淺談土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

摘要：在巖土工程勘察中，土工試驗(yàn)資料的應(yīng)用具有十分重要的意義。本文以某地建筑為例，詳細(xì)分析了土工試驗(yàn)在巖土工程勘查中的作用與意義，僅供同行參考。

關(guān)健詞：土工試驗(yàn) 數(shù)據(jù) 巖土工程 勘察

0 引言

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）規(guī)定，土工試驗(yàn)主要方法包括以下9種：（1）烘干法：測(cè)含水量；（2）環(huán)刀法、灌砂法：測(cè)密度；（3）比重瓶法：測(cè)土粒比重；（4）平衡錐式液限儀法、液塑限聯(lián)合測(cè)定儀法：測(cè)界限含水量；（5）擊實(shí)試驗(yàn)：測(cè)最佳含水量；（6）滲透試驗(yàn)：測(cè)滲透系數(shù)；（7）直接剪切試驗(yàn)：測(cè)剪切強(qiáng)度；（8）三軸試驗(yàn)、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)：測(cè)土樣力學(xué)強(qiáng)度（9）固結(jié)試驗(yàn)：測(cè)土體固結(jié)性能。本文結(jié)合工程實(shí)例，說(shuō)明土工試驗(yàn)在巖土勘察中的實(shí)際運(yùn)用。

1 某建筑概況及場(chǎng)地巖土工程條件

某建筑由7棟18層小高層住宅樓，地下室為人防地下室，周邊為商業(yè)用房，建筑面積為約為12萬(wàn)平米，由于場(chǎng)地地貌單元為地形較平坦。

場(chǎng)地地基土層主要有6層組成，①層耕填土：灰黃色，呈濕、松散狀態(tài)，厚：0.4～3.50m。②層粉質(zhì)粘土：黃～黃灰色，可塑狀態(tài)。厚：1.20～3.50m。③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色，軟-流塑，厚5.50～10.80m。 ④層粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑狀態(tài)。厚1.20～6.30m。 ⑤層粉質(zhì)粘土：黃褐色，硬塑狀態(tài)。厚1.50～7.50m。第⑥層強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖：厚3.70～8.20m。其下為中風(fēng)化。

2 巖土工程分析

2.1 場(chǎng)地穩(wěn)定性及抗震穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 場(chǎng)地內(nèi)地層分布穩(wěn)定。無(wú)不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，屬穩(wěn)定場(chǎng)地，場(chǎng)地土的類(lèi)型為中軟場(chǎng)地土，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。該區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度。該場(chǎng)地為抗震有利地段

2.2 地基土評(píng)價(jià) 第②層可塑粉質(zhì)粘土：土層壓縮系數(shù)a1-2=0.30MPa-1，屬中等偏高壓縮性土，具有一定的承載能力，可作為商業(yè)用房天然地基礎(chǔ)持力層。第③層軟～流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：屬高壓縮性土，承載能力低。第④層可塑狀質(zhì)粉質(zhì)粘土：土層壓縮系數(shù)a1-2=0.27MPa-1，屬中等偏低壓縮性土，具有一定的承載能力。第⑤層硬塑狀粉質(zhì)粘土：土層壓縮系數(shù)a1-2=0.21MPa-1，屬中低壓縮性土，具有較高承載能力。第⑥層強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖：軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)Ⅴ級(jí)，可作為小高層預(yù)應(yīng)力管樁樁端持力層。

2.3 基礎(chǔ)類(lèi)型選擇

2.3.1 天然地基：本區(qū)第②層粉質(zhì)粘土，屬中等偏高壓縮性土，具有一定的承載能力。建議商業(yè)用房，選擇該層作為其獨(dú)立基礎(chǔ)持力層。

2.3.2 片筏基礎(chǔ) 地下人防車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)型式可選擇片筏基礎(chǔ)，以第②層粉質(zhì)粘土作其持力層。

2.3.3 樁基礎(chǔ)：地下人防車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)砌置深度5.3米，基底主要坐落在第②層粉質(zhì)粘土上，其周?chē)?.0m左右的回填土，地下水位高，考慮抗浮設(shè)計(jì)時(shí)，建議可采用樁基礎(chǔ)，以第④層為樁基礎(chǔ)持力層。四棟小高層住宅樓，均建議采用樁基礎(chǔ)。以第⑥層強(qiáng)風(fēng)化閃長(zhǎng)巖做其樁基持力層。樁型均推薦采用預(yù)應(yīng)力管樁。樁基設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮樁身穿越較厚松散新近填土、較厚欠固結(jié)土，樁周存在軟弱土層，在計(jì)算基樁承載力時(shí)，應(yīng)計(jì)入樁側(cè)負(fù)摩阻力。

2.4 基坑工程 本工程重要性等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，地下室一層，基坑開(kāi)挖面積較大，開(kāi)挖深度一般5.30m左右。地下水位高，條件較復(fù)雜，對(duì)施工的影響較嚴(yán)重。根據(jù)《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》JGJ72-2004表8、7、2有關(guān)規(guī)定，該基坑工程安全等級(jí)為二級(jí)。地下人防車(chē)庫(kù)基礎(chǔ)為片筏基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)考慮基坑開(kāi)挖后，第②層粉質(zhì)粘土較薄，下臥層為第③層軟～流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（軟弱下臥層）對(duì)建筑物的影響。

3、土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理

3.1.數(shù)據(jù)整理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析整理時(shí)應(yīng)首先根據(jù)所研究的土體在地貌特征地質(zhì)年代成因類(lèi)型以及成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造上差別，結(jié)合試驗(yàn)測(cè)得的顆粒級(jí)配密度和含水率等指標(biāo)的變化規(guī)律將其劃分為若干個(gè)性質(zhì)相近的土層，在立面上或土區(qū)在平面上稱(chēng)為工程地質(zhì)單元或土體單元；然后對(duì)不同的土體單元再分原狀土樣或擾動(dòng)土樣以及不同試驗(yàn)條件匯集所有試驗(yàn)成果，對(duì)于不同土體單元區(qū)別不同情況，所匯集的各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別編制數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表然后統(tǒng)計(jì)其散落在各變化區(qū)間內(nèi)的試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)，表示數(shù)據(jù)的變異情況根據(jù)分布圖特征分為正常型和異常型：

（1）正常型。一般均應(yīng)在中段出現(xiàn)明顯的峰值兩端的頻數(shù)對(duì)很?。?/p>

（2）異常型。系峰值不明顯出現(xiàn)多峰陡壁等表示數(shù)據(jù)離散過(guò)大，試驗(yàn)數(shù)據(jù)不夠合理或土體單元?jiǎng)澐植缓侠淼葢?yīng)查明原因，數(shù)據(jù)舍棄標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.數(shù)據(jù)的校核

（1）數(shù)據(jù)誤差的原因和避免措施

可以從野外取樣和室內(nèi)試驗(yàn)兩個(gè)方面，對(duì)土的試驗(yàn)指標(biāo)與土的真實(shí)物性指標(biāo)產(chǎn)生偏差的原因進(jìn)行分析：

a.取樣時(shí)對(duì)土樣沖擊次數(shù)多：有時(shí)土樣在取樣器里因?yàn)槭艿經(jīng)_擊的次數(shù)太多，人為對(duì)土樣無(wú)意的沖擊作用，相當(dāng)于土樣受到一定的壓力，在孔隙中水分被擠出，所以土樣就會(huì)變硬，變大的還有密度 P，壓縮系數(shù) a 變小、壓縮模量 Es增大、孔隙比 e 變小等，是自然試驗(yàn)得出的結(jié)果，但是根據(jù)這些數(shù)據(jù)對(duì)承載力進(jìn)行確定，由此試驗(yàn)結(jié)果所確定的承載力就會(huì)大于實(shí)際土層的承載力。

b.取出的土樣為擾動(dòng)土：在取樣時(shí)，孔內(nèi)對(duì)殘壁土沒(méi)有進(jìn)行清除或者已經(jīng)成為擾動(dòng)土，還是誤以為是原狀土送到試驗(yàn)室，壓縮系數(shù)增大，壓縮模量變小等是對(duì)該土樣進(jìn)行試驗(yàn)得出的結(jié)果，這樣的試驗(yàn)數(shù)據(jù)根本不符合原狀土的各項(xiàng)指標(biāo)，不能應(yīng)用，為此對(duì)特外技術(shù)人員要求認(rèn)真取樣，仔細(xì)清孔，對(duì)于已經(jīng)擾動(dòng)的土樣實(shí)驗(yàn)室人員要善于識(shí)別，只在這樣的土樣中對(duì)含水量、土名進(jìn)行提供，除非試驗(yàn)擾動(dòng)樣。

c.野外土樣保管工作不好：對(duì)野外取的土樣如果沒(méi)有很好的進(jìn)行保管處理，就會(huì)造成有不良因素的影響，會(huì)改變它的原狀，對(duì)于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性也就會(huì)有直接的影響。

d.試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作：土樣試驗(yàn)的計(jì)劃必須要先行擬定，并且開(kāi)啟土樣是不可以在試驗(yàn)前進(jìn)行的，如果需要在試驗(yàn)前對(duì)土樣進(jìn)行分類(lèi)時(shí)要將土樣開(kāi)啟，就應(yīng)該在檢驗(yàn)以后，馬上將其妥善封存，盡量少讓土樣受擾動(dòng)，這樣就不會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性。

e.開(kāi)土要按規(guī)范嚴(yán)格操作：原狀土樣包裝皮在開(kāi)啟的時(shí)候一定要小心，開(kāi)啟之后，要對(duì)土樣的上下和層次進(jìn)行辨別，要整平土樣的兩端，在沒(méi)有特殊要求的時(shí)候，天然層垂直的方向就是切土方向，取樣的時(shí)候，要取得整個(gè)樣中最具有代表性的部分，與此同時(shí)，要在貼近環(huán)刀的部分來(lái)對(duì)含水量試驗(yàn)樣進(jìn)行取樣，并且要有很快的取樣速度，以避免散失水分，反之，樣品散失的水分就會(huì)造成 w 含水量、e 孔隙比、IL 液性指數(shù)變小的結(jié)果，造成地基承載力變大。

（2）數(shù)據(jù)成果的校核

要在各項(xiàng)試驗(yàn)成果之間對(duì)土工試驗(yàn)成果進(jìn)行校驗(yàn)，因?yàn)橹辽贂?huì)有定性關(guān)系在土的性質(zhì)指標(biāo)之間，應(yīng)該要對(duì)一定規(guī)律有所符合，只要發(fā)現(xiàn)異常，就應(yīng)該對(duì)單項(xiàng)試驗(yàn)進(jìn)行檢查，看它有沒(méi)有錯(cuò)誤，這往往是比較簡(jiǎn)捷發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)和計(jì)算錯(cuò)誤的方法，但是有時(shí)候，土的特殊性質(zhì)就是所謂的異常情況，所以，要深入一步對(duì)異常性質(zhì)的土進(jìn)行了解。

4結(jié)束語(yǔ)

由于本工程主要為高層建筑，均要求入巖一定深度，故靜探孔無(wú)法施工，因而靜探的相關(guān)資料無(wú)法取得，因此土工試驗(yàn)指標(biāo)是主要依據(jù)，標(biāo)貫等僅作參考。

參考文獻(xiàn)：

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