芮雪蓮，裴向軍

（成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059）

超重型動(dòng)力觸探成果在卵石土地基勘察中的應(yīng)用

芮雪蓮*，裴向軍

（成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059）

超重型動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)是卵石土地基勘察的有效手段。常用的動(dòng)力觸探最終成果是記錄每灌入10cm的錘擊數(shù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的正確處理可以獲得反映地基土的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)。通過(guò)工程實(shí)例說(shuō)明超重型動(dòng)力觸探在山區(qū)卵石土是一種行之有效的勘察手段。

動(dòng)力觸探；卵石土；錘擊數(shù)；力學(xué)參數(shù)

1 概述

動(dòng)力觸探是工程地質(zhì)原位測(cè)試的主要方法之一。它是利用一定的錘擊能量，將一定的探頭打入土，按貫入的難易程度來(lái)評(píng)價(jià)土的力學(xué)性質(zhì)，并對(duì)土進(jìn)行粗略的力學(xué)分層的一種原位測(cè)試方法[1]。根據(jù)錘擊能量與探頭形狀，將觸探試驗(yàn)分為輕型、重型、超重型及標(biāo)準(zhǔn)貫入4種。

圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)方面，前人已經(jīng)有了很多研究成果，如：董玉興和陳追田在砂墊層質(zhì)量檢測(cè)中探討了輕型觸探試驗(yàn)（N10）和重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)（N63.5）的關(guān)系[2],鄭寶平利用重型動(dòng)力觸探與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)做對(duì)比，論述了重例對(duì)重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)和平板載荷試驗(yàn)做了對(duì)比分析[4]。

基于以上思想，本文結(jié)合工程實(shí)例研究了超重型動(dòng)力觸探在卵石土地基的適用性，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù) N120得出承載力建議值，取得了預(yù)期效果。適用性，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)錘擊數(shù)N120得出承載力建議值，取得了預(yù)期效果

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某工程位于四川省阿壩州理縣雜谷腦鎮(zhèn)，雜谷腦河左岸，占地面積約250m2擬建建筑物為5層周轉(zhuǎn)房。地上五層，建筑面積1083.6m2。建筑場(chǎng)地位于雜谷腦河二級(jí)階地上，依據(jù)本次鉆探揭露情況，勘察深度范圍內(nèi)地基土按時(shí)代和成因分為2個(gè)工程地質(zhì)層，見表1。

表1 場(chǎng)地土層分布

2.2 試驗(yàn)過(guò)程

建筑場(chǎng)地為主要為第四系泥石流堆積層（Q4sef），傳統(tǒng)的鉆機(jī)不宜在此地層上取樣，故采用超重型圓錐動(dòng)力觸探。區(qū)內(nèi)共布置15個(gè)勘探點(diǎn)，其中超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)點(diǎn)有3個(gè)，累計(jì)僅在第②大層土中，耕植土層不進(jìn)行試驗(yàn)。超重型動(dòng)力觸探采用自動(dòng)脫鉤裝置，以確保穿心錘自由下落。試驗(yàn)中保持桿偏斜度不超過(guò)2%，試驗(yàn)時(shí)從地面下約1m左右開始連續(xù)貫入，速率為15～30擊/min。試驗(yàn)時(shí)記錄每貫入10cm的錘擊數(shù)，試驗(yàn)總進(jìn)尺17.0m即采集超重型動(dòng)力觸探數(shù)據(jù)170組。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的正確處理分析，來(lái)進(jìn)行巖土的力學(xué)分層以及確定地基承載力，為場(chǎng)地地基評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

3 超重型動(dòng)力觸探方法及成果

3.1 動(dòng)力觸探

常見的動(dòng)力觸探試驗(yàn)有輕型動(dòng)力觸探、重型動(dòng)力觸探、超重型動(dòng)力觸探以及標(biāo)準(zhǔn)貫入。其中輕型重量觸探適用于深度小于4m的一般粘性土、粉質(zhì)粘土、粘性素填土、含少量礫石的土。重型動(dòng)力觸探適宜于砂土、一般性土和粘碎石土(不宜中密、密石卵石層，適宜的卵石、碎石層，最大粒徑不超過(guò)100mm)。超重型動(dòng)力觸探適宜用于碎石土。標(biāo)準(zhǔn)貫入則是一種特殊的動(dòng)力觸探試驗(yàn)，適用于砂土、粉土、一般粘性土[5]?？辈靺^(qū)為第四系泥石流堆積層，且為了找到合適的持力層需打到密實(shí)的卵石土層，故本次勘察采用超重型動(dòng)力觸探是最合適的。

3.2 超重型動(dòng)力觸探成果

3.2.1 影響超重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)的因素

影響超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)因素比較多，主要包括2個(gè)方面：①地基土類型。試驗(yàn)證明，卵石土的粒級(jí)組成對(duì)動(dòng)力觸探錘擊數(shù)的影響很大[6]，當(dāng)卵石土顆粒較小時(shí)，動(dòng)力觸探錘擊數(shù)離散型較小，當(dāng)卵石土骨架顆粒較大時(shí)，動(dòng)力觸探錘擊數(shù)離散型變大。尤其是探頭碰上較大的卵石或漂石時(shí)，動(dòng)力觸探錘擊數(shù)會(huì)大幅度上升，當(dāng)穿越此石時(shí)，動(dòng)力觸探錘擊數(shù)會(huì)有所下降。因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析時(shí)，要剔除這些異常值，不進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，它代表的只是較大顆粒的強(qiáng)度。②試驗(yàn)方法。導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差的人為因素包括重錘高度和錘擊方法、鉆孔方法、護(hù)壁清孔的情況等。人為誤差只要規(guī)范操作都可以將誤差減之最小。

3.2.2 試驗(yàn)成果與分析

本次試驗(yàn)共采集3個(gè)鉆孔的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并剔除異常值得135組數(shù)據(jù)（超過(guò)平均值與正負(fù)3倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍的值，在試驗(yàn)過(guò)程中探頭碰到大的漂石或卵石導(dǎo)致錘擊數(shù)大幅增加）。由于各鉆孔所揭露的亞層深度接近（工程地質(zhì)剖面圖，動(dòng)力觸探曲線如圖1所示），故采用3個(gè)鉆孔揭露土層的每層平均深度與各亞層擊數(shù)平均數(shù)進(jìn)行分析，見表2[鉆孔揭露的第一大層為耕植土，承載力較低，且深度較淺（0.8～1.0m），故本文從第二大層即卵石土層開始分析]。如圖2所示，隨著深度的增加，各亞層的錘擊數(shù)呈增加趨勢(shì)，且第二亞層較第一亞層增加幅度較大，第三亞層較第二亞層增加較小。說(shuō)明，第二亞層地基土性能較第一亞層有明顯提高。第三亞層與第二亞層的錘擊數(shù)相差并不大，可推斷二者的力學(xué)性質(zhì)也相差不大。

表2 N120超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

圖1 理縣某建筑場(chǎng)地工程地質(zhì)剖面圖

圖2 第二大層各亞層平均擊數(shù)

根據(jù)《工程地質(zhì)手冊(cè)》第四版、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007-2002）得出N120與密實(shí)度的關(guān)系，見表3。由表2、表3、圖1、圖2可得出本試驗(yàn)場(chǎng)地地基土的密實(shí)度：第②-1層土為稍密卵石土，②-2層為中密卵石土，②-3層為密實(shí)卵石土層。如表4所示。

表3 與碎石類土密實(shí)度與N120綜合修正平均值的關(guān)系

表4 場(chǎng)地土層分布

3.2.3 確定地基土承載力

根據(jù)公式[7]可將超重型動(dòng)力觸探的實(shí)測(cè)擊數(shù)轉(zhuǎn)換為動(dòng)力觸探的擊數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行桿長(zhǎng)修正。根據(jù)《工業(yè)和民用建筑工程地質(zhì)勘查規(guī)范》碎石類土與N63.5的地基承載力fk的關(guān)系見表5。

根據(jù)轉(zhuǎn)換后的修正平均擊數(shù)與表5及當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)可得出本場(chǎng)地卵石層各亞層的重要力學(xué)指標(biāo)即地基承載力特征值和變形模量，見表6。

4 認(rèn)識(shí)和看法

在本工程實(shí)例中，通過(guò)分析超重型動(dòng)力觸探的數(shù)據(jù)，采用3倍標(biāo)準(zhǔn)值法統(tǒng)計(jì)剔除異常值（在錘擊的過(guò)程中可能碰到漂石導(dǎo)致錘擊數(shù)大幅增加），通過(guò)全層統(tǒng)計(jì)來(lái)確定場(chǎng)地內(nèi)土層的變化，判斷土層的密實(shí)度，且根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗(yàn)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)提供所需的地基土參數(shù)。

表5 碎石類土N63.5與fk之間的關(guān)系

表6 卵石層各亞層土地基承載力與變形模量

超重型動(dòng)力雖然有設(shè)備簡(jiǎn)單且堅(jiān)固耐用、操作容易、適應(yīng)性廣、快速經(jīng)濟(jì)、能連續(xù)測(cè)試土層等優(yōu)點(diǎn)。但是在試驗(yàn)的過(guò)程中不能取樣并對(duì)土層進(jìn)行鑒別描述。且在試驗(yàn)過(guò)程中人為誤差較大，試驗(yàn)過(guò)程中難以始終保持桿的垂直，所以在后期數(shù)據(jù)處理中桿長(zhǎng)的修正必不可少，同時(shí)在試驗(yàn)過(guò)程中規(guī)范的試驗(yàn)操作也尤為重要。

[1]TB10018-2003鐵路工程地質(zhì)原位測(cè)試規(guī)程[S].

[2]董玉興，陳追平.動(dòng)力觸探試驗(yàn)在砂墊層質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)勘察與巖土工程，2003（3）.

[3]鄭寶平.重型N（63.5）動(dòng)力觸探試驗(yàn)的應(yīng)用[J].甘肅水利水電技術(shù)，2007,43（1）.

[4]陳志海.淺談重型動(dòng)力觸探在素填卵石夾砂地基中的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2008（6）.

[5]蘇道剛.工程地質(zhì)勘察試驗(yàn)教程[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2008:44-55.

[6]林永健.超重型動(dòng)力觸探曲線的解釋法[J].工程勘察，1994（2）：15-17.

[7]張友良.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].4版.北京：中國(guó)知識(shí)出版社，2006.

TU472.3

B

1004-5716(2015)11-0018-03

2014-11-20

2014-11-30

芮雪蓮（1990-），女（漢族），甘肅白銀人，成都理工大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)在讀研究生，研究方向：地質(zhì)災(zāi)害防治與環(huán)境保護(hù)。