瞿坤

（陜西鐵道工程勘察有限公司，西安 710000）

1 引言

在巖土工程勘察中，靜力觸探試驗可以直接獲取土體的天然含水率狀態(tài)、天然應(yīng)力狀態(tài)和天然埋藏條件下的物理力學(xué)參數(shù)，比如砂土的相對密實度、黏性土的塑性狀態(tài)、壓縮模量、不排水抗剪強度等，因此在我國得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。

本文依托新建廣佛江珠城際軌道交通線巖土工程勘察項目，采用靜力觸探試驗方法對場區(qū)土進(jìn)行試驗，研究利用錐尖阻力與摩阻比在土層劃分中的應(yīng)用，并總結(jié)黏性土的不排水抗剪強度經(jīng)驗公式，以此為工程勘察和設(shè)計提供更為簡便實用的方法。

2 工程概況

新建廣佛江珠城際軌道交通線位于廣東省廣州市、佛山市、江門市、珠海市境內(nèi)，線路北自廣州市白鵝潭芳村綜合樞紐引出，在三眼橋站與既有廣茂線聯(lián)通；后向南經(jīng)南海、樂從、龍江，跨西江進(jìn)入江門境內(nèi)；經(jīng)鶴山、濱江、蓬江至江門南站，出站后經(jīng)三江引入珠海境內(nèi)；穿柑橘山跨越虎跳門水道，經(jīng)蓮洲、斗門、金灣，引入珠海市區(qū)至珠海機場城際線珠海機場站（不含）。并設(shè)有江門南車基地連接線、西部沿海鐵路聯(lián)絡(luò)線、芳村停車場、金灣動車運用所等，如圖1 所示。

圖1 軌道廣伄江珠城際軌道交通線位走向示意圖

廣佛江珠城際軌道交通線正線長度157.985 km，全線隧道長35.485 km/20 座。其中，新建地下區(qū)間12.829 m/3 座，山嶺隧道22.656 km/17 座；橋梁長104.862 km/30 座；路基長5.566 km/46 段；車站14 座，停車場、車輛段各1 處；走行線、連接線8.864 km/7 條。

3 場區(qū)工程地質(zhì)條件

沿線珠江三角洲平原區(qū)及灘涂區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）①2素填土；全新統(tǒng)沖積層（Q4al）③32粉質(zhì)黏土、③42粉土；全新統(tǒng)海陸交互沉積（Q4mc）④11淤泥、④12淤泥質(zhì)黏土、④13淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；；第四系全新統(tǒng)濱海、沼澤相沉積層（Q4m+h）⑤42淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土；第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）⑥13淤泥質(zhì)黏土，第四系上更新統(tǒng)海陸交互相沉積層（Q3mc）⑦22淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑦32粉質(zhì)黏土、⑦36粉質(zhì)黏土、⑦44粉土；基巖主要下伏于第四系覆蓋層下，丘陵及殘丘段落地表有出露。巖性主要有下第三系砂巖、泥巖、泥灰?guī)r、頁巖，白堊系上統(tǒng)砂巖，侏羅系中上統(tǒng)砂巖、泥巖、礫巖，泥盆系中下統(tǒng)砂巖，寒武系砂巖，下古生界片麻巖，燕山期花崗巖等。

4 雙橋靜力觸探試驗

現(xiàn)場試驗采用雙橋靜力觸探設(shè)備進(jìn)行測試，探頭尺寸為：探頭直徑35.70 mm，探頭截面面積為10 cm2，摩擦套筒表面積為200 cm2，摩擦套筒長度為7 cm，探頭錐角為60°[4]。試驗時，首先采用GPS 將試樣孔精確定位，并將貫入設(shè)備放置于放孔位置，隨后采用水平尺和鉛錘尺調(diào)整基座的標(biāo)高和平穩(wěn)程度，貫入反力采用螺旋桿支座，混凝土路面條件下采用安裝膨脹螺栓的形式提供反力，采用液壓貫入設(shè)備控制貫入速度為1～2 cm/s，數(shù)據(jù)采集設(shè)備按1 cm 間隔持續(xù)采集錐尖阻力值和側(cè)摩阻力值，并用二者的比值計算摩阻比[5，6]。

5 試驗成果分析

5.1 土層劃分

由于各層土的物理力學(xué)性質(zhì)不一樣，錐尖阻力、側(cè)摩阻力存在明顯的不同，隨著土層越“堅硬”，土層的錐尖阻力和側(cè)摩阻力越大，反之則越小，例如，③32粉質(zhì)黏土、⑦32粉質(zhì)黏土、⑦36粉質(zhì)黏土都為粉質(zhì)黏土層，隨著深度的增加，土層的沉積歷史越久，土層越“堅硬”，錐尖阻力分別為0.77 MPa、1.54 MPa、2.5 MPa，側(cè)摩阻力分別為27.6 kPa、34.5 kPa、64.6 kPa；摩阻比由于是側(cè)摩阻力與錐尖阻力的比值，是二者的綜合力學(xué)性能表現(xiàn)，因此，在土層的分類方面具有良好的表現(xiàn)，如對于④12淤泥質(zhì)黏土、④13淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥13淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，盡管三者的時代成因、巖土編號不一致，但都同屬于軟土地層，在力學(xué)性質(zhì)上較差，壓縮性高，因此，三者的摩阻比平均值分別為1.8、1.9、1.7，十分接近且變異系數(shù)均小于0.2。因此，可以錐尖阻力與側(cè)摩阻力綜合考慮對土層進(jìn)行劃分。

圖2 雙橋靜力觸探試驗劃分土層

5.2 黏性土的不排水抗剪強度

場區(qū)③32粉質(zhì)黏土、⑦32粉質(zhì)黏土、⑦36粉質(zhì)黏土作為粉質(zhì)黏土組，④12淤泥質(zhì)黏土、④13淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑥13淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土作為淤泥質(zhì)土組，對不排水抗剪強度與錐尖阻力進(jìn)行線性回歸，如圖3 所示。從圖3 中可以看出，對于強度指標(biāo)不排水抗剪強度和錐尖阻力具有良好的線性關(guān)系，回歸決定系數(shù)R2均大于0.900，錐尖阻力能夠較好地反映土層的力學(xué)性質(zhì)，線性關(guān)系表達(dá)如下：

圖3 雙橋靜力觸探試驗錐尖阻力與不排水抗剪強度的相關(guān)關(guān)系

6 結(jié)論

1）錐尖阻力與土層的物理力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，錐尖阻力存在明顯的不同，隨著土層越“堅硬”，土層的錐尖阻力越大，反之則越小。根據(jù)摩阻比Rf與錐尖阻力qc的經(jīng)驗關(guān)系圖，可劃分土層，如軟土、黏土、粉質(zhì)黏土、粉土與砂土。

2）黏性土的不排水抗剪強度與錐尖阻力具有明顯的線性相關(guān)關(guān)系，關(guān)系表達(dá)式如公式（1）和公式（2）所示。