吳 軍

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司， 北京 100055)

烏審旗地區(qū)飽和粉細砂地基原位測試數(shù)據(jù)的相關分析

吳 軍

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司， 北京 100055)

重型動力觸探和靜力觸探是工程地質(zhì)勘察中最常用的兩種原位測試方法，通過對烏審旗地區(qū)飽和粉、細砂地層重型動力觸探和靜力觸探數(shù)據(jù)的相關分析，推導出該地基承載力和原位測試指標的相關關系式。

原位測試 地基 承載力 相關關系

烏審旗大部分地區(qū)屬于毛烏素沙漠，地勢起伏較小，地表大部分為風積沙所覆蓋，下伏第四系湖相沉積粉、細砂層，厚20～60 m，砂質(zhì)較純，地下水位淺，基本處于飽和狀態(tài)。烏審旗地區(qū)粉、細砂厚度大，砂質(zhì)較純，可視作為半無限彈性體。

某鐵路專用線位于烏審旗，沿線分布有多座小橋涵，地基土為粉、細砂。小橋涵工程多選擇淺基礎，地基計算一般只進行承載力計算而不進行變形計算，故天然地基承載力大小直接關系到地基的加固方案和基礎形式的選擇。

1 原位測試數(shù)據(jù)的相關分析

對小橋涵進行了重型動力觸探和靜力觸探實驗，對每個檢測點的實驗數(shù)據(jù)按0.5 m進行劃分，并賦予一個代表值，該代表值為0.5 m厚度范圍內(nèi)原位測試數(shù)據(jù)的平均值。顯然，原位測試數(shù)據(jù)為隨機變量，且相互獨立，設Xh為深度為h的重型動力觸探值代表值，n為測試點的個數(shù)，Xh服從正態(tài)分布(Xh～(u，σ2)。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計的知識，有

(1)

(2)

(3)

1.1 重型動力觸探數(shù)據(jù)相關分析

進行了18處的重型動力觸探實驗，實驗深度為2～9 m，因為淺基礎的主要影響深度為基底以下一倍基礎寬度，故選擇實驗深度為2～6 m深度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

表1 各深度的N63.5統(tǒng)計數(shù)據(jù)

圖1 N0.95和深度X的相關關系

深度X和N0.95相關分析結果見圖1。

圖2 N63.5值和深度X的關系

(4)

(R2=0.835σ=0.956)

N63.5值和深度X的關系見圖2。

1.2 靜力觸探數(shù)據(jù)的相關分析

進行了12處的雙橋靜力觸探實驗，實驗深度為0～6 m，并對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。

表2 各深度的qc統(tǒng)計數(shù)據(jù)

對qc0.95和深度X進行相關分析(見圖3)得到相關關系式

(5)

(R2=0.918σ=0.173)

圖3 深度X和端阻qc0.95的相關關系

測試點原位測試數(shù)據(jù)的qc值和深度X的關系見圖4。

圖4 qc值和深度X的關系

根據(jù)圖3和圖4可以看出，原位測試數(shù)據(jù)的離散性較大，除了試驗誤差以外，粉砂和細砂的交互分布也是導致指標離散度偏高的重要原因。

2 原位測試指標與地基承載力的關系

關于地基承載力和原位測試指標的經(jīng)驗公式有很多，計算結果往往差異也比較大?，F(xiàn)行《鐵路工程地質(zhì)原位測試規(guī)程》(TB10041—2003)對于粉、細砂的承載力和動力觸探擊數(shù)之間沒有建立相關關系；粉、細砂的承載力和靜力觸探值之間的相關關系式，采用的是和中、粗砂一樣的經(jīng)驗公式。實際工作中，根據(jù)該經(jīng)驗公式推算出的地基承載力值往往偏高。

當偏心距e小于或等于0.033倍基礎底面寬度時，根據(jù)土的抗剪強度指標確定地基承載力特征值可按fa=Mbγb+Mdγmd+Mcck進行計算[1]。

取γ=γm=11 kN/m3(浮容重)，ck=0，

φk=32°，基礎寬度b=3 m，則簡化為

(6)

當基礎寬度大于3 m或埋置深度大于0.5 m時，從載荷試驗或其他原位測試、經(jīng)驗值等方法確定的地基承載力特征值，尚應按公式fa=fak+ηb(b-3)+ηdγm(d-0.5)進行修正[1]。

取γ=γm=11 kN/m3(浮容重)，基礎寬度b=3 m，ηd=3，則簡化為

(7)

建立fak～N63.5、fak～qc的相關關系見圖5。

圖5 fak～N63.5及fak～qc相關關系

(8)

(9)

式(8)和式(9)與廣東省《建筑地基基礎檢測規(guī)范》表5.4.8和表6.4.7-1粉、細砂地基承載力的推定方法基本一致，這從一個側面驗證了本文的相互關系式。

3 結論

(1)地基承載力特征值與重型動力觸探試驗指標相關關系式：fak=24.79N63.5+1.0。

(2)地基承載力特征值與靜力觸探試驗指標的相關關系式：fak=23.13qc+54.6。

(3)結論來自于烏審旗地區(qū)深厚的粉、細砂層的原位測試數(shù)據(jù)，對于中厚層或薄層粉、細砂層，由于臨界厚度的影響，尚需進行驗證。

(4)由于條件限制，未能進行載荷試驗，地基承載力是通過規(guī)范推薦公式進行計算得來的，其值與載荷試驗的結果必然有一定的差異。

(5)鐵路工程中采用的是基本承載力(σ0)的概念，與本文中的承載力特征值(fak)尚有些許的差異。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB50007—2011建筑地基基礎設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2012

[2] 中華人民共和國鐵道部.TB10014—2003鐵路工程地質(zhì)原位測試規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社,2003

[3] 廣東省建設廳.DBJ15—60—2008建筑地基基礎檢測規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2008

[4] 《工程地質(zhì)手冊》編委會. 工程地質(zhì)手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2007

TheCorrelationAnalysisofIn-situTesttoSaturatedSiltyandFineSandInWushenCountry

WU Jun

2014-05-30

1672-7479(2014)04-0044-03

TU413

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