肖承輝，劉佳佳

（仙桃市勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 仙桃 433000）

靜力觸探試驗(yàn)作為一種快速測(cè)試的原位測(cè)試技術(shù)，具有連續(xù)測(cè)試、兼具測(cè)試與勘探功能、理論成熟和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)， 在巖土工程勘察中得到廣泛應(yīng)用［1-7］。 對(duì)于利用靜力觸探測(cè)試技術(shù)進(jìn)行渠道和人工湖地質(zhì)工程評(píng)價(jià)報(bào)道較少。 王兆云等［8］采用靜力觸探和十字板剪切試驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)新疆阜昌干渠工程進(jìn)行了測(cè)試，地層條件主要為飽和黃土；李博［9］通過靜力觸探試驗(yàn)方法對(duì)新疆伊犁某輸水渠道進(jìn)行勘察，對(duì)比貫入阻力計(jì)算各層土的天然地基承載力；張微［10］對(duì)內(nèi)陸河湖相軟土展開綜合原位測(cè)試技術(shù)方法勘察，提出利用靜力觸探試驗(yàn)進(jìn)行土層劃分。分析可知，現(xiàn)階段在對(duì)渠道和人工湖勘察中，常采用靜力觸探試驗(yàn)進(jìn)行一種測(cè)試手段， 而利用靜力觸探數(shù)據(jù)對(duì)工程地質(zhì)的分析評(píng)價(jià)較少。

1 工程概況

擬建工程為仙桃市排澇治澇工程， 即在通順河水位較高、產(chǎn)業(yè)園無法自排時(shí)，新建水閘、開挖人工湖和疏挖溝渠確保調(diào)蓄容積， 并與現(xiàn)有工程聯(lián)合運(yùn)行調(diào)度， 將非織造布產(chǎn)業(yè)園和老鎮(zhèn)區(qū)澇水提排至通順河，保障區(qū)域排澇安全。勘察目的是為仙桃市非織造布產(chǎn)業(yè)園10條溝渠及2座人工湖的治理設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)。 工程區(qū)位于漢江下游，漢江平原東部，以堆積成因?yàn)橹鳎孛簿叩湫蜎_積平原地貌特征。區(qū)內(nèi)河渠成網(wǎng)，水系發(fā)育，地勢(shì)較平坦，地面高程20.25～24.54m。

2 地質(zhì)特征

工程區(qū)范圍無基巖出露， 均為第四系松散堆積物覆蓋，覆蓋層厚度一般80～100m，按時(shí)代成因主要為全新統(tǒng)人工堆積層和沖洪積層， 其地層巖性主要為黏性土、淤泥質(zhì)土及砂性土等，空間分布較復(fù)雜。對(duì)南干渠節(jié)制閘進(jìn)行地質(zhì)鉆探， 揭示主要地層由新至老分述如下：

區(qū)內(nèi)河湖密布，溝渠縱橫，水系發(fā)育?？辈炱陂g，場(chǎng)區(qū)渠道或河流水深一般0.50～1.50m， 水流流速緩慢。根據(jù)地下水埋藏條件，地下水類型主要分為孔隙性潛水和承壓水，其中潛水屬淺層地下水，賦存于第四系松散堆積物中， 主要接受大氣降水和地表水補(bǔ)給，向低洼處排泄；承壓水賦存于底部砂性土層中，承壓水水頭高度主要受漢江水系水位高低影響。

3 靜力觸探數(shù)據(jù)的采集與分析

采用靜力觸探測(cè)定黏性土、粉土、砂土的比貫入阻力等參數(shù)，估算土的強(qiáng)度、壓縮性等力學(xué)參數(shù)。 靜力觸探孔采用單橋探頭測(cè)定土層的有關(guān)參數(shù)。

靜力觸探貫入設(shè)備采用全液壓雙缸貫入儀，最大貫入力200kN， 靜力觸探探頭為I-2型探頭， 直徑43.7mm，截面面積15cm2，有效側(cè)壁長(zhǎng)度70mm，錐角60°。 試驗(yàn)時(shí)，在設(shè)計(jì)孔位處準(zhǔn)確安裝觸探機(jī)，需用水平尺校準(zhǔn)基座，使之保持水平，并與反力裝置鎖定牢固。 在貫入過程中要始終保持基座水平、探桿豎直。要以貫入速率1.2m/min勻速進(jìn)行貫入。 當(dāng)貫入至地面下0.5～1.0m時(shí)，應(yīng)對(duì)記錄儀表進(jìn)行調(diào)零，以后每2m調(diào)零1次，并記下調(diào)零前讀數(shù)，作為比貫入阻力修正依據(jù)。 每貫入3～4m便需對(duì)深度進(jìn)行校核，當(dāng)記錄深度與實(shí)際貫入深度不符時(shí)，應(yīng)作好記錄，作為深度修正的依據(jù)。 如圖1。

圖1 典型靜力觸探數(shù)據(jù)

對(duì)場(chǎng)區(qū)各層土的比貫入阻力統(tǒng)計(jì)分析，如表1。

表1 場(chǎng)區(qū)各層土的比貫入阻力統(tǒng)計(jì)

由室內(nèi)試驗(yàn)確定的承載力特征值、壓縮模量，如表2。 對(duì)場(chǎng)區(qū)的黏性土和無黏性土分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)回歸，如圖2、圖3。

表2 室內(nèi)試驗(yàn)確定的承載力特征值、壓縮模量

圖2 比貫入阻力與地基承載力特征值關(guān)系

圖3 比貫入阻力與壓縮模量關(guān)系

從圖2、圖3可看出，黏性土（②粉質(zhì)黏土夾粉土、③淤泥、④3黏土、⑤粉質(zhì)黏土）和無黏性土（⑥粉砂夾粉質(zhì)黏土、⑦粉砂、⑧細(xì)砂）的地基承載力特征值和壓縮模量與比貫入阻力都呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，確定系數(shù)R2都大于0.90。 同時(shí)，黏性土和無黏性土的地基承載力與壓縮模量都存在量的差異， 這種差異可以分別用以下公式進(jìn)行表達(dá)：

對(duì)場(chǎng)區(qū)黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度與比貫入阻力、內(nèi)摩擦角與比貫入阻力進(jìn)行線性回歸，如圖4、圖5所示。 從圖中可以看出，對(duì)于強(qiáng)度指標(biāo)不排水抗剪強(qiáng)度和內(nèi)摩擦角， 比貫入阻力都可以較好地反映力學(xué)本質(zhì)，并可以用線性關(guān)系進(jìn)行表達(dá)：

圖4 比貫入阻力與飽和黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度關(guān)系

圖5 比貫入阻力與內(nèi)摩擦角關(guān)系

4 渠道及人工湖主要工程地質(zhì)問題及評(píng)價(jià)

4.1 岸坡穩(wěn)定評(píng)價(jià)

擬治理渠道兩岸岸坡多較低矮， 岸坡高1.0～3.0m，坡度較陡峭，坡度45°～70°，多為自然岸坡，多無支護(hù)。 由圖4可知，自然邊坡坡高范圍內(nèi)的土層主要為飽和黏性土， 利用比貫入阻力確定的不排水抗剪強(qiáng)度較小，小于40kPa，建議對(duì)岸坡進(jìn)行支擋防護(hù)處理。

拓寬及新建渠道、人工湖深約3.0～4.0m。 兩岸岸坡一般高2.0～4.0m，沿線地形平緩開闊，多為農(nóng)田耕地、魚塘等，沿線揭露地層均為第四系覆蓋層，多為粉質(zhì)黏土層、砂土層、淤泥質(zhì)土層，由圖4可知，利用比貫入阻力確定的不排水抗剪強(qiáng)度較小， 小于40kPa，對(duì)于淤泥則更小，一般小于20kPa，邊坡穩(wěn)定性較差， 開挖時(shí)建議黏性土坡比范圍1∶1.25～1∶1.75，淤泥坡比范圍1∶2.0～1∶2.5。

原渠道水域及擬建人工湖范圍類魚塘底部表層分布有少量的浮泥及淤泥質(zhì)土層，厚0.2～0.5m，范圍較小，厚度較薄，其僅分布于水體下，兩岸岸坡下部沒有該地層分布，其對(duì)岸坡穩(wěn)定影響較小。

4.2 基礎(chǔ)持力層選擇

渠道兩岸及湖岸擬建設(shè)的建構(gòu)筑物主要為護(hù)岸工程，荷載較小。 場(chǎng)區(qū)地層分布較簡(jiǎn)單，根據(jù)建構(gòu)筑特征，結(jié)合地層巖性，各土層性質(zhì)評(píng)價(jià)及持力層選擇詳述如下：

4.3 支護(hù)構(gòu)筑物穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

渠道兩岸及湖岸支護(hù)構(gòu)筑物主要為兩岸護(hù)腳、護(hù)岸等， 主要支護(hù)形式為生態(tài)框護(hù)腳、 格賓網(wǎng)護(hù)腳等。

根據(jù)工程地質(zhì)勘察資料， 渠道及人工湖段分布一定厚度的②粉質(zhì)黏土夾粉土層、③淤泥層，②粉質(zhì)黏土夾粉土層分布厚度不大， ③淤泥層物理力學(xué)性質(zhì)相對(duì)較差，地基承載力特征值較低。

渠道及人工湖部護(hù)岸構(gòu)筑主要以③淤泥層為基礎(chǔ)持力層，或基礎(chǔ)下部存在該下臥軟臥層。利用比貫入阻力確定的地基土承載力特征值45kPa，壓縮模量為2.5MPa， 對(duì)地基而言可能存在一定的不均勻沉降問題，同時(shí)不排水抗剪強(qiáng)度小于20kPa，可能會(huì)引起擋墻支護(hù)構(gòu)筑物產(chǎn)生滑動(dòng)、傾覆等失穩(wěn)問題，建議設(shè)計(jì)根據(jù)各段工程地質(zhì)條件進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算， 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)該層進(jìn)行處理，優(yōu)化構(gòu)筑物設(shè)計(jì)，地基加固。

4.4 節(jié)制閘工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

本次渠道治理節(jié)制閘主要為南干渠節(jié)制閘， 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察情況，南干渠節(jié)制閘工程地質(zhì)條件詳述如下：

南干渠節(jié)制閘位于南干渠與剅溝渠交叉處附近排水溝處。 南干渠溝底寬約15.0m，深約2.5m，兩側(cè)為農(nóng)田。閘底板以下為第四系全新統(tǒng)沖積③淤泥層。淤泥層為流塑狀，其飽和松軟，力學(xué)性質(zhì)差，地基承載力特征值僅45kPa，壓縮模量2.5MPa，不適宜作為基礎(chǔ)持力層，建議采取基礎(chǔ)處理措施，處理深度以滿足持力層設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)場(chǎng)區(qū)的各層土進(jìn)行測(cè)試，對(duì)黏性土和無黏性土的地基承載力、彈性模量，飽和黏性土的不排水抗剪強(qiáng)度，砂土的內(nèi)摩擦角與比貫入阻力進(jìn)行擬合，研究表明比貫入阻力與參數(shù)都具有明顯的線性關(guān)系。

（2）采用比貫入阻力計(jì)算的地基承載力、彈性模量、 不排水抗剪強(qiáng)度和內(nèi)摩擦角對(duì)渠道和人工湖的邊坡穩(wěn)定性、基礎(chǔ)持力層選擇、支護(hù)構(gòu)筑物穩(wěn)定和節(jié)制閘工程地質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，具有定量評(píng)價(jià)的特點(diǎn)。