朱建偉

摘 要：普通粘性土組成部分以及性質(zhì)比較復(fù)雜，項(xiàng)目建設(shè)之時(shí)經(jīng)常遇到粘土的強(qiáng)度發(fā)生改變以及變形的問(wèn)題，因此，掌控一般粘性的實(shí)際土承載力數(shù)值，是巖土項(xiàng)目勘察工作的重中之重中?；诖耍阅彻こ添?xiàng)目為實(shí)例，對(duì)其地層結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，并通過(guò)不同試驗(yàn)的方法計(jì)算一般粘性土實(shí)際承載力特征值，以期能夠給與之有關(guān)的項(xiàng)目帶來(lái)借鑒。

關(guān)鍵詞：承載力特征值 一般粘性土 標(biāo)準(zhǔn)貫入

一般粘性土是中壓縮性土中的組成部分，強(qiáng)度變化幅度比較大，具體范圍參考標(biāo)準(zhǔn)以Es0.1～0.2<10MPa為準(zhǔn)。巖土項(xiàng)目勘察需要借助一般粘性土的實(shí)際承載力特征數(shù)值，該指標(biāo)為設(shè)計(jì)的不可缺少的數(shù)據(jù)，確定該數(shù)值的方法較多，具體如下：通過(guò)土工試驗(yàn)得出的孔隙比（e）以及液性（IL）等等，將數(shù)值帶入標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)及載荷試驗(yàn)等等多種方法。使用最多的方法是標(biāo)準(zhǔn)貫入和靜力觸探試驗(yàn)。為掌握明確的粘性土實(shí)際承載力特征數(shù)值，本文結(jié)合某地的實(shí)際發(fā)展?fàn)顩r，進(jìn)一步分析土工試驗(yàn)所用到的方法，分別為孔隙比（e）和液性指數(shù)（IL）以及標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)與靜力觸探比貫入阻力Ps。

1.工程概況

某工程項(xiàng)目是16#樓居民樓，層高為28，樓層的主要結(jié)構(gòu)為框支剪力墻，單柱的荷重可達(dá)到18000～25000kN，地下室分成兩層，基坑開挖深度在10m左右。工程主要的地貌特征是剝蝕堆積壟崗。工程實(shí)際施工狀況如圖1所示。

2.地層結(jié)構(gòu)特征

于工程勘探深度之間，工程的地層巖性由以下五部分組成，第一部分是人工堆積層雜填土，第二部分是第四系上更新統(tǒng)沖洪積老粘性土，第三部分是第四系紅粘土，第四部分為二迭系灰?guī)r，最后為泥巖。不同土層的主要特征為：

（1）人工堆積層。該土層為雜填土，其顏色以黃褐色以及褐灰色為多，主要構(gòu)成部分是建筑垃圾以及粘性土等，土層厚度在0.5～2.2m之間。

（2）第四系上更新統(tǒng)老粘性土層。該土層為粉質(zhì)粘土，其顏色以黃褐色以及灰褐色為多，粘土狀態(tài)從可塑～硬塑，主要構(gòu)成部分是許多含鐵錳氧化物和小部分的高嶺土，分布范圍比較小，容易被大氣和地表降水所干擾。土層頂埋深在1.0～2.2m之內(nèi)，層厚處于1.8～3.0m之間。

（3）第四系紅粘土。該土層為紅粘土，顏色以黃褐色以及棕紅色為多，較為堅(jiān)硬，主要組成部分是含鐵錳氧化物和許多高嶺土團(tuán)塊，土層的底部往往有許多灰?guī)r碎塊。土層頂?shù)穆裆钐幱?2.0～20.0m范圍之內(nèi)，層厚為7.7～14.5m。3分布范圍比較小，主要埋藏于灰?guī)r頂板深處的凹形槽。

3.地基承載力特征值的確定

3.1按物理指標(biāo)確定地基承載力特征值

粘土地基承載力特征值fak在確定之時(shí)，要以含水比αw以及液塑比Ir兩者獲得的平均值為基礎(chǔ)。見(jiàn)表1。

3.2按標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)確定地基承載力特征值

從該工程建設(shè)狀況來(lái)看，使用標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)進(jìn)一步計(jì)算地基承載力特征值的方法是非?？尚械模窃摰夭](méi)有明確兩者的相關(guān)性，以工程類比特征來(lái)看，處于同一標(biāo)準(zhǔn)條件下的貫入錘擊數(shù)，紅粘土地基承載力特征數(shù)值要小于一般以及老粘的取值，但是比極軟巖高，另外，地基承載力的實(shí)際特征值在確定之時(shí)，要以標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N為基礎(chǔ)，并以兩者之間的平均值為準(zhǔn)。

4.利用一般粘性土孔隙比（e）與液性指數(shù)（IL）確定一般粘性土地基承載力特征值

在利用該方法明確工程地基土承載力的實(shí)際特征數(shù)值的過(guò)程中，要以項(xiàng)目的孔隙比和液性指數(shù)為基礎(chǔ)。此方式首先需做到科學(xué)合理的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分層處理，分層的科學(xué)程度與物理力學(xué)的指標(biāo)表有密切聯(lián)系，要根據(jù)變異系數(shù)進(jìn)一步明確分層狀況，通常而言，孔隙比的實(shí)際變異系數(shù)要≤0.15，另外最大以及最小的液性指數(shù)要處于同一范圍之中，如若不處于此范圍，液性指數(shù)的實(shí)際變異系數(shù)將會(huì)≤0.30。在研究與之相類似的實(shí)際項(xiàng)目中我們能夠發(fā)現(xiàn)，此方法是比較切合實(shí)際的，能夠準(zhǔn)確計(jì)算出深部粘性土的實(shí)際承載力特征數(shù)值，然而卻無(wú)法掌握表層粘性土的特征值。主要原因是表層粘性土容易受到季節(jié)的干擾，在同一土層中，枯水期的圖層液性指數(shù)比較小，豐水期則大，難以獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

5.利用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)確定一般粘性土的承載力特征值

在使用該方法明確標(biāo)貫擊數(shù)之時(shí)，需進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)修正，多次修改以后才可獲得標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，隨后在將數(shù)值放入上表之中，由此確定一般粘性土的承載力特征值。由于使用此方法需校正數(shù)值，步驟較繁瑣，所以學(xué)術(shù)界對(duì)此一直存在爭(zhēng)論。數(shù)據(jù)修正原理是：錘擊過(guò)程中會(huì)發(fā)生能量傳遞現(xiàn)象，此現(xiàn)象與經(jīng)典力學(xué)能量俱有密切聯(lián)系；然而當(dāng)相關(guān)工作者于標(biāo)貫頭之處設(shè)置量貫入能量機(jī)械設(shè)備之時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)通過(guò)機(jī)械測(cè)量的能量和錘擊能量想比，損失的貫入能量微乎其微。因此，新規(guī)范并沒(méi)有明確對(duì)頂該方式是否需進(jìn)一步進(jìn)行桿長(zhǎng)修正工作。使用此方法優(yōu)勢(shì)較多，不僅能夠以最快的速度確定承載力數(shù)值，還不破壞的土層的自身結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，獲得的數(shù)據(jù)真實(shí)可行。但是在計(jì)算承載力特征數(shù)值的過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：首先，推薦的承載力特征值要比通過(guò)標(biāo)貫擊數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值查表獲得的數(shù)值??；其次，每一個(gè)實(shí)測(cè)值要比推薦值的10%小，反之，需對(duì)其單獨(dú)分層。

6.根據(jù)靜力觸探比貫入阻力Ps值確定一般粘性土的地基承載力特征值

在使用靜力觸探方式進(jìn)一步計(jì)算一般粘性土的承載力特征數(shù)值的過(guò)程中，要注意以下幾點(diǎn)：（1）將試驗(yàn)進(jìn)行之時(shí)出現(xiàn)的異常值清理干凈，隨后通過(guò)內(nèi)插法進(jìn)一步明確承載力特征數(shù)值。（2）很多項(xiàng)目在使用該方式確定承載力數(shù)值之時(shí)，以單橋靜力觸探試驗(yàn)居多，很少有雙橋探頭的試驗(yàn)，雙橋探頭試驗(yàn)要通過(guò)錐頭阻力進(jìn)一步確定承載力特征值。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)靜力觸探試驗(yàn)計(jì)算特征值具有眾多優(yōu)勢(shì)，比如，無(wú)需破壞土層天然結(jié)構(gòu)即可計(jì)算特征值，但是這樣獲得的結(jié)果并不準(zhǔn)確，僅僅作為參考數(shù)值即可，要想獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)還需要輔以鉆探的方式。靜力觸探試驗(yàn)應(yīng)用范圍有限，僅僅適合很多難取樣的軟粘土，并且只能夠得到層位和承載力的特征值數(shù)值，要想明確一般粘性土承載力特征值還需要參考其他試驗(yàn)方法，通常情況下，一般選擇抗剪強(qiáng)度中的內(nèi)聚力（c）以及內(nèi)摩擦角（φ），以此為基礎(chǔ)計(jì)算承載力特征值。然而抗剪強(qiáng)度指標(biāo)存在不確定性，主要原因是試驗(yàn)進(jìn)行之時(shí)需要選擇特定的剪切面，還需要嚴(yán)格掌控試驗(yàn)的剪切速度以及面積變化情況等等，種種因素都會(huì)對(duì)剪切試驗(yàn)造成干擾。

實(shí)踐表明，計(jì)算常規(guī)土層的承載力特征值較為簡(jiǎn)單，主要原因是與該圖層密切相關(guān)的資料比較多，并且有眾多經(jīng)驗(yàn)供施工團(tuán)隊(duì)參考，在計(jì)算之時(shí)，施工團(tuán)隊(duì)可充分借鑒先前的寶貴經(jīng)驗(yàn)。另外，通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)物理力學(xué)數(shù)據(jù)明確地基土的方式是比較可行的，然而要注意的是，特殊土的粘土卻不能利用以上數(shù)據(jù)確定承載力特征值，盡管有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中有計(jì)算紅粘土地基承載力特征值的理論資料，但是項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，承載力特征值由于受到多種因素的干擾，導(dǎo)致數(shù)值存在不確定性，所以僅僅依靠數(shù)據(jù)并不能確定特殊土粘土的特征值。

7.結(jié)束語(yǔ)

由此可見(jiàn)，在計(jì)算一般粘性土承載力特征值之時(shí)，不可僅僅局限于一種數(shù)據(jù)，而言通過(guò)多種渠道采用多種方法將試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以項(xiàng)目工程實(shí)際情況為基礎(chǔ)，明確各個(gè)土層的特征以及分布情況，從整體上明確承載力特征數(shù)值，還要充分應(yīng)季節(jié)以及溫度等等變化可能對(duì)粘性土物理力學(xué)指標(biāo)造成的干擾，在反復(fù)多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上計(jì)算出準(zhǔn)確的承載力特征值。

參考文獻(xiàn)：

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