]周龍翔，童華煒.廣州軟土的工程特性及其地基處理方法的對(duì)比研究[J].市政技術(shù)，2004（22）：402-405.

[7]關(guān)炳朋，李彰明.廣州南沙地區(qū)飽和淤泥土三軸剪切性狀的試驗(yàn)研究[J].廣東土木與建筑，2006（11）：12-14.