羅海洲,楊建華,龍本麗,丁堅(jiān)平

(1.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,貴州貴陽 550003;2.貴州省地礦局 103地質(zhì)隊(duì) 貴州 銅仁 554300)

0 引言

圓錐動力觸探是利用一定的錘擊動能,將一定規(guī)格的圓錐探頭打入土中,根據(jù)打入土中的阻力大小判別土層的變化,對土層進(jìn)行力學(xué)分層,并確定土層的物理學(xué)性質(zhì),對地基土作出工程地質(zhì)評價(jià)。

1 實(shí)驗(yàn)的基本原理和操作步驟

1.1 實(shí)驗(yàn)的基本原理

當(dāng)規(guī)定一定的貫入深度 h,采用一定規(guī)格(規(guī)定的探頭截面、圓錐角、重量)的落錘和規(guī)定的落距,那么錘擊數(shù) N的大小就直接反映了動貫入阻力 Rd的大小,即直接反映被貫入土層的密實(shí)程度和力學(xué)性質(zhì)。因此,實(shí)踐中常采用貫入土層一定深度的錘擊數(shù)作為圓錐動力觸探的試驗(yàn)指標(biāo)。試驗(yàn)設(shè)備包括落錘、錘墊、觸探桿和探頭。

1.2 操作步驟

根據(jù)鉆孔平面布置圖,將 XJ-100型鉆機(jī)水平穩(wěn)固的架設(shè)在擬建建筑物場地上,落錘的落距因?yàn)?76 cm,落錘應(yīng)能自由起落,錘墊距孔口的高度不宜超過 1.5 m。本次試驗(yàn)記錄每灌入10cm的錘擊數(shù),以 N63.5表示。

1.3 錘擊數(shù)的校正

圓錐動力觸探實(shí)驗(yàn)的錘擊數(shù)因進(jìn)行桿長的校正和地下水位的校正。本次試驗(yàn)因?yàn)?3個(gè)鉆孔的觸探深度均在

1～ 15 m的范圍內(nèi)時(shí),故可不考慮側(cè)壁摩擦的影響。

1.3.1 桿長的校正

當(dāng)桿長大于 2m時(shí),實(shí)測錘擊數(shù)要進(jìn)行桿長的校正,否則會影響精確度。

式中 N′63.5為校正后的錘擊數(shù);N63.5為實(shí)測錘擊數(shù);a為觸探桿長度校正系數(shù),按《工程地質(zhì)》第四版中重型圓錐動力觸桿桿長擊數(shù)校正系數(shù)a表選取(如表 1)。1.3.2 地下水位的校正

表1 重型圓錐動力觸桿桿長擊數(shù)校正系數(shù) a表

有地下水位的存在的場地,在超過地下水位以下,由于探桿受到水的浮力影響,一部分動能會被抵消,所以實(shí)測的錘擊數(shù)要進(jìn)行地下水位的校正。

N″63.5=1.1N63.5+1.0

式中 N″63.5——校正后的錘擊數(shù);N63.5——實(shí)測錘擊數(shù)或經(jīng)過桿長校正的錘擊數(shù)。

2 工程概況

擬建35 kV岑鞏注溪變電站距貴州省岑鞏縣 37 km。35 kV注溪變所選站址位于注溪鄉(xiāng)西側(cè),距龍江河約420.0 m,占地面積2 187.5m2,擬建筑物為開關(guān)室和二次設(shè)備室為一層樓,主變壓器 2臺,基礎(chǔ)深度 1.0m左右,設(shè)計(jì)構(gòu)架基礎(chǔ)深度 1.0m左右[1]。

3 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

由于場地位于河流階地上,巖土構(gòu)成分別為:①耕植土(Qpd):為褐紅色土壤層,厚度 0.3～0.5 m,分布整個(gè)場地;②碎石土(Qal+pl):粘土、細(xì) ～粗砂夾卵石。卵石含量≥20 mm約占 30%。卵石磨圓度較好,呈橢圓形;③根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,土層下伏為泥盆系下統(tǒng)牛蹄塘組的(∈1n)地層,巖性為薄 ～中厚層灰?guī)r。傳統(tǒng)的鉆機(jī)不宜在碎石土中鉆孔取樣,且該擬建場地的基礎(chǔ)埋深淺,故采用重型圓錐動力觸探試驗(yàn)依據(jù) 35 kV岑鞏注溪變電站工程布置圖,沿構(gòu)架、主變壓器、開關(guān)室布置兩條勘探線,計(jì) 3個(gè)鉆孔。記錄重型圓錐動力觸探試驗(yàn)的錘擊數(shù),來進(jìn)行巖土的力學(xué)分層以及確定地基承載力值,為場地地基評價(jià)提供了依據(jù)。

4 觸探試驗(yàn)

4.1 實(shí)驗(yàn)過程

根據(jù)場區(qū)地質(zhì)情況,本次勘察工作共布置 3個(gè)鉆孔,采用了重型(63.5 kg)動力觸探試驗(yàn)。重型(63.5 kg)動力觸設(shè)備,采用自動脫鉤裝置,以確保穿心錘自由下落,錘的落距能很好地控制在規(guī)定的范圍之內(nèi),貫入深度和錘擊數(shù)記錄方法采用記錄每貫入10cm的錘擊數(shù),以綜合評價(jià)場地內(nèi)土層的分布、厚度,進(jìn)一步查清基巖面起伏情況。

本次試驗(yàn)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,場地地下水豐富,已開挖基坑中可見地下水埋藏深度約 1m地下水;同時(shí)有兩個(gè)孔的探桿長度為 4.9m,故需要進(jìn)行桿長校正和地下水位校正,特別要注意的是桿長的校正和地下水位的校正必須是在某一陣擊所用探桿的長度或者是否超過地下水位時(shí),才要用相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。切勿張冠李戴,增大了人為誤差。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

(1)試驗(yàn)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)(見表 2、3、4)。

(2)試驗(yàn)指標(biāo)的確定

計(jì)算單孔分層試驗(yàn)指標(biāo)平均值時(shí),采用平均值作為單孔分層指標(biāo)代表值。該地土層土質(zhì)均勻,試驗(yàn)指標(biāo)離散性不大,可取各孔分層平均試驗(yàn)指標(biāo)值,用厚度加權(quán)平均法計(jì)算場地分層平均試驗(yàn)指標(biāo)代表值。如表 5。

表2 ZK 01重型動力觸探N(63.5)試驗(yàn)成果表

表3 ZK 02重型動力觸探N(63.5)試驗(yàn)成果表

表4 ZK 3重型動力觸探 N(63.5)試驗(yàn)成果表

表5 場地分層平均試驗(yàn)指標(biāo)代表值

場地耕植土為低承載力,高變形的地基土,不宜做地基持力層,其下的碎石土具中等承載力及中等壓縮的地基土。根據(jù)現(xiàn)場圓錐動力觸探試驗(yàn)得出綜合分析列表 6如下:

表6 動力觸探測試綜合統(tǒng)計(jì)表

(3)重型圓錐動力觸探試驗(yàn)常用重型動探錘擊數(shù) N63.5確定地基承載力。

耕植土:fk=165.87kPa(《地質(zhì)工程手冊》第四卷 fk=32.3 N63.5+89 2＜N63.5＜18粘性土)

卵石層:fk=282.80 kPa(根據(jù)《地質(zhì)工程手冊》第四卷以及對比相鄰地區(qū)經(jīng)驗(yàn)得出)

(4)繪制錘擊數(shù) N與深度 H直方圖

根據(jù)試驗(yàn)指標(biāo)及其實(shí)驗(yàn)深度,繪制單孔圓錐動力觸探試驗(yàn)擊數(shù) N與深度H直方圖。

圖1 ZK 01重型動力觸探 N(63.5)直方圖

圖2 ZK 02重型動力觸探 N(63.5)直方圖

圖3 ZK 03重型動力觸探 N(63.5)直方圖

圖4 擬建建筑物場地的工程地質(zhì)剖面圖

4.3 地基土的力學(xué)分層

由場地土性構(gòu)成和試驗(yàn)所得錘擊數(shù)可知,場地碎石土層,作地基持力層,厚度約 4～5 m。故可繪出此擬建建筑物場地的工程地質(zhì)剖面,見圖 4。

5 結(jié)語

本文采取圓錐動力觸探試驗(yàn),通過校正過的錘擊數(shù)確定了碎石土的承載力,又對土層進(jìn)行了力學(xué)分層,為巖土工程勘察工作提供了有力的依據(jù)。它的實(shí)驗(yàn)成果應(yīng)用較為廣泛,應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn),一是實(shí)驗(yàn)成果指標(biāo)的準(zhǔn)確性應(yīng)與其他測試方法對比;二是由于各地區(qū)巖土條件復(fù)雜,實(shí)驗(yàn)成果的應(yīng)用應(yīng)與地區(qū)經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。

[1]貴州大學(xué)勘察設(shè)計(jì)研究院.岑鞏注溪35kV變電站巖土工程勘察報(bào)告[R].2009.

[2]中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院.中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——圓錐動力觸探試驗(yàn)規(guī)程 YS5219-2000[S].2000.

[3]《工程地質(zhì)手冊》編寫委員會.工程地質(zhì)手冊(第 3版)[M].北京:建筑工業(yè)出版社,1992.612—613.