南通地區雙橋靜力觸探試驗確定砂土壓縮模量的方法探討

　　摘要：靜力觸探試驗是南通地區巖土工程勘察工作中最常用的原位測試手段之一，原位測試試驗在一定條件下更加符合實際情況。通過對南通地區砂土雙橋靜力觸探與壓縮模量ES1-2數據的采樣分析，基于最小二乘法統計優選的回歸方程原理，通過參數反分析，得到符合南通地區砂土的雙橋靜力觸探錐尖阻力與壓縮模量之間的經驗關系，在該地區具有一定的適用性。

　　關鍵詞：雙橋靜力觸探 壓縮模量 粉砂 錐尖阻力

　　1引言

　　南通地處江蘇東南部，長江入海口北岸，是江海平原經濟區的重要組成部分。南通地區在地域上以長江下游三角洲沖積平原地貌單元為主，地面下80m埋深范圍內為主要的工程建設影響層，該深度范圍內地基土主要為河流相和海相沉積物，主要以粉質粘土、粉土、粉砂為主，局部地區上部分布有淤泥質粉質粘土。由于工程建設影響深度內大部分土層均為中軟土，中等壓縮性，中密~密實的粉砂分布深淺不一，是較好的樁端持力層，因而區域內中高層建筑物均采用樁基礎方案;區域內地下水位埋深較淺，粉砂土及粉質粘土的飽和度高，當采用粉砂層作為樁端持力層時，存在壓縮層影響范圍較大，穩定時間長且沉降較大的特點。

　　不同地區的巖土層在形成過程中經歷了各不相同的應力歷史，從而導致巖土性質具有區域行的特點，全國各地勘察單位及高校根據各自區域內的土性，針對性的提出了適合各自區域的經驗公式或參數，適用性較強。壓縮模量是評價土層壓縮性指標及計算沉降的重要指標，如何準確的獲得粉砂土的壓縮性指標對預測建筑物沉降變形非常重要。目前，南通地區粉砂土壓縮模量的獲得主要通過鉆探取樣后送至實驗室進行壓縮試驗獲得，但粉砂土取樣較困難，在取樣、運輸、制樣過程中易受外界因素的擾動，室內試驗測試值往往離散性較大。

　　雙橋靜力觸探試驗作為原位測試的主要手段之一在南通地區被廣泛應用，其具有快速、價優、可靠、環保等優點。本文統計了南通市城區內，深度5~70m范圍內的粉砂土與土工試驗壓縮模量的樣本，并進行了線性分析，總結出適合南通地區的快速計算粉砂土層壓縮模量的經驗公式。

　　2樣本的選取

　　所選樣本均采用雙橋靜力觸探，由KE-U310型靜力觸探測量儀記錄讀數，探頭截面積為15cm2，測試間距皆為10cm/次，貫入速率控制在1.2m/min內，試驗前探頭均經過標定，符合相關規范的要求;試驗區域為南通城區范圍內，最大貫入深度70m。

　　原狀土樣采用上提雙錐面活閥式取土器以靜力壓入或重錘少擊法采取，為減小擾動并保證各試驗項目有足夠的數量，原狀土樣盒長度為30cm，直徑89mm，土試樣質量等級為Ⅰ級及II級。樣本取樣前，通過對每個場地內靜力觸探進行分層統計，剔除部分異常值，得到了單個項目的粉砂土靜力觸探錐尖阻力值。

　　壓縮模量的試驗由室內固結試驗壓力段100kPa~200kPa所得到的ES1-2，選取受擾動程度較小的I類樣，制樣及試驗方法嚴格執行《土工試驗方法標準》(GB/T50123-2019)的有關規定，壓縮模量ES1-2及靜力觸探錐尖阻力值取每個單體項目的土層統計平均值，要求變異系數小于0.30，保證數據的可靠性。

　　3回歸方程的建立

　　選取151組樣本，樣本區域集中在南通市城區范圍內，雙橋靜力觸探qc值范圍為3.58~22.28MPa，粉砂土壓縮模量ES1-2范圍為10.01~21.05MPa，樣本深度范圍3~70m。

　　根據最小二乘法統計優選出ES1-2與qc的回歸方程可以表示為：

　　ES1-2=0.58qc+8.42 (其中：3.0MPa≤qc≤20MPa) 公式(1)

　　根據以上統計結果可知，樣本個數為153組，相關系數0.90，較接近1.0，可信度較高，可作為該地區通過雙橋靜力觸探試驗估算壓縮模量的經驗公式。

　　根據本文中提出的經驗公式(1)。分別將計算得出的壓縮模量ES1-2’與土工試驗壓縮模量實測值ES1-2進行對比，絕對偏差β=|ES1-2’-ES1-2|/ES1-2，經統計得到樣本數量N與絕對偏差β的關系，可以表示為：

　　2：樣本數量與絕對偏差關系圖

　　根據本文中提供的經驗公式得到的壓縮模量計算結果與土工試驗測得值之間的誤差在10%以后的樣本數量為142個，占到所有樣本數量151的94%，且絕對誤差小于等于4%的數量占到總樣本數量的58.9%，誤差在可控范圍內，區域適用性較強。

　　4結論

　　雙橋靜力觸探試驗作為南通地區常用的原位測試方法之一，速度快、價格低、準確度較高，特別是對該地區淺部粉砂土適用性較強，可推廣使用;

　　本文在歸納總結了南通城區范圍內151組粉砂土雙橋靜力觸探及壓縮模量的樣本，采用最小二乘法統計得到南通區域雙橋靜力觸探錐尖阻力與壓縮模量的經驗關系，通過對比分析室內土工試驗壓縮模量實測值與經驗公式計算值的結果，其絕對誤差一般小于10%，本文提供的經驗公式適用性較強。

　　建筑論文投稿刊物：《巖土力學》(Rockand Soil Mechanics)雜志創刊于1979年，中華人民共和國新聞出版總署、正式批準公開發行的優秀期刊。由中國科學院武漢巖土力學研究所主辦，中國科學院主管，國際標準刊號：1000-7598，國內統一刊號：CN42-1199/O3，國外發行代號：Q4097，聯合征定代號：LD421199，每季末20日出版，國內外公開發行。

　　壓縮模量是評價土的壓縮性及計算沉降的重要指標，土工試驗值受到取樣及制樣質量的影響較大，如何更快更準確的得到土的壓縮模量是今后需要研究的問題。

　　參考文獻：

　　國家標準.巖土工程勘察規范GB50021-2001(2009年版)

　　工程地質手冊編委會.工程地質手冊(第四版).北京.中國建筑出版社.2007.

　　徐曉泉.昆明地區地基土指標與靜力觸探指標相關關系分析[J].云南大學學報,2006(22):103-105.

　　張繼紅,顧國榮.雙橋靜力觸探法判別上海薄夾層黏土地基液化研究[J].巖土力學,2005,26(10).

　　作者：謝宏明

轉載請注明來自發表學術論文網：http://www.zpfmc.com/jzlw/27238.html