福州可門港地區(qū)軟土的原位試驗(yàn)研究

謝敏 尤文貴

摘 要：對(duì)福州可門港地區(qū)軟土進(jìn)行了靜力觸探試驗(yàn)和十字板剪切試驗(yàn)，并與室內(nèi)三軸剪切試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，得到了該地區(qū)軟土隨土層深度的變化規(guī)律。試驗(yàn)地區(qū)軟土的地基承載力較弱，軟土的變形模量較小；原狀土和重塑土的強(qiáng)度均隨著土層深度呈增大的趨勢(shì)，且原狀土強(qiáng)度隨土層的加深增加速度更快，但土體的靈敏度變化不大，靈敏度均分布在3～5之間，該地區(qū)屬高靈敏度軟土。與室內(nèi)三軸剪切試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可知，在相同深度下，十字板剪切強(qiáng)度比室內(nèi)不固結(jié)不排水剪和固結(jié)不排水剪強(qiáng)度大，且隨著深度的增加，兩者之間的差值也越來越大。

關(guān)鍵詞：原位試驗(yàn)；地基承載力；重塑土；靈敏度

中圖分類號(hào)：TU413 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）34-0052-03

Abstract： The static penetration test and vane shear test of soft soil in Kemen Port area of Fuzhou are carried out， the results are compared with the results of triaxial shear test in laboratory， and the variation law of soft soil with soil depth in this area is obtained. The strength of undisturbed soil and remolded soil increases with the depth of soil layer， and the strength of undisturbed soil increases faster with the depth of soil layer. But the sensitivity of soil changes little， the sensitivity is distributed between 3 and 5， this area belongs to high sensitive soft soil. Compared with the results of indoor triaxial shear test， the shear strength of vane is higher than that of unconsolidated undrained shear and consolidated undrained shear at the same depth， and the difference between the two becomes larger with the increase of depth.

Keywords： in-situ test； bearing capacity of foundation； remolded soil； sensitivity

引言

福州可門港屬海積平原區(qū)，場(chǎng)地平坦開闊，存在較大厚度的淤泥軟土層。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者通過廣泛而深入得研究軟土的工程性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)軟土的工程特性呈現(xiàn)較強(qiáng)的地域差異性，其工程特性與形成原因、孔隙比、含水量以及地區(qū)氣候等因素密切相關(guān)，與一般的土截然不同。本文通過對(duì)福州可門港地區(qū)軟土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，并與室內(nèi)三軸剪切試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，以期獲得福州地區(qū)濱海原狀土和重塑土的強(qiáng)度均隨土層深度的變化規(guī)律，研究結(jié)果可為濱海地區(qū)軟土的工程實(shí)踐提供參考。

1 福州可門港軟土的現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)

原位試驗(yàn)在保持巖土體的天然結(jié)構(gòu)，天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)不變的條件下，在巖土層原來的位置測(cè)定其工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。為研究可門港軟土的工程特性，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，本文進(jìn)行了十字板剪切和靜力觸探兩項(xiàng)內(nèi)容。

1.1 靜力觸探

靜力觸探試驗(yàn)采用河北精創(chuàng)儀器廠生產(chǎn)的CLD-3靜力觸探儀，該儀器為雙橋靜頭，選靜探微機(jī)作為配量測(cè)儀表。側(cè)壁標(biāo)定系數(shù)為0.04986kPa。測(cè)試時(shí)貫入速率按1.2±0.3m/min進(jìn)行，貫入的垂直度始終控制在誤差允許的范圍之內(nèi)。測(cè)試過程中的具體操作和數(shù)據(jù)處理均按鐵道部《土體原位測(cè)試與工程勘察》[1]有關(guān)規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行。

靜力觸探現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可得，淤泥土層的承載力很低，變形模量很小。

1.2 十字板剪切

十字板剪切試驗(yàn)采用廈門高科杰實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備廠生產(chǎn)的CLD-3型靜探-十字板剪切兩用儀。由于場(chǎng)地條件限制，選取鉆孔附近一點(diǎn)作為試驗(yàn)場(chǎng)地，現(xiàn)場(chǎng)的十字板剪切情況見圖2。

試驗(yàn)時(shí)，將十字板剪切儀固定在場(chǎng)地上，調(diào)節(jié)加壓設(shè)備使之水平并保持壓入時(shí)的垂直度。測(cè)試時(shí)先調(diào)節(jié)測(cè)量?jī)x使其初讀數(shù)為零，然后開動(dòng)秒表，以1°～2°/10s的均勻轉(zhuǎn)速按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)手搖柄，每轉(zhuǎn)1°～2°記錄一次。當(dāng)讀數(shù)出現(xiàn)峰值或穩(wěn)定值后，再繼續(xù)1min后出現(xiàn)的峰值或穩(wěn)定值作為原狀土剪切破壞時(shí)最大讀數(shù)。當(dāng)需要測(cè)定重塑土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，可松開卡塊順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿6圈，使試驗(yàn)位置的土體被充分?jǐn)_動(dòng)，然后上緊卡塊，重復(fù)上述的步驟，則可記錄原位置處的重塑土剪切破壞時(shí)的讀數(shù)。測(cè)試過程中十字板的具體操作和數(shù)據(jù)處理均按《十字板剪切試驗(yàn)規(guī)程》（YSJ 220-90 YBJ19-90）[2]有關(guān)規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行。

十字板剪切結(jié)果見表2，土層深度與土體強(qiáng)度及靈敏度關(guān)系曲線見圖3。由表2及圖3可知，原狀土的強(qiáng)度要比重塑土的強(qiáng)度大，同時(shí)原狀土和重塑土的強(qiáng)度均隨著深度呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)，土體的靈敏度隨著土層深度的增加變化不大，靈敏度均分布在3～5之間，該地區(qū)屬高靈敏度軟土。

2 十字板剪切試驗(yàn)與室內(nèi)三軸剪切試驗(yàn)的對(duì)比分析

現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切試驗(yàn)與室內(nèi)三軸剪切試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比見表3[3]。由表可知，在相同深度下，十字板剪切強(qiáng)度比室內(nèi)不固結(jié)不排水剪切強(qiáng)度大，且隨著深度的增加，兩者強(qiáng)度之間的差值也越來越大。主要原因可能是現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切試驗(yàn)的實(shí)際破壞面比計(jì)算值大，相應(yīng)的扭矩也增大，造成現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果偏大，再加上室內(nèi)土工試驗(yàn)的土樣結(jié)構(gòu)受到一定程度的擾動(dòng)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)相應(yīng)偏小，使得兩者之間的差距加大[4，5]。同時(shí)也可看出，十字板剪切試驗(yàn)強(qiáng)度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室內(nèi)固結(jié)不排水剪強(qiáng)度。

3 結(jié)束語

（1）靜力觸探試驗(yàn)得到軟土的承載力很低、變形模量較小等特征。

（2）由十字板剪切測(cè)試可得試驗(yàn)地區(qū)原狀土的強(qiáng)度要比重塑土的強(qiáng)度大，原狀土和重塑土的強(qiáng)度均隨著土層深度呈增大的趨勢(shì)，且原狀土強(qiáng)度隨土層的加深增加速度更快，但土體的靈敏度隨著土層深度的增加變化不大，靈敏度均分布在3～5之間，該地區(qū)屬高靈敏度軟土。

（3）在相同深度下，十字板剪切強(qiáng)度比室內(nèi)不固結(jié)不排水剪切和固結(jié)不排水剪強(qiáng)度大，且隨著深度的增加，兩者強(qiáng)度之間的差值也越來越大。

參考文獻(xiàn)：

[1]王清.土體原位測(cè)試與工程勘察[M].地質(zhì)出版社，2006.

[2]關(guān)文章.YSJ 220-90 YBJ19-90.十字板剪切試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1990.

[3]謝敏.福州濱海地區(qū)原狀淤泥的力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2014，10（6）：1285-1292.

[4]廖顯東.高填土路堤對(duì)橋臺(tái)樁基作用研究[D].同濟(jì)大學(xué)，2007.

[5]吳占?jí)?，劉瓊?深圳灣近岸軟土靜力觸探與十字板剪切試驗(yàn)成果相關(guān)分析[J].巖土工程技術(shù)，1998（3）：48-50.