互層土室內(nèi)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)與取值方法的改進(jìn)

熊穗

（南京市測繪勘察研究院有限公司 江蘇南京 210019）

互層土室內(nèi)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)與取值方法的改進(jìn)

熊穗

（南京市測繪勘察研究院有限公司 江蘇南京 210019）

目前，國家規(guī)范對(duì)互層土室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)與取值方法尚無特殊規(guī)定。本文對(duì)互層土室內(nèi)試驗(yàn)成果按常規(guī)方式統(tǒng)計(jì)與取值所產(chǎn)生的問題進(jìn)行了分析，并提供了相應(yīng)的改進(jìn)方法。

互層土；厚度比；成果指標(biāo)；取值方法

1 引言

南京長江兩岸河漫灘相沖積層中廣泛分布有流塑淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（或軟～流塑粉質(zhì)粘土）與稍密粉土、粉砂構(gòu)成的互層土，粘性土與粉土、粉砂層單層厚度不超過0.5m，厚度比在1/3～3/1之間，具層狀構(gòu)造，土質(zhì)不均勻。互層土的物理力學(xué)性質(zhì)和粘性土及粉土、粉砂的性質(zhì)，以及粘性土與粉土、粉砂的厚度比有關(guān)，并具有水平向滲透性明顯好于垂直向的特征。目前，國家規(guī)范對(duì)互層土室內(nèi)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)和取值方法尚無特殊規(guī)定。本文對(duì)互層土室內(nèi)試驗(yàn)成果按常規(guī)方式統(tǒng)計(jì)與取值所產(chǎn)生的問題進(jìn)行了分析，并提供了相應(yīng)的改進(jìn)方法。

2 互層土室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)按常規(guī)方式統(tǒng)計(jì)與取值存在的問題

互層土中粘性土和粉土、粉砂的物理力學(xué)性質(zhì)差異大。采用常規(guī)方法對(duì)互層土室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，常常由于試驗(yàn)成果數(shù)據(jù)離散性大，各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)中粘性土與粉土、粉砂的試驗(yàn)數(shù)量之比變化不一，難以做到和互層土的厚度比保持一致，使得各項(xiàng)試驗(yàn)成果的統(tǒng)計(jì)平均值和抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值隨機(jī)變動(dòng)性大，各項(xiàng)指標(biāo)之間的匹配性差，部分指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果不能客觀反映互層土的物理力學(xué)性質(zhì)。以滲透試驗(yàn)指標(biāo)為例，由于互層土中單層粘性土或砂性土的垂直向滲透系數(shù)和各自水平向滲透系數(shù)無明顯差別，使得按常規(guī)統(tǒng)計(jì)方法得出的垂直向滲透系數(shù)平均值和水平向滲透系數(shù)平均值差別不大，和互層土水平向滲透性明顯好于垂直向的特征不相符，需要專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)和原位試驗(yàn)成果另行提供建議值。

3 互層土室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)與取值方法的改進(jìn)原則

現(xiàn)行國家規(guī)范規(guī)定工程設(shè)計(jì)所需的巖土參數(shù)如含水量、重度、孔隙比、滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)、壓縮模量采用平均值，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用標(biāo)準(zhǔn)值。現(xiàn)以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉砂互層為例，簡要介紹互層土室內(nèi)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)與取值的改進(jìn)方法。

（1）將淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉砂作為兩層土，分別統(tǒng)計(jì)計(jì)算淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉砂層各項(xiàng)物理力學(xué)試驗(yàn)指標(biāo)的最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)，以及抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；

（2）依據(jù)互層土中淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和粉砂層的物理力學(xué)指標(biāo)平均值、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值和兩者厚度之比，采用加權(quán)法計(jì)算互層土的等代含水量、等代重度、等代孔隙比、等代滲透系數(shù)、等代壓縮系數(shù)、等代壓縮模量平均值，以及等代抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，并以計(jì)算所得的等代物理力學(xué)指標(biāo)平均值作為互層土的物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)平均值；以等代抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值作為互層土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值。

4 互層土物理力學(xué)指標(biāo)等代值計(jì)算表達(dá)式

4.1 互層土等代含水量平均值

式中：W——互層土等代含水量平均值（%）；

Wmi——互層土中淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土含水量平均值和粉砂含水量平均值（%）；

hi——厚度比h1/h2表達(dá)式中淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與粉砂各自的厚度值（m）。例如淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土與粉砂厚度比為1/2，則淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層厚h1取1m，粉砂層厚h2取2m；

ρmi——互層土中淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土濕密度平均值和粉砂濕密度平均值（g/cm3）。

4.2 互層土等代重度平均值

式中：γ——互層土等代重度平均值（kN/m3）。

4.3 互層土等代孔隙比平均值

式中：e——某一壓力作用下互層土壓縮穩(wěn)定后的等代孔隙比平均值；

emi——某一壓力作用下互層土壓縮穩(wěn)定后淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土孔隙比平均值和粉砂孔隙比平均值。

4.4 互層土等代滲透系數(shù)平均值

式中：kv——互層土等代垂直滲透系數(shù)平均值（cm/s）；

kh——互層土等代水平滲透系數(shù)平均值（cm/s）；

kmvi——互層土中淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土垂直滲透系數(shù)平均值和粉砂垂直滲透系數(shù)平均值（cm/s）；

kmhi——互層土中淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土水平滲透系數(shù)平均值和粉砂水平滲透系數(shù)平均值（cm/s）。

注：工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，抽水試驗(yàn)滲透系數(shù)約為室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)的10倍，提供滲透系數(shù)建議值時(shí)，宜將互層土的等代滲透系數(shù)平均值乘以10。

4.5 互層土等代壓縮系數(shù)平均值和等代壓縮模量平均值

式中：a1-2——0.1～0.2MPa壓力段等代壓縮系數(shù)平均值（MPa-1）；

Es1-2——0.1～0.2MPa壓力段等代壓縮模量平均值（MPa）；

e1——壓力為0.1MPa時(shí)互層土壓縮穩(wěn)定后的等代孔隙比平均值；

e2——壓力為0.2MPa時(shí)互層土壓縮穩(wěn)定后的等代孔隙比平均值；

p1、p2——與e1、e2相對(duì)應(yīng)的壓力（MPa）；

注：地基變形計(jì)算時(shí)采用的壓縮模量應(yīng)取土的自重壓力至土的自重壓力與附加壓力之和的壓力段計(jì)算。

4.6 互層土等代抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值

式中：ck——互層土等代粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；

φk——互層土等代內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值（°）；

cki——互層土中淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值和粉砂粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；

φki——互層土中淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值和粉砂內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值（°）；

注：采用等代抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算互層土地基承載力特征值時(shí)，應(yīng)注意結(jié)合現(xiàn)場原位測試與地區(qū)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合確定。當(dāng)互層土可能產(chǎn)生順層剪切時(shí)，尚應(yīng)提供構(gòu)成互層土的粘性土和粉土、粉砂之中抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的最小值。

5 結(jié)論

（1）互層土的工程性質(zhì)和構(gòu)成互層土的粘性土及粉土、粉砂的工程性質(zhì)，以及粘性土與粉土、粉砂的厚度比有關(guān)，并具有水平向滲透性明顯好于垂直向的特征。

（2）采用常規(guī)方法對(duì)互層土的室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其各項(xiàng)試驗(yàn)成果的統(tǒng)計(jì)平均值和抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值隨機(jī)變動(dòng)性大，各項(xiàng)指標(biāo)之間的匹配性差，部分指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果不能客觀反映互層土的物理力學(xué)性質(zhì)。

（3）建議采用加權(quán)法計(jì)算互層土的等代含水量、等代重度、等代孔隙比、等代滲透系數(shù)、等代壓縮系數(shù)、等代壓縮模量平均值，以及等代抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，并以計(jì)算所得的等代物理力學(xué)指標(biāo)平均值作為互層土的物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)平均值；以等代抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值作為互層土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值。互層土巖土參數(shù)建議值應(yīng)綜合室內(nèi)試驗(yàn)、原位測試成果，以及地區(qū)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提供。

[1]《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-20001，2009年版）.

[2]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）.

[3]顧曉魯，錢鴻縉，劉慧珊，汪時(shí)敏.地基與基礎(chǔ)（第三版）.中國建筑工業(yè)出版社，2003.

TU41

A

1004-7344（2016）32-0297-02

2016-10-25

熊穗（1963-），男，高級(jí)工程師，從事巖土工程勘察技術(shù)管理工作。