夏 磊 錢 進(jìn) 趙道雙

（鎮(zhèn)江市工程勘測設(shè)計(jì)研究院，江蘇鎮(zhèn)江 212003）

0 引言

靜力觸探作為一種成熟的原位測試手段，具有資料連續(xù)、直觀、可靠、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)［1］，分為單橋、雙橋和孔壓靜力觸探。靜力觸探不是依靠理論分析求解，而是依靠經(jīng)驗(yàn)建立回歸方程解決工程問題。單橋靜力觸探不僅具有極好的防水性、超長的耐久性，制造簡單、價(jià)格便宜，而且已積累了豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，在鎮(zhèn)江地區(qū)被普遍應(yīng)用。靜力觸探參數(shù)從原位測試獲得，對地基土的原始應(yīng)力狀態(tài)影響很小，消除了鉆探取樣過程中的人為擾動，貫入阻力的大小可以真實(shí)有效地反映地層在垂直方向上的物理力學(xué)性質(zhì)變化，通過比貫入阻力的變化情況，可以達(dá)到了解土層工程性質(zhì)的目的［2，3］。因此，通過地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測本區(qū)下蜀黃土的物理力學(xué)指標(biāo)是切實(shí)可行的。

關(guān)于靜力觸探參數(shù)與地基物理力學(xué)指標(biāo)的相關(guān)分析，國內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行過研究，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)公式，這些公式均具有一定的地區(qū)性［1］。筆者嘗試將鎮(zhèn)江地區(qū)工程中的大量單橋靜力觸探試驗(yàn)數(shù)據(jù)與土體物理力學(xué)參數(shù)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，找出它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，并建立相應(yīng)的關(guān)系式，為鎮(zhèn)江地區(qū)下蜀黃土土性參數(shù)預(yù)測提供幫助。

1 鎮(zhèn)江地區(qū)下蜀黃土分析

鎮(zhèn)江市位于長江南岸與京杭大運(yùn)河的交匯處，寧鎮(zhèn)山脈的西端。本區(qū)地貌單元類型豐富，微地貌發(fā)育十分成熟，空間分布復(fù)雜。除去長江邊河漫灘和沖積平原，丘陵（低山）、崗地（階地）是本區(qū)主要地貌單元，垂向賦存中普遍發(fā)育著形成于第三紀(jì)晚更新世的下蜀黃土。在鎮(zhèn)江市區(qū)約120 km2（含大港14 km2）范圍內(nèi)，下蜀黃土分布約占50%，其主要特征如下：

（1）顏色以褐黃、淡黃色為主，部分可見灰白色或灰綠色條紋；

（2）主要成分為粉質(zhì)粘土，鐵、錳結(jié)核發(fā)育，存在鐵錳質(zhì)膠膜，局部地層可見鈣質(zhì)結(jié)石；

（3）塑性指數(shù)10.5～17.0；

（4）團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，層與層之間沒有明顯界限；

（5）石英、長石是其主要的礦物成份，粘土礦物以伊利石為主，其次為蒙脫石，少量的高嶺石［4］；

（6）高程-40～70 m，厚度達(dá)5～35 m 以上；

（7）可塑-硬塑，中壓縮性-低壓縮性；

（8）承載力特征值fak=120～280 kPa，可視為良好的天然地基土［5］。

2 研究結(jié)果

通過鉆探取巖土樣、標(biāo)準(zhǔn)貫入和靜力觸探試驗(yàn)、室內(nèi)土工試驗(yàn)等多種手段獲得了研究區(qū)巖土層的各項(xiàng)物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，并采用Cagd 巖土工程軟件對地層進(jìn)行了劃分以及參數(shù)統(tǒng)計(jì)。按照有關(guān)規(guī)范，文中的天然濕密度、孔隙比、液限指數(shù)、壓縮模量、壓縮系數(shù)和靜力觸探參數(shù)為平均值，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用標(biāo)準(zhǔn)值。筆者匯總鎮(zhèn)江地區(qū)23 個(gè)丘陵和崗地工點(diǎn)、200 余個(gè)鉆孔的勘察資料，采用統(tǒng)計(jì)、回歸等方法，初步建立了比貫入阻力和物理力學(xué)指標(biāo)之間的關(guān)系。

2.1 比貫入阻力與物理指標(biāo)

采用Origin 數(shù)據(jù)處理軟件，對比分析比貫入阻力和物理指標(biāo)，分別得到鎮(zhèn)江地區(qū)下蜀黃土比貫入阻力與物理指標(biāo)之間的擬合曲線（圖1）及回歸方程（表1）。圖1 和表1 均表明，比貫入阻力與天然含水量、濕密度、孔隙比和液性指數(shù)均呈顯著的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.8 以上。隨著靜力觸探比貫入阻力的增加，下蜀黃土的天然含水量、孔隙比、液性指數(shù)均呈減小趨勢，而濕密度隨之增大，說明土層靜力觸探測試結(jié)果與土層的顆粒密度、結(jié)構(gòu)排列、空隙結(jié)構(gòu)、含水量、稠度等密切相關(guān)［3］。

2.2 比貫入阻力與力學(xué)指標(biāo)

圖1 比貫入阻力與物理指標(biāo)之間的關(guān)系曲線

表1 比貫入阻力與物理指標(biāo)相關(guān)方程

比貫入阻力是土體原始應(yīng)力結(jié)構(gòu)狀態(tài)下力學(xué)性狀的綜合體現(xiàn)，而粘聚力、內(nèi)摩擦角、壓縮模量等參數(shù)是反映土顆粒接觸方式、緊密度、膠結(jié)強(qiáng)弱及結(jié)構(gòu)特征等方面性質(zhì)的指標(biāo)［6］，因此，建立和研究它們之間的關(guān)系具有重要的實(shí)用意義。圖2 和表2 分別為比貫入阻力與抗剪強(qiáng)度指標(biāo)和壓縮性指標(biāo)之間的擬合曲線及回歸方程。本區(qū)下蜀黃土比貫入阻力與粘聚力、內(nèi)摩擦角、壓縮模量之間具有顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，壓縮系數(shù)呈線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9 左右，即：抗剪性越強(qiáng)，壓縮性越低的土體比貫入阻力越大。

3 預(yù)測結(jié)果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證預(yù)測結(jié)果，筆者選取江蘇鎮(zhèn)江市古運(yùn)河京峴山橋-瑞陽路橋間的河北岸景觀工程進(jìn)行驗(yàn)證。此處場地為崗地地貌單元，剝?nèi)ケ韺犹钔?，就是典型的?zhèn)江地區(qū)下蜀黃土覆蓋層。選取土層為②層，該層土性質(zhì)描述為：黃色，可塑，無搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度和韌性中等，層厚不均勻，最薄處為1.80 m，最厚處為7.00 m，平均厚度為3.90 m，平均高程為9.92 m，該土層比貫入阻力為1.8 MPa。

把比貫入阻力代入回歸方程得到各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)的預(yù)測值，并將土工試驗(yàn)實(shí)際結(jié)果和預(yù)測值作對比，見表3。

由表3 可以看出，土體工程性質(zhì)指標(biāo)預(yù)測較準(zhǔn)確，因此，基于靜力觸探參數(shù)的鎮(zhèn)江地區(qū)下蜀黃土工程性質(zhì)預(yù)測是可行的。土的礦物成份、粒度成份、含水量、結(jié)構(gòu)特征以及空隙特征等不僅決定著土體的工程性質(zhì)，也是影響比貫入阻力大小的主要因素。

4 結(jié)論

利用鎮(zhèn)江地區(qū)大量下蜀黃土勘察資料，通過數(shù)據(jù)處理和對比分析可發(fā)現(xiàn)，比貫入阻力與濕密度、粘聚力、內(nèi)摩擦角、壓縮模量之間存在顯著的線性正相關(guān)關(guān)系，與天然含水量、孔隙比、液性指數(shù)、壓縮系數(shù)存在良好的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明利用比貫入阻力能快捷、有效地預(yù)測土體的工程性質(zhì)。

單橋靜力觸探在鎮(zhèn)江地區(qū)是一種重要的原位測試勘察手段，通過比貫入阻力預(yù)測土體工程性質(zhì)指標(biāo)值是可信的，對鎮(zhèn)江地區(qū)下蜀黃土工程勘察工作有較好的指導(dǎo)作用。

圖2 比貫入阻力與力學(xué)指標(biāo)之間的關(guān)系曲線

表2 比貫入阻力與力學(xué)指標(biāo)相關(guān)方程

表3 預(yù)測值與實(shí)際值對比表

［1］高頌東.靜力觸探參數(shù)與地基土物理力學(xué)指標(biāo)（天津地區(qū)）相關(guān)分析研究［J］.巖土工程界，2003，6（7）：75-77.

［2］雷創(chuàng)鋒，趙穎.單橋靜力觸探的常見問題處理［J］.施工技術(shù)，2009，6（38）：487-489.

［3］簡文彬，吳振祥，劉慧明，等.閩東南沿海地區(qū)軟土靜力觸探參數(shù)相關(guān)分析［J］.巖土力學(xué)，2005，26（5）：732-738.

［4］苗永紅，張立新.鎮(zhèn)江地區(qū)下蜀黃土承載力探討［J］.工程勘察，2007（12）：16-18.

［5］陳曰友.鎮(zhèn)江市區(qū)地基土工程地質(zhì)特征［J］.城市勘察，1994（4）：39-43.

［6］姚環(huán)，邱樹生，陳文慶.靜力觸探在福建沿海城市工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究［J］.福建大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，24（1）：121-127.