扁鏟側(cè)脹儀相關(guān)內(nèi)容分析

摘 要：扁鏟側(cè)脹儀在實際土木工程中應(yīng)用較為廣泛，本研究在以下方面展開介紹，包括扁鏟側(cè)脹試驗的基本原理等，用于指導(dǎo)實際土木工程。

關(guān)鍵詞：扁鏟側(cè)脹儀;基本原則;實際工程

1.扁鏟側(cè)脹儀的介紹：

扁鏟側(cè)脹儀（DMT）是由20世紀(jì)70年代意大利學(xué)者Marchetti發(fā)明的一種原位測試儀器。DMT最好在了解滲透、消散和隨后的膜膨脹過程中產(chǎn)生的過量孔隙壓力的情況下進行速率效應(yīng)的評估，測出膜片的橫向位移，從而獲得土中的壓力值。扁鏟側(cè)脹儀的各個部件相互連接：壓力源通過氣壓管與控制箱連接，氣—電管路穿過探桿，將控制箱與扁鏟相連 [1]。DMT是確定土壤參數(shù)的最流行方法之一，除了可以確定從DMT測量獲得的基本結(jié)果參數(shù)之外，還可以對以前提出的DMTA和DMTC方法進行修改。在所提出的SASK方法中，土壤的導(dǎo)水率是通過測量隨時間變化的壓力α和α來確定的。有研究提出了測定導(dǎo)水率k的新方法的假設(shè)，所提出的方法允許確定粘土的水力傳導(dǎo)率的可靠值。

2.與扁鏟側(cè)脹試驗有關(guān)的術(shù)語介紹

土類指數(shù)ID：計算公式為ID=（P1-P0）/（P0-u0） 其中u0靜水壓力[2]。

ID可用于劃分土類，P0與P1的差值越小，ID越小，土的類型越接近軟土、粘土等;P0與P1的差值越大，ID越大，土的類型越接近砂土。水平應(yīng)力指數(shù)KD：計算公式為KD=（P0-u0）/σ'v0其中σ'v0為土的有效自重壓力，KD為作用在扁鏟側(cè)脹儀膜片上的水平有效應(yīng)力與豎向有效應(yīng)力之比，它反應(yīng)了土的水平應(yīng)力和土的固結(jié)及密實度，KD的值越大，反應(yīng)土的固結(jié)及密實度越好[3]。

扁鏟模量ED：計算公式為ED=34.7（P1-P0），扁鏟試驗時，由于膜片向土中擴張時的變形量非常小，因而可將膜片的變形視為彈性變形的過程，扁鏟模量就是發(fā)生彈性變形的圓形膜片表面的荷載△P（即P1和P0之間的壓力差）與位移s的關(guān)系，它反應(yīng)了土的固結(jié)特性。

扁脹孔壓指數(shù)UD：計算公式為UD=（P2-u0）/（P0-u0），孔壓指數(shù)主要用于幫助土類指數(shù)一起劃分土類。

3.扁鏟側(cè)脹試驗與其他試驗關(guān)系

1）扁鏟側(cè)脹試驗與十字板剪切試驗（VST）的相關(guān)關(guān)系

十字板剪切試驗中的參數(shù)不排水抗剪強度Cu，即在不排水的條件因素下土能夠抵抗剪切破壞的極限能力，其與扁鏟側(cè)脹試驗中的參數(shù)水平應(yīng)力指數(shù)KD存在著密切的聯(lián)系。意大利學(xué)者Marchetti提出計算公式：Cu=0.22σ'v0（0.5KD）1.25。注：上述經(jīng)驗公式并不一定適用于國內(nèi)，根據(jù)上海地區(qū)的扁鏟側(cè)脹試驗的大量數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，Marchetti公式與VST的實測數(shù)據(jù)存在差異，且隨著Cu的增大，差距也隨之增大。但是DMT與VST之間存在關(guān)系這一點是可以確定的，不同地區(qū)可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐脑囼灁?shù)據(jù)對公式進行修正，得到符合當(dāng)?shù)氐膬蓚€原位試驗之間的關(guān)系[4]。

2）扁鏟側(cè)脹試驗與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗（SPT）的相關(guān)關(guān)系

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗中的錘擊數(shù)N是土體強度等因素的綜合反應(yīng)，兩者之間的關(guān)系式：N=2.408+4.07×10-4ED[5] 。

4.扁鏟側(cè)脹儀在實際工程中的應(yīng)用

有研究根據(jù)扁鏟側(cè)脹試驗結(jié)果，對土的類型分類、重量密度、約束模量、地基承載力進行了估算，并與實驗室試驗和其他原位試驗的結(jié)果進行了對比，分析了造成結(jié)果差異的因素。結(jié)果表明，扁鏟側(cè)脹試驗?zāi)芨玫胤从惩恋倪B續(xù)性。

在過去的幾十年里，從實驗室測試到現(xiàn)場測試已經(jīng)發(fā)生了大規(guī)模的遷移，以至于今天，現(xiàn)場測試通常是巖土工程勘察的主要部分。特別是直推原位測試，如圓錐貫入試驗和扁鏟側(cè)脹試驗（DMT），是常規(guī)現(xiàn)場調(diào)查的快速方便的原位測試。已有研究描述了DMT及其最近的更新，特別是用于測量剪切和壓縮波速度的地震膨脹儀測試（SDMT）和自動膨脹儀探針（美杜莎Test）。給出了SDMT試驗結(jié)果及其在推導(dǎo)土壤剛度參數(shù)中的應(yīng)用實例，以及用SDMT剖面校準(zhǔn)的錨拔出試驗的甲級預(yù)測結(jié)果。

同時，也有學(xué)者研究了在巖土工程測量中使用扁鏟側(cè)脹儀的可能性，參數(shù)可以從巖土工程探針應(yīng)變數(shù)據(jù)開始間接測量。這項工作涉及使用真實的地球技術(shù)探針，并特別注意扁鏟側(cè)脹儀，以便評估使用扁鏟側(cè)脹儀的影響。描述了設(shè)計方法，以便檢測不僅能夠提高測量精度，而且能夠提高分辨率和可靠性的解決方案。特別是通過理論和實驗研究，研究了其位置、尺寸和安裝的影響。討論了初步試驗，這些試驗允許通過實驗驗證系統(tǒng)性能，并在專門設(shè)計和設(shè)置的試驗臺上進行了試驗。

參考文獻：

[1]Correlation between flat dilatometer （DMT） index with insitu bearing strength for subgrade material[J]. Japanese Geotechnical Society Special Publication，2016，2（46）.

[2]Bandyopadhyay Kaushik，Bhattacharjee Sunanda. Correlation between flat dilatometer （DMT） index with insitu bearing strength for subgrade material[J]. Japanese Geotechnical Society Special Publication，2016，2（46）.

[3]梁誼，于永堂，劉爭宏，王東紅，張亞.扁鏟側(cè)脹試驗在黃土工程特性評價中的應(yīng)用探討[J].西北水電，2019（02）：75-79.

[4]雷磊，賈寧，徐曉青.扁鏟側(cè)脹試驗在計算軟黏土地基承載力的探討[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2018（S1）：10-14.

[5]劉升傳.扁鏟側(cè)脹儀在基坑勘察中的應(yīng)用[J].居業(yè)，2018（02）：15-16.

作者簡介：

金嘉怡（1998-），浙江金華人，土木工程專業(yè)，本科生。