扁鏟試驗(yàn)在工程勘察中的應(yīng)用及分析

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1、扁鏟試驗(yàn)在工程勘察中的應(yīng)用及分析　　摘要：隨著我們國(guó)家社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)在不斷的發(fā)展，建筑工程也越來(lái)越多，地鐵勘察中水平基床系數(shù)是一個(gè)非常重要的參數(shù)，而扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)（DMT）是一種現(xiàn)場(chǎng)橫向原位測(cè)試，存在著快速、準(zhǔn)確、土體擾動(dòng)少等特點(diǎn)，有著現(xiàn)有試驗(yàn)手段無(wú)法達(dá)到的優(yōu)勢(shì)，它可以獲取四個(gè)基本參數(shù)（側(cè)脹模量ED、材料指數(shù)ID、水平壓力指數(shù)KD及孔隙水壓力UD）和進(jìn)行水平基床系數(shù)的估算。本文對(duì)某工程勘察中的28個(gè)扁鏟測(cè)試孔的回歸統(tǒng)計(jì)分析，初步總結(jié)出劃分地層界線的土類(lèi)指數(shù)ID的范圍值，建立了鐵路規(guī)范中水平基床系數(shù)估算公式的折減修正系數(shù)的相關(guān)公式，對(duì)建筑工程十分有利。關(guān)鍵詞：扁鏟試驗(yàn);工程勘察；應(yīng)用

2、及分析中圖分類(lèi)號(hào)：P62文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A8前言：隨著我們國(guó)家現(xiàn)代化建設(shè)在不斷的發(fā)展，扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)在工程當(dāng)中也受到利用。是一種現(xiàn)場(chǎng)橫向原位測(cè)試，主要利用氣壓使扁鏟頭側(cè)面一圓形鋼膜片向外側(cè)脹，分別測(cè)出側(cè)脹時(shí)兩位置上的氣壓值，經(jīng)修正計(jì)算，得出驗(yàn)深度上的扁鏟參數(shù)，再利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出相關(guān)巖土參數(shù)，可評(píng)價(jià)土的類(lèi)型、確定粘性土的狀態(tài)、估算水平基床系數(shù)等。它的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單、快速、重復(fù)性好、數(shù)據(jù)可信度高。特別是在估算水平基床系數(shù)方面，有著其他試驗(yàn)方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)，特別在地鐵工程上，扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。1、試驗(yàn)原理及方法1．1基本原理扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)(簡(jiǎn)稱(chēng)扁脹試驗(yàn))是用靜力(

3、有時(shí)也用錘擊動(dòng)力)把一扁鏟形探頭貫入土中，達(dá)試驗(yàn)深度后，利用氣壓使扁鏟側(cè)面的圓形鋼膜向外擴(kuò)張進(jìn)行試驗(yàn)，它可以作為一種特殊的旁壓試驗(yàn)。扁脹試驗(yàn)時(shí)膜向外擴(kuò)張可假設(shè)為在無(wú)限彈性介質(zhì)中在圓形面積上施加均布荷載ΔP，如彈性介質(zhì)的彈性模量為E，泊松比μ，膜中心的外移為s，則式(1)中:R為膜的半徑(R=30mm)。探頭在每個(gè)孔的試驗(yàn)前后都必須率定。氣壓克服膜片剛度并使膜片中心在空氣中膨脹0．05mm所需的氣壓稱(chēng)為ΔA，氣壓克服膜片剛度并使膜片中心在空氣中膨脹1．1mm所需的氣壓稱(chēng)為ΔB。膜片合格的率定值一般為ΔA=5～25kPa，ΔB=10～110kPa，取試驗(yàn)前后的平均值作為修正值。利用

4、機(jī)械壓入的方法將探頭壓入到測(cè)試深度后，向探頭施加氣壓，膜片將向外移動(dòng)，在膜片脫離感應(yīng)盤(pán)時(shí)電路被切斷，此時(shí)的行程為0．05mm，氣壓A。繼續(xù)施加氣壓，當(dāng)探頭中的不銹鋼導(dǎo)柱接觸感應(yīng)盤(pán)時(shí)電路再次接通，此時(shí)膜片行程1．18mm，氣壓B。停止施加氣壓，開(kāi)始慢速排氣，電路再次被切斷，繼續(xù)排氣，電路又接通時(shí)的氣壓為C值。根據(jù)測(cè)試得到的位移s以及壓力值，可以求得一系列巖土技術(shù)參數(shù)，并為巖土工程問(wèn)題作出評(píng)價(jià)。如圖1所示1.3測(cè)試數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)整理前，先進(jìn)行數(shù)據(jù)的校驗(yàn)，再按試驗(yàn)儀器的原理，從試驗(yàn)讀數(shù)“A”、“B”值計(jì)算出扁鏟儀膜片保持在基座原位時(shí)的外側(cè)土壓力P0和膜片膨脹到1.10mm時(shí)的外側(cè)土壓力

5、P1。從試驗(yàn)讀數(shù)“C”值可以計(jì)算出扁鏟儀膜片回縮至0.05mm時(shí)的外側(cè)土壓力P2。具體算式如下：P0=1.05×（A+Da）-0.05×（B-Zm-Db）P1=B?Zm?DbP2=C+Da式中：Zm――為通大氣時(shí)壓力表零位讀數(shù)；根據(jù)P0、P1值可以計(jì)算出扁鏟儀膜片從基座原位向外膨脹到1.10mm時(shí)所要的壓力：ΔP=P1?P0根據(jù)試驗(yàn)得到的P0、P1值，以及相應(yīng)深度處的孔隙水壓力值U0和有效上覆土壓力值σv0′，可以得到扁鏟試驗(yàn)四個(gè)基本參數(shù)：側(cè)脹模量ED、材料指數(shù)ID、水平壓力指數(shù)KD及孔隙水壓力UD。其中，ED反映了土體的強(qiáng)度，ID和UD則與土性有關(guān)，KD反映了土的水平應(yīng)力及應(yīng)

6、力歷史。具體算式如下：ED=34.7×(P1?P0)ID=(P1?P0)/(P0?U0)8KD=(P0?U0)/σv0′UD=(P2?U0)/(P0?U0)1.4扁脹曲線的繪制（1）根據(jù)A、B、C壓力及Da，Db計(jì)算P0、P1和P2，并繪制P0、P1、P2與深度的變化曲線。（2）繪制ED，ID，KD和UD與深度的變化曲線。2、扁脹試驗(yàn)在杭州地鐵勘察中的應(yīng)用2.1地基土分層盡管土類(lèi)指數(shù)ID與土的粒徑分布無(wú)直接關(guān)系，但許多試驗(yàn)結(jié)果表明，同一類(lèi)土具有相同的ID，我們根據(jù)ID隨深度變化曲線的形狀，可進(jìn)行粗略的分層，然后再按土類(lèi)指數(shù)ID值的大小，確定出具體的土類(lèi)，下表1為某車(chē)站扁脹試驗(yàn)孔

7、的ID隨深度變化曲線和地基土分層表。對(duì)照土分層表和圖2曲線圖，可以看出，ID的試驗(yàn)曲線連續(xù)，具有類(lèi)似靜力觸探曲線直觀反映土性的特點(diǎn)，ID的分層和根據(jù)土工試驗(yàn)、鉆探、靜探綜合分層結(jié)果基本一致。由此我們可以得出：利用ID曲線進(jìn)行分層是可行的，但在按土類(lèi)指數(shù)ID值的大小，來(lái)確定出具體的土類(lèi)這個(gè)問(wèn)題上，還需要進(jìn)一步研究和探討。Marchetti在1980提出依據(jù)土類(lèi)指數(shù)ID劃分土類(lèi)的土質(zhì)分類(lèi)表，見(jiàn)表28根據(jù)上表，Marchetti認(rèn)為ID在0.1～0.6之間為粘性土（包括淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、