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超重型动力触探在卵石土中的应用研究

发表时间：2021/6/15 来源：《基层建设》2021年第6期作者：彭聪

[导读] 摘要：圆锥动力触探试验（DPT）是岩土工程勘察中常规的原位测试方法之一，在国内外应用非常广泛。

        林同棪国际工程咨询（中国）有限公司四川绵阳 621000
        摘要：圆锥动力触探试验（DPT）是岩土工程勘察中常规的原位测试方法之一，在国内外应用非常广泛。本文结合绵阳地区某勘察项目，通过对卵石土层的超重型动力触探数据进行分析研究，获得其岩土参数。通过工程实例说明超重型动力触探在卵石土勘察中是一种有效的勘察方法。
        关键词：动力触探；卵石土；工程勘察；锤击数
        1 概述
        能否准确划分地层，确定各地层地基承载力对岩土工程勘察非常重要，绵阳地区在卵石土地基采用圆锥动力触探试验是一种重要的方法。它是利用一定质量的重锤，将与探杆相连接的标准规格的探头打入土中，根据探头贯入土中10cm或30cm时（其中N10为每30cm记一次数，N63.5和N120为每10cm记一次数）所需要的锤击数，判别土层的变化，评价土的工程性质。根据锤击能量与探头形状等，分为轻型、重型和超重型3种。
        本文结合绵阳地区某岩土工程勘察项目，对比分析超重型动力触探数据，并根据卵石土不同密实度划分出不同亚层，提出地基承载力建议值，并为卵石地区的工程勘察提供了基础资料和参考借鉴。
        2 工程实例
        2.1 工程概况
        工程位于四川省绵阳市涪城区涪江二级阶地，拟建工程项目为5层多层建筑。根据本次工程地质测绘与调查、钻探和原位测试等，工程场地分布主要地层为第四系全新统人工堆积（Q4ml）和第四系全新统冲积物（Q4al）。
        第四系全新统人工堆积（Q4ml）主要为素填土，褐色，松散，稍湿，以粉质粘土为主，含少量砾、卵石。表层种植绿化，有较多植物根茎。成分不均匀，结构松散，欠固结，层厚0.4～0.8m。
        第四系全新统冲积物（Q4al）主要为卵石层，褐色为主，湿，骨架颗粒含量50～60%左右，成分以石英岩、石英砂岩、灰岩、花岗岩为主，粒径一般3～12cm，部分达15cm以上。亚圆形，磨圆度较好。卵砾石、漂石多为中风化和微风化，孔隙式接触，充填物主要为泥质和砂，含量占40～50%左右。层厚大于8.0m。
        2.2 试验过程
        工程场地主要为第四系全新统冲积物（Q4al），根据卵石层粒径等土层情况和地区经验，采用超重型动力触探较适宜。场地共布置8个勘探点，素填土不进行试验，卵石层进行超重型动力触探试验。超重型动力触探采用自动脱钩装置，以确保穿心锤自由下落。实验中保持杆偏斜度不超过2%，试验时落锤落距1.0m，速率为15～30击/min，从卵石层顶面开始连续贯入。试验时记录每贯入10cm的锤击数，记录总进尺70.2m/8孔，共采集超重型动力触探数据702组。剔除异常值后，对数据进行统计分析，进行地层分层和提出地基承载力。
        3 超重型动力触探成果分析
        动力触探是工程地质原位测试的主要方法之一。它是利用一定的锤击能量，将一定的探头打入土，按贯入的难易程度来评价土的力学性质，并对土的粗略的力学分层的一种原位测试方法[1]。
        3.1 影响因素
        影响超重型动力触探试验的因素较多，其中地基土类型和试验方法影响较大。
        1地基土类型：实验证明，卵石土的粒级组成对动力触探锤击数的影响很大[2]，当卵石土颗粒较小时，动力触探锤击数离散较小，当卵石土骨架颗粒较大，锤击数离散较大。尤其是探头碰上较大的卵石或漂石时，动力触探锤击数会大幅上升，当穿越此石时，动力触探锤击数会有所下降。因此在进行数据处理分析时，要剔除这些异常值，不进行统计，它代表的只是较大颗粒的强度[3]。
        2试验方法：包括重锤高度和锤击方式、钻孔方式、护壁清孔情况等。可以通过相应措施有效的减小对试验的影响
        3.2 试验成果与分析
        本次试验共采集8个钻孔702组数据。采用超重型动力触探试验确定碎石土的密实度时，锤击数应根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）附录B进行修正，见公式（1）：
        N120 = α * N120’                      （1）
        式中   N120—修正后的超重型动力触探试验锤击数
        α—超重型动力触探试验锤击数修正系数
        N120’—实测超重型动力触探试验锤击数
        剔除异常数据后，对工程采集的超重型动力触探成果进行分析研究。划分卵石亚层方法为根据工程地质剖面图图1、工程场地实际情况、本地区工程经验和《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）等综合分析，结果见图2。
        图1为各卵石亚层平均锤击数柱形图，显示随密实度增加，锤击数相应增加。

                  图1 卵石亚层平均锤击数                                                  图2 工程地质剖面图

        图2为选取工程场地有代表性的工程地质剖面，揭露场地卵石层分布以中密卵石层为主，密实卵石层次之，稍密卵石层最少。稍密卵石层分布在顶部；中密卵石层分布在中部；密实卵石层分布在底部（该层未揭穿），少量分布于中密卵石层中。超重型动探直方图呈锯齿状，密实度在地层中从上到下总体上按稍密-中密-密实排列，水平方向上，卵石土亚层分界线起伏较大，地基均匀性较差。
        表1为按卵石土密实度划分亚层，再对每个亚层超重动力触探成果进行统计分析后的成果统计表。经对超重动力触探成果统计分析，工程场地稍密卵石层平均值为4.8击，中密卵石层平均击数8.1击，密实卵石层平均击数12.3击；稍密卵石层和中密卵石层数据离散性相对较大，密实卵石层数据离散性相对较小。超重型动力触探试验受卵石层中大粒径影响较大。
                                                       表1   N120超重型动力触探试验成果统计表

        3.3 地基承载力评价
        经过统计分析后的超重型动力触探试验击数，可通过《工程地质手册》第五版等资料，结合本地工程经验，可对工程场地地基承载力进行评价，见下表2。

        4 结论
        超重型动力触探试验方法具有快速经济、测试连续性等优点。通过对超重型动力触探试验对比和相关分析，能较准确的进行地层力学分层、评价地基的均匀性可获得地基土的密实度、地基承载力、变性指标等参数。本工程中的超重型动力触探试验数据也具有一定的工程经验的参考价值。
        参考文献：
        [1]TB10018-2018 铁路工程地质原位测试规程[S].
        [2]林永健，超重型动力触探曲线的解释法[J].工程勘察，1994（2）：15-17
        [3]芮雪莲，裴向军，超重型动力触探成果在卵石土地基勘察中的应用[J].西部探矿工程，2015（11）：18-20
        [4]化建新，郑建国，工程地质手册[M].5版.北京：中国建筑工业出版社，2018