楊德韶

摘要： 原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)是獲取巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)的兩種主要手段。在巖土工程勘察和地基評(píng)價(jià)中，原位測(cè)試與室內(nèi)土工試驗(yàn)總是相互補(bǔ)充、相輔相成的。本文針對(duì)原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)，分析了二者聯(lián)合應(yīng)用的三個(gè)方面：原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)的相互校核；原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)的相互補(bǔ)充；原位測(cè)試對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)的工程反饋。同時(shí)本文指出了原位監(jiān)測(cè)對(duì)巖土勘察的重要作用：通過(guò)布置測(cè)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，為原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)提供施工信息。實(shí)際工程中應(yīng)將原位測(cè)試，室內(nèi)試驗(yàn)和原位監(jiān)測(cè)有機(jī)結(jié)合。

Abstract： In-situ test and indoor test are two main approaches to gain design parameters of geotechnical engineering. In geotechnical engineering investigation and foundation evaluation， in-situ test and indoor test are always complementary. This article analyzes the combined application of in-situ test and indoor test in three aspects： the mutual verification of in-situ test and indoor test， the mutual supplement of in-situ test and indoor test， the information feedback of in-situ test for indoor test. Meanwhile， this article points out the important influence of in-situ monitoring in geotechnical engineering investigation. Based on the data acquisition by arranging test point， in-situ monitoring can provide construction information for in-situ test and indoor test. We should integrate the above three methods in practical projects.

關(guān)鍵詞： 原位測(cè)試；室內(nèi)試驗(yàn)；聯(lián)合應(yīng)用；原位監(jiān)測(cè)

Key words： in-situ test；indoor test；combined application；in-situ monitoring

中圖分類(lèi)號(hào)：TU411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）18-0184-02

0 引言

室內(nèi)土工試驗(yàn)擁有明確清晰的試驗(yàn)條件，它可以有效控制試驗(yàn)時(shí)的邊界條件、排水條件、應(yīng)力條件和應(yīng)變速率等。但是室內(nèi)土工試驗(yàn)需要取樣和制樣，而在這兩個(gè)過(guò)程中存在對(duì)土樣的擾動(dòng)，室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果因此會(huì)受到影響。同時(shí)，室內(nèi)土工試驗(yàn)通常運(yùn)用小尺寸試樣，而巖土工程涉及的都是較大區(qū)域，這可能使得小尺寸試樣缺乏代表性。

原位測(cè)試則不需要采樣，從而最大限度地減少對(duì)土樣的擾動(dòng)。它所測(cè)定的土體體積大并且代表性好，對(duì)難以取樣的土層，仍能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)評(píng)定巖土的工程性能。但是，原位測(cè)試也有其難以克服的局限性。首先，原位測(cè)試的應(yīng)力條件復(fù)雜，使得在確定參數(shù)是將不得不采用一些簡(jiǎn)化假設(shè)。另外，原位測(cè)試一般只能測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)載荷條件下的巖土體參數(shù)，無(wú)法預(yù)測(cè)荷載變化過(guò)程中的發(fā)展趨勢(shì)。

原位測(cè)試結(jié)果與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果都反映了土的工程特性，因此二者存在一定的依存關(guān)系。它們各自的局限性可以通過(guò)聯(lián)合應(yīng)用得到彌補(bǔ)，主要分為三個(gè)方面：原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)相互校核，原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)相互補(bǔ)充，原位測(cè)試對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)的工程反饋。

1 原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)的相互校核

作為巖土測(cè)試的兩種手段。原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)存在一定的依存關(guān)系。許多學(xué)者根據(jù)大量的統(tǒng)計(jì)資料，將原位測(cè)試數(shù)據(jù)與室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了經(jīng)驗(yàn)公式。根據(jù)這些關(guān)系式，可對(duì)原位試驗(yàn)結(jié)果與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行相互校核。

1.1 靜力觸探試驗(yàn)與變形參數(shù)的聯(lián)系

靜力觸探試驗(yàn)中比貫入阻力與室內(nèi)壓縮模量、壓縮系數(shù)存在著明顯的定性關(guān)系，利用靜力觸探試驗(yàn)可以事先估算土層的變形參數(shù)，然后進(jìn)行校核。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，黏性土的壓縮模量Es與錐尖阻力qc存在如下對(duì)應(yīng)關(guān)系：

Es=αmqc（1）

我們可以事先運(yùn)用靜力觸探試驗(yàn)指標(biāo)估算壓縮模量Es，然后與室內(nèi)試驗(yàn)得出的指標(biāo)對(duì)比，若在誤差范圍內(nèi)，則說(shuō)明二者相互吻合。不過(guò)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)變化范圍較大，各地可以結(jié)合當(dāng)?shù)赝翆臃植记闆r建立更為精確的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系。

比貫入阻力Ps與壓縮系數(shù)a呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系，即當(dāng)比貫入阻力越大，壓縮系數(shù)越小。

1.2 十字板剪切試驗(yàn)與UU試驗(yàn)的聯(lián)系

十字板剪切試驗(yàn)與室內(nèi)不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)都可以測(cè)量土的天然強(qiáng)度。十字板剪切試驗(yàn)適用于原位測(cè)定飽和軟黏土的抗剪強(qiáng)度，所得的Cu值相當(dāng)于在原位壓力固結(jié)下的不排水強(qiáng)度。而UU試驗(yàn)得到的是在圍壓σ3作用下不排水強(qiáng)度。二者作為對(duì)同一指標(biāo)測(cè)試的兩種不同手段可以相互校核。

UU試驗(yàn)中，②和⑤1b層的Cu值與十字板剪切試驗(yàn)得到的Cu相差較大。其中第②層為粉質(zhì)粘土，在淺基礎(chǔ)中常作為基礎(chǔ)底面的承載層，其土質(zhì)與第⑤相似，應(yīng)力狀態(tài)狀態(tài)相差很大，所以其天然強(qiáng)度應(yīng)小于⑤1b層十字板剪切強(qiáng)度。但是三軸UU試驗(yàn)得到的第②層的Cu值十分接近第⑤1b層現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切試驗(yàn)強(qiáng)度，說(shuō)明UU試驗(yàn)的不固結(jié)不排水強(qiáng)度偏大，需要校正。三軸UU試驗(yàn)得到的結(jié)果中，⑤1a和⑤1b的Cu值跳躍太大，增長(zhǎng)幅度在一倍左右，需要進(jìn)一步驗(yàn)證它的準(zhǔn)確性。

2 原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)的相互補(bǔ)充

原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)在測(cè)定土的工程性質(zhì)都顯得有些片面，二者往往需要相互補(bǔ)充才能完整地反映土的工程性質(zhì)。在一些只能得到綜合性指標(biāo)的原位測(cè)試中（如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和靜力觸探試驗(yàn)），與室內(nèi)定量試驗(yàn)的相互補(bǔ)充就顯得更為重要。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)與顆粒分析試驗(yàn)的互補(bǔ)

在評(píng)定場(chǎng)地液化條件中，一般根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的擊數(shù)判別，若N63.5

研究表明，粘性土由于有粘聚力c，即使孔隙水壓力等于全部固結(jié)應(yīng)力，抗剪強(qiáng)度也不會(huì)全部喪失，因而不具備液化的內(nèi)在條件。粗顆粒砂土由于透水性好，孔隙水壓力易消散，在周期荷載作用下，孔隙水壓力亦不易積累增長(zhǎng)，因而一般也不會(huì)產(chǎn)生液化。只有沒(méi)有粘聚力或粘聚力相當(dāng)小、處于地下水位以下的粉細(xì)砂和粉土，滲透系數(shù)比較小，不足以在第二次荷載施加之前把孔隙水壓力全部消散掉，才具有積累孔隙水壓力并使強(qiáng)度喪失的內(nèi)部條件。因此，土的粒徑大小和級(jí)配是一個(gè)重要因素。試驗(yàn)和實(shí)測(cè)資料都表明：粉細(xì)砂土和粉土比中粗砂土更容易液化；級(jí)配均勻的砂土比級(jí)配良好的砂土更容易發(fā)生液化。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，平均粒徑d50=0.05～0.09mm的粉細(xì)砂最易液化，可以認(rèn)為在地震作用下發(fā)生液化的飽和土的平均粒徑d50一般小于2mm，粘粒含量一般低于10～15%，塑性指數(shù)Ip常在8以下。

顆粒分析試驗(yàn)可以測(cè)定土中各種粒組的相對(duì)含量，從而確定土的顆粒級(jí)配，并以此進(jìn)行工程分類(lèi)。它可以測(cè)出對(duì)土層液化具有重要影響的試驗(yàn)參數(shù)，如平均粒徑d50和級(jí)配組成，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是一個(gè)很好的補(bǔ)充。因此在實(shí)際工程中，可結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)與顆粒分析試驗(yàn)對(duì)場(chǎng)地的液化條件進(jìn)行綜合判定。

2.2 靜力觸探試驗(yàn)與室內(nèi)剪切試驗(yàn)的互補(bǔ)

靜力觸探試驗(yàn)可得到土層阻力隨深度變化的連續(xù)性曲線，對(duì)地基土體性質(zhì)有一個(gè)完整的反映，而室內(nèi)剪切試驗(yàn)通過(guò)鉆孔取樣得到離散的土層試樣強(qiáng)度指標(biāo)，其巖土工程參數(shù)具有代表性。靜力觸探試驗(yàn)獲取的只是一些綜合性指標(biāo)如錐尖阻力qc和側(cè)壁阻力fs等，并不能全面地反映土層性質(zhì)，而室內(nèi)剪切試驗(yàn)可以測(cè)定土層的具體強(qiáng)度指標(biāo)c、φ 值，二者能得到很好的相互補(bǔ)充。

實(shí)際工程中，我們可以先根據(jù)靜力觸探試驗(yàn)進(jìn)行土層劃分，并結(jié)合相關(guān)地層資料確定土的類(lèi)別。然后通過(guò)鉆孔取樣，進(jìn)行室內(nèi)剪切試驗(yàn)確定土的強(qiáng)度指標(biāo)。

3 原位測(cè)試對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)的工程反饋

實(shí)際工程中有時(shí)先依據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但由于巖土施工場(chǎng)地的復(fù)雜性，室內(nèi)試驗(yàn)參數(shù)并不能很好地吻合現(xiàn)場(chǎng)土體條件。這是就需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試進(jìn)行工程反饋，修正室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。

在軟土地基水泥土攪拌加固法中，需現(xiàn)在室內(nèi)進(jìn)行配合比試驗(yàn)，它的主要目的主要有以下三個(gè)：①確定加固各種軟土最合適的水泥品種；②加固某種軟土所用水泥的摻入量，水灰比和最佳的外摻劑；③水泥土強(qiáng)度增長(zhǎng)的規(guī)律，推求齡期與強(qiáng)度的關(guān)系。試驗(yàn)時(shí)按照擬定的計(jì)劃，根據(jù)配方分布稱(chēng)量土、水泥、外摻劑和水，然后進(jìn)行制樣和成模，養(yǎng)護(hù)達(dá)到規(guī)定的齡期后即可進(jìn)行各種試驗(yàn)。

室內(nèi)水泥土配合比試驗(yàn)得到的配方需要現(xiàn)場(chǎng)成樁工藝的檢驗(yàn)，尤其是水泥摻入量往往要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。原位測(cè)試主要分為單樁與復(fù)合地基的現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)可采用荷重平臺(tái)、千斤頂分級(jí)加載，用百分表測(cè)量樁身沉降量。同時(shí)還需在現(xiàn)場(chǎng)制作的水泥土攪拌樁樁身的不同部位切取試塊，在相同齡期下比較室內(nèi)外試塊的強(qiáng)度。

4 結(jié)語(yǔ)

原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)的聯(lián)合應(yīng)用能夠提高巖土勘察的精確度，本文就以下三個(gè)方面進(jìn)行了探討：①原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)可以通過(guò)建立經(jīng)驗(yàn)公式相互校核，修正試驗(yàn)中錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。②原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)各自的特點(diǎn)決定了它們可以相互補(bǔ)充，通過(guò)二者的搭配使用能更好地反映土層特性。③原位測(cè)試基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行工程反饋，修正相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)各自無(wú)法克服的局限性，本文提出原位監(jiān)測(cè)對(duì)巖土工程勘察的重要影響。實(shí)際工程中，應(yīng)將原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)和原位監(jiān)測(cè)有機(jī)結(jié)合，利用它們各自的優(yōu)點(diǎn)為工程服務(wù)。

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